Способ никелирования поверхностей деталей

 

Изобретение относится к технологии нанесения защитных покрытий и может быть использовано в процессах рафинирования электролитов и в гидрометаллургии для очистки растворов из ионов железа. Цель изобретения - создание непрерывной безотходной технологии за счет возврата никеля в технологический цикл. Способ включает очистку электролита пропусканием через катионит, содержащий фосфорно-кислые группы, при расходе электролита 0,2-2,0 мл/мин<SP POS="POST">.</SP>см<SP POS="POST">2</SP>, прямоточную промывку катионита 5-10%-ным раствором серной кислоты с возвратом первых двух-пяти колоночных объемов регенерата на стадию никелирования, а оставшихся колоночных объемов в регенерационный бак для повторной регенерации, противоточную промывку сорбента 15-20%-ным раствором серной кислоты с последующим доукреплением его и направлением на стадию травления поверхности. 3 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1475952 А1 (51) 4 С 22 В 23/04 С 25 D 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4188597/31-02 (22) 28.11.86 (46) 30.04.89. Бюл. N 16 (71) Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского и Мытищинский машиностроительный завод (72) А.А.Заборский, Г.М.Колосова и В.Я,Васин (53) 669.243.824:669,248 (088.8) (56) Борбат В,Ф. и др. Новые процессы в металлургии никеля и кобальта.

M. Металлургия, 1976> с. 214.

Кудрявцев А.Т, и др. Блестящее никелирование, М.: Росгиэместпром, 1951, с. 85. (54) СПОСОБ НИКЕЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к технологии нанесения защитных покрытий и может быть использовано в процес-.. сах рафинирования электролитов и в

Изобретение относится к технологии нанесения защитных покрытий и может быть использовано в процессах рафинирования электролитов и в гидрометаллургии для очистки растворов от ионов железа.

Цель изобретения - создание непрерывной безотходной технологии за счет возврата никеля в технологический цикл.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, Пример. Поверхность деталей протравливают и производят обработку ее в никелевом электролите. В результате обработки в никелевом электрогидрометаллургии для очистки растворов от ионов железа. Цель изобретения - создание непрерывной безотходной технологии эа счет возврата никеля в технологический цикл. Способ включает очистку электролита никелирования на катионите, содержащем фосфорно-кислые группы, при расходе электролита 0,2-2,0 мл/мин ° см, прямоточную промывку катионита 5-107.— ным раствором серной кислоты с возвратом первых двух-пяти колоночных объемов регенерата »а стадию никелирования, а оставшихся колоночных объемов в регенерационный бак для повторной регенерации, противоточную промывку сорбента 15-207=-ным раствором серной кислоты с последующим доукреплением его и направлением на стадию травления поверхности. 3 ил ., 3 табл.

4 лите накапливаются примеси ионов железа. Загрязненный электролит пропускают через колонну с фосфорно — кислым сорбентом. Используют колонну сечением 8,0 см (p 3,? см) и объемом слоя 121,6 см, Электролит берут непосредственно из ванны»икелирования без предварительного фильтрования с температурой 45-50 С, Полученные данные по очистке никелевого электролита от ионов железа

3>, приведены на фиг,1. Из приведенных данных видно, что уменьшение расхода электролита, как и следовало оялдать> существенно удучшает процесс очистки °

Из сравнения выходных кривых 1 и 2

1 i75952

40 видно, что при расходе 2 мл/мин ° см в 10 раз очищается от иона железа только 2 О,а при расходе 0,2 мл/мин см — до 28 колоночных объемов. Из

5 этого следует, что процесс очистки целесообразнее вести при малых рас.ходах (не выше 0,2 мл/мин см }, Увеличение расхода (т, е. скорости потока) уменьшает степень очистки. Умень-10 шение расхода (меньше 0,2 мл/мин см ), ведет к более полному использованию сорбента, но снижает общую эффективность процесса за счет уменьшения производительности. 15

Для подтверждения этих значений в табл .1 приведены лабораторные данные по времени очистки и объему очищенного электролита при расходах, выходящих за указанные в формуле граничные значения при очистке электролита от иона .железа в 10 раз.

Как видно из приведенных данных, с увеличением расхода выше граничного очищенный объем сокращается прак- 25 тически пропорционально расходу.

Уменьшение расхода ниже граничного, например в два раза, лишь на 25 увеличивает очищаемый объем электролита, а продолжительность очистки 30 при этом увеличивается более чем в

2 раза.

После завершения процесса сорбции катйонит регенерируют, В качестве регенерирующего раствора используют раствор серной кислоты, Регенерация осуществляется следующим образом.

Вначале катионит промывают в пря мотоке 5-10Х-ным раствором серной кислоты. Уменьшение концентрации (менее 5 ) приводит к разбавлению возвращаемого никелевого электролита. Увеличение же концентрации (6oлее 10 ) приводит к значительному подкислению возвращаемого никелевого электролита. Наиболее концентрированные по никелю первые порции (1-2 колоночных объема) регенерационного раствора, содержащие до 60 г/л никеля с рН 2 0-2 5 возвращаются в

9 °

50 ванну никелирования, последующие порции (3-5-й колоночный объемы) - в регенерационный бак для использования в повторной регенерации (фиг.2) .

Для десорбции сорбированного железа используют 15-20 -ный раствор

55 серной кислоты в режиме противотока.

Уменьшение концентрации (менее 15 ) приводит к ухудшению регенерации катионита от железа, а увеличение концентрации (более 20Х) - к увели.чению расхода кислоты. Основная часть ! сорбированного железа вымывается 35 колоночными объемами кислоты.

Вследствие незначительной концентрапии ионов железа в получаемом регенерате (не более 30 мг/л) раствор кислоты используется повторно в нескольких циклах регенерации (до 1020), а затем после доукрепления до

50 направляется в травильную ванну

3 (фиг.3).

В табл.2 представлены данные по предлагаемым и заграничным значениям концентраций на стадии прямоточной рerенерации.

Из приведенных данных видно влияние концентрации серной кислоты в регенерационном растворе на полноту десорбции. Первые 2-5 колоночных объема, содержащие высокую концентрацию никеля и практически не содержащие серной кислоты, направляются в ванну никелирования, остальной регенерат, содержащий кроме никеля нарастающую до исходной концентрацию серной кислоты, направляется в бак для использования в повторной регенерации. Чтобы избежать потери никеля, регенерацию необходимо проводить полностью. На основании приведенных данных целесообразно использовать

10-5 -ный раствор серной кислоты (более высокая концентрация кислоты может десорбировать с колонки ионы железа, более низкая неоправданно увеличивает время регенерации, увеличивает возвращаемый в ванну никелирования объем, что способствует разбавлению электролита). Ионов железа при использовании 10Х-ной концентрации и менее в регенерате не обнаружено, при использовании 15Х кислоты в регенерате обнаружены следовые концентрации ионов железа.

В табл.3 приведено обоснование используемой концентрации серной кислоты на стадии противоточной реr енерации.

Основная часть сорбированного железа десорбируется 3-5-колоночными объемами кислоты. Вследствие незначительной концентрации ионов железа в регенерате раствор кислоты ис-.. пользуется многократно в нескольких циклах регенерации (10-20), а затем после доукрепления направляется в

1475952

Таблица 1

Удельный

30 Расход очищаемого

Очищенный

Вр емя очист— ки, ч очищенный объобъем, мл электролита, / Ж CM ем

4,0

2,0

0,2

0,1

0,04

О, 15

27,8

68,2

9,0

16,5

333i8

409,0

0,73

1,4

27,8

34,1

Таблицa2

Концентра пия

Концентрация никеля

Количество

Концентрация серной кислоты, 7.

Количество колоночных объемов, необходимых для полной регенерации колоночных объемов, в максиму- железа в pereме выходной кривой, мг /мл возвращаемых в ван-. нерате, мг/л ну никелирования

7,5

4,5

5 0

Следы

Не обна15

2,0 ружена т) 5,0

4,0

3 5

3,0

4,2-5,0

4,5-5 0

6,5

7 5

9,0

5

3,5 травильную ванну. Таким образом, использование серной кислоты меньшей концентрации приводит к неоправданному увеличению объема регенерационного раствора, а использование высокой концентрации — к разрушению сорбента °

При выполнении предложенного способа отпадает необходимость в ликвидации сбросов регенерационных растворов. Повторное использование части регенерационных растворов и противоточная регенерация значительно сокращают расход серной кислоты.

Предложенный способ никелирования поверхностей, включающий непрерывную очистку никелевого электролита от накапливающихся примесей железа по сравнению с традиционным реагентным способом позволяет увеличить продуктивность ванн, ликвидируя затраты времени на ос-ановку электрохимической системы для ее очистки, повышает выпуск высококачественных деталей, исключает потерю никеля в связи с ликвидацией сбросов загрязненного электролита.

Сорбционная очистка в сочетании с режимом регенерации ионита практически ликвидирует удаление отработанных растворов, сокращая выбросы в окружающую среду, Повторное использование обедненных порций регенерата позволяет значительно сократить расход серной кислоты.

Формула изобретения

Способ никелирования поверхностей деталей, включающий травление поверхностей, обработку ик в никелевом электролите, последующую очистку никелевого электролита и возврат очищенного электролита на .стадию обра5 ботки, отличающийся тем> что, с целью создания непрерывной безотходной технологии за счет возврата никеля в технологический цикл., очистку ведут пропусканием электролита через катионит на основе стирола с дивинилбензолом, содержащий фосфорно-кислые группы при расходе электролита 0>2-2,0 мп/мин.см, после чего осуществляют прямоточную промывку сорбента 5-107-ным раствором серной кислоты с возвратом первых двух-пяти колоночных объемов регенерата на стадию никелирования, а ос20 тавшихся колоночньтх обbeMoB - pe генерационный бак для повторной регенерации, а затем противоточную промывку сорбента 15- 207-ным раствором серной кислоты с последующим доукреплением его и направлением на стадию травления поверхности, f 475952

Концентрация .серной кислоты, %

15

Таблица3

Количество колоночных объемов, необходимых для вымывания основной части сорбированного железа

Частичное разрушение сорбента

5

17

1475952

С Mr/ги

173Ч 5 6 7

ddsc

Фиг.2 g

С лг м.г

УО зо

70,0

1 2 3 Ч 5 Б! 39 10 gyE дййч

ФМг.З Ю4 ИОМиа