Часто при определении содержания борной получаем противоречивые данные.

• 12.09.2018

Добрый день. Я работаю в химической лаборатории на заводе. Мне необходимо каждый день проводить анализ электролитов ванн никелирования. Делать корректировку ванн мне по должностной инструкции не надо, но я лично хочу понять специфику процесса электрохимического никелирования. Состав ванны: сульфат никеля- 345 - 355 г/л борная кислота - 30-40 хлорид натрия - 10-11 г/л Часто при определении содержания борной получаем противоречивые данные. В один день на титрование может уйти 5,7 мл гидроксида натрия, в другой уже 6,4. В следующие дни динамика может поменяться на противоположную. С чем могут быть связаны данные скачки, если гальванисты утверждают, что кроме фторида натрия ничего в ванны не добавляли. Может ли это быть связано с тем, что сульфат никеля имеет кислую реакцию, и может негативно влиять на результат титрования борной кислоты гидроксидом при индикаторе фенолфталеин? Еще одна проблема - на деталях появился черный налет. Я знаю, что это может быть связано с загрязнением ванны катионами цинка или меди. А откуда в ванну могли попасть эти катионы? Скажите, пожалуйста, если из соли сульфата никеля, никель выделяется на катоде, что происходит с анионом соли? Заранее спасибо за ответ

• Отвечает специалист

Начнем со скачков количества титрующего компонента при определении борной кислоты. Борная кислота является слабой кислотой и ее количественное определение путем титрования щелочью затруднено в связи с тем, что точка эквивалентности наступает при рН 11. В этой области рН трудно найти индикатор, который дал бы резкий переход окраски. С другой стороны, при действии щелочи на борную кислоту образуются соли не ортоборной кислоты НзВО₃, как это следовало бы ожидать, а соли тетраборной кислоты Н₂B₄O₇, и в конечном счете, соли метаборной кислоты НВО₂. Поэтому если титровать борную кислоту гидроксидом натрия, то образующаяся при этом соль метаборной кислоты подвергается гидролизу.  В результате щелочная реакция раствора наступает значительно ранее достижения эквивалентной точки. Вследствие этих причин непосредственное титрование борной кислоты гидроксидом натрия с необходимой точностью почти невозможно. Чтобы усилить кислотные свойства борной кислоты, используют ее способность реагировать с многоатомными спиртами или сахарами (глицерин, маннит, сорбит и др.) с образованием комплексных соединений с более сильными кислотными свойствами, чем сама борная кислота. Эти соединения можно с необходимой точностью титровать гидроксидом натрия в присутствии фенолфталеина.

Черный налет говорит о наличии в ванне загрязнений (посторонних ионов), что подтверждает слова сказанные Вами выше. К потемнению никелевого покрытия приводит попадание в раствор никелирования ионов цинка и меди, и совместного их осаждения на детали при осаждении никеля. К сожалению, в вопросе не указано детали из какого материала никелируются, и есть ли на них подслой меди.

Небольшое количество загрязнителей может попадать в электролит:

• с применяемыми химикатами;
• некачественной водой при приготовлении и корректировании электролита;
• использование низкосортного анодного материала;

Медь так же может попадать в электролит при неаккуратной чистке анодных и катодных штанг, а так же при чистке контактных поверхностей опор-ловителей. Цинк попадает в электролит при падении на дно ванны латунных деталей или как было сказано выше из некачественных химикатов.

Для устранения черного налета необходимо проработать электролит на гофрированном катоде при низких плотностях тока. Для этого производят подкисления электролита до рН 3 – производится для того, чтобы в процессе селективной очистки выход по току никеля на гофрированном катоде был как можно ниже (снижение потерь никеля). Плотность тока при проработке на гофрированном катоде, как правило, не превышает 0,1-0,2 А/дм². На выступающих частях катода (ближних к аноду) плотность тока будет наибольшей и здесь может быть достигнут потенциал выделения указанных выше примесей. Во впадинах плотность тока минимальна – там возможно восстановление ионов меди. Первоначально на гофрированном катоде осадок имеет грязно-серый цвет. По мере очистки – осадок светлеет. Процесс очистки необходимо проводить до получения светлого осадка по всей поверхности гофрированного катода. После окончания селективной очистки необходимо довести все показатели электролита (рН, количество блескообразующих добавок) до нормы.

Касаемо сульфат-анионов: анионы в растворе гидролизуются с участием ионов водорода, и образуют серную кислоту.