Влияние аланина и глицина на электроосаждение никеля из сульфатных растворов

СПбГТИ(ТУ), Санкт-Петербург

В настоящее время большое значение имеет тенденция повышения экологической безопасности гальванических производств, в связи с чем разрабатываются новые электролиты для нанесения гальванических покрытий, которые позволяют без снижения качества осадка уменьшить вредное воздействие на окружающую среду. Одним из путей создания таких малотоксичных электролитов является применение аминокислот в качестве буферизующих, комплексообразующих и поверхностно-активных добавок, в частности для осаждения никелевых покрытий. При этом также наблюдается улучшение физико-механических свойств покрытий: микротвердости, износостойскости, - обусловленное включением небольшого количества углерода в структуру осадка.

В данной работе исследовались глицин, α- и β-аланин с целью установления влияния радикальной цепи аминокислоты на электрохимическое поведение никеля, а также установление оптимальных режимов электролиза.

Исследования проводили в электролитах состава: NiSO₄·7H₂O – 200 г/л, KCl – 20 г/л, при изменении концентрации аминокислоты в интервале 5 - 10 г/л, рН 2,5-5,5, катодная плотность тока от 0,5 до 2,5 А/дм². Значение рН корректировалось серной кислотой или КОН. Также в электролит дополнительно вводили 1 г/л сахарина для уменьшения внутренних напряжений и предотвращения растрескивания покрытий.

В работе было показано, что для всех исследованных электролитов выход по току металла растет с повышением рН раствора. При рН 4,5 выход по току составляет 98-99%. Однако, при изменении длины радикальной цепи аминокислоты выход по току снижается вследствие возрастания внутренних напряжений получаемых покрытий.

Установлены кинетические закономерности процессов восстановления ионов никеля методом снятия поляризационных кривых. Показано, что увеличение концентрации аминокислоты в электролите, как и рост рН, приводит к торможению процесса разряда никеля.

Также была определена микротвердость образцов по ГОСТ 9450-76 при статической нагрузке 50 г. Показано, что введение даже небольшого количества аминокислот увеличивает микротвердость практически в 2 раза. Для осадков, полученных из электролита, содержащего борную кислоту, ее значение составляет 3,2 ГПа, а из электролитов с аминокислотами микротвердость возрастает до 5,1-5,9 ГПа и сохраняет высокое значение даже после термообработки.

Установлено, что аминокислоты не оказывают влияния на удельную электропроводность электролита, значение которой примерно одинаково для растворов с добавками борной кислоты, глицина и аланина. Таким образом, падение напряжения в электролите не увеличивается, что является еще одним преимуществом электролитов на основе аминокислот.

В результате был предложен электролит следующего состава: NiSO₄·7H₂O – 200 г/л, KCl – 20 г/л, глицин 10 г/л, сахарин 1 г/л, рН 4,5, i_к 1-1,5 А/дм². Покрытия при этом получаются светлые, полублестящие, хорошо сцепленные с основой (медь, сталь), с высоким выходом по току.