Литейные и деформированные сплавы на основе алюминия широко применяют в авиации, транспортном машиностроении, приборостроении, строительстве и т. д. Для повышения стойкости к истиранию детали из таких сплавов никелируют. Помимо широко используемых методов нанесения покрытий на окисленную поверхность алюминиевых сплавов или после предварительной цинкатной обработки, предлагается вариант непосредственного никелирования изделий из электролитов (как в виде основного покрытия, так и подслоя). Однако никелевый подслой приходится либо растворять в азотной кислоте, например, перед последующим хромированием, либо подвергать термообработке для обеспечения прочного сцепления, а эта операция связана с использованием дополнительного оборудования, затратами электроэнергии и перемонтажом обрабатываемых деталей.

На кафедре технической электрохимии НТУ «ХПИ» предложен технологический процесс гальванической обработки деталей из сплава АЛ9, в котором операция нанесения подслоя никеля совмещена с операцией электроэкстракции никеля из раствора ванны улавливания рабочего электролита никелирования. Никель, выносимый деталями из рабочей ванны в систему промывных ванн и извлеченный электролизом в ванне улавливания, утилизируется в этой же гальванической линии в виде подслоя на деталях перед основным никелированием.

Реализация такого совмещения операций оказалась возможной благодаря следующим мерам:
— состав раствора ванны улавливания модифицирован таким образом, чтобы обеспечить прочное сцепление никелевого слоя с основой из алюминиевых сплавов;
— разработана программа расчета расхода воды на промывные операции, обеспечивающего постоянство заданного распределения концентраций ионов никеля во всех ваннах системы промывки;
— условия электролиза подобраны так, чтобы без использования дорогостоящих нерастворимых анодов обеспечить процесс электроэкстракции никеля.

Поскольку использование никелевого анода в ванне улавливания в активном состоянии не позволяет выполнять функцию электроэкстракции, определены оптимальные значения рН электролита, плотности тока, времени непрерывного электролиза, а также условия наложения перемешивания для обеспечения его полупассивного состояния. Установлено, что с увеличением плотности тока выход по току растворения никеля снижается за счет образования оксида и выделения на его поверхности кислорода. В процессе гальваностатической выдержки анод растворяется с различной скоростью. В первые 5 мин при низких плотностях тока выход растворения никеля по току невысокий. При увеличении плотности тока наблюдается почти активное растворение, затем скорость растворения снижается и вновь растет при длительном электролизе за счет, по-видимому, подкисления прикатодного слоя. При увеличении анодной плотности тока время использования никелевого анода в полупассивном состоянии увеличивается. При перемешивании, усредняющем состав электролита в объеме и в приэлектродном слое, процесс активирования никелевого анода отодвигается, значения выхода по току в области минимальных величин становятся более низкими. При периодическом перемешивании, моделирующем загрузку и выгрузку подвесок в ванну улавливания, и при постоянном перемешивании значения выхода по току близки.

Совмещение операций привело к рационализации процесса извлечения никеля, поскольку отпала необходимость в изготовлении катодов и последующей утилизации извлеченного никеля. Кроме того, на подложке из сплава АЛ9 никель в широком диапазоне плотностей тока выделяется с более высоким выходом по току, чем на никеле (рисунок).

Зависимость катодного выхода по току от катодной плотности тока:
1 — сплав АЛ9; 2 — никель