Научная статья на тему 'Глюконатные растворы для электрохимического и химического никелирования'

Глюконатные растворы для электрохимического и химического никелирования Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
комплексообразование / глюконатный электролит / гальваническое никелирования / химическое никелирование / химический состав электролита / приготовление электролита / complex formation / gluconate electrolyte / nickel electrodeposition / electroless nickel plating / electrolyte composition / electrolyte preparing method

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Афонин Евгений Геннадиевич

Гальванические покрытия никелем широко применяются в промышленности для защитно-декоративной отделки поверхностей металлических и неметаллических материалов, для защиты от коррозии при повышенной температуре в щелочной среде и в растворах органических кислот, в качестве подслоя для получения покрытий другими металлами на сталь, для повышения твердости и износостойкости поверхности, улучшения паяемости. Данные покрытия получают из водных слабокислых, а также из слабощелочных комплексных электролитов. В настоящем обзоре проанализированы литературные данные по комплексообразованию никеля(+2) с D-глюконат-ионом CH2OH(CHOH)4COO‾, а также рассмотрены составы и некоторые технологические характеристики комплексных D-глюконатных растворов для гальванического и химического никелирования. Например, из электролита с рН 8, содержащего 53 г/дм3 NiSO4·6H2O, 44 г/дм3 D-C6H11O7Na, 25 г/дм3 H3BO3, 53 г/дм3 (NH4)2SO4 и 0,5–3 г/дм3 CO(NH2)2, при температуре 25 °C, катодной плотности тока 2,5 А/дм2 с выходом по току 96,4% получают коррозионностойкое гладкое светлое гальваническое покрытие никелем, хорошо сцепленное с медной основой. Из раствора с рН 9, содержащего 5–30 г/дм3 NiSO4·6H2O, 10–60 г/дм3 D-C6H11O7Na, 5–40 г/дм3 NaH2PO2·H2O, 3 г/дм3 HOOCCH2CH2COOH, 0,5 г/дм3 CH3(CH2)11OSO3Na, 0,002 г/дм3 Pb(CH3COO)2·3H2O, при температуре 90 °C со скоростью до 0,75 мкм/мин получают химическое покрытие сплавом Ni-P(3–18 масс.%) на меди. В обзоре также обсуждаются способы приготовления D-глюконатных электролитов никелирования с использованием D-глюконата натрия, D-глюконо-1,5-лактона, D-глюконата никеля. Одним из достоинств D-глюконатных растворов никелирования является то, что D-глюконаты нетоксичны и имеют невысокую стоимость

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Афонин Евгений Геннадиевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Gluconate solutions for nickel electrodeposition and nickel electroless plating

Nickel electroplating has found a wide range of industrial applications as a technique for creating protective and decorative coatings of metallic and non-metallic surfaces, protecting materials against corrosion at elevated temperatures in both alkaline environments and organic acid solutions, forming a sublayer for obtaining coatings of other metals on steel, enhancing the hardness and wear resistance of surfaces, as well as for improving solderability. Such coatings can be obtained from weakly acidic aqueous and weakly alkaline complex electrolytes. In this review, we analyze the available literature on complexation of nickel(+2) with D-gluconate ion CH2OH(CHOH)4COO‾, along with that on compositions and some technological characteristics of complex D-gluconate solutions for nickel electrodeposition and electroless plating. Thus, a corrosion-resistant smooth light-colored nickel coating, tightly adhered to a copper substrate, was obtained from an electrolyte with a pH level of 8, containing 53 g/dm3 of NiSO4·6H2O, 44 g/dm3 of D-C6H11O7Na, 25 g/dm3 of H3BO3, 53 g/dm3 of (NH4)2SO4, and 0.5–3 g/dm3 of CO(NH2)2, at a temperature of 25 °C, a cathodic current density of 2.5 A/dm2 with a current efficiency of 96.4%. An electroless Ni-P(3–18 wt%) alloy coating on copper was obtained from a solution with a pH level of 9, containing 5–30 g/dm3 of NiSO4·6H2O, 10–60 g/dm3 of D-C6H11O7Na, 5–40 g/dm3 of NaH2PO2·H2O, 3 g/dm3 of HOOCCH2CH2COOH, 0.5 g/dm3 of CH3(CH2)11OSO3Na, 0.002 g/dm3 of Pb(CH3COO)2·3H2O, at a temperature of 90 °C and a deposition rate of up to 0.75 μm/min. The review also discusses methods for preparing D-gluconate electrolytes for nickel plating using sodium D-gluconate, D-glucono1,5-lactone, and nickel D-gluconate. One advantage of D-gluconate nickel plating solutions consists in the absence of toxicity and low cost of D-gluconates

Текст научной работы на тему «Глюконатные растворы для электрохимического и химического никелирования»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Обзорная статья

УДК 669.248.7+669.248.6+661.746.44 EDN: NOXMES DOI: 10.21285/achb.925

Глюконатные растворы для электрохимического и химического никелирования

Е.Г. Афонин

Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, Калуга, Российская Федерация

Аннотация. Гальванические покрытия никелем широко применяются в промышленности для защитно-декоративной отделки поверхностей металлических и неметаллических материалов, для защиты от коррозии при повышенной температуре в щелочной среде и в растворах органических кислот, в качестве подслоя для получения покрытий другими металлами на сталь, для повышения твердости и износостойкости поверхности, улучшения паяемости. Данные покрытия получают из водных слабокислых, а также из слабощелочных комплексных электролитов. В настоящем обзоре проанализированы литературные данные по комплексо-образованию никеля(+2) с D-глюконат-ионом CH2OH(CHOH)4COO~, а также рассмотрены составы и некоторые технологические характеристики комплексных D-глюконатных растворов для гальванического и химического никелирования. Например, из электролита с рН 8, содержащего 53 г/дм3 NiSO4-6H2O, 44 г/дм3 D-C6H11O7Na, 25 г/дм3 H3BO3, 53 г/дм3 (NH4)2SO4 и 0,5-3 г/дм3 CO(NH2)2, при температуре 25 °C, катодной плотности тока 2,5 А/дм2 с выходом по току 96,4% получают коррозионностойкое гладкое светлое гальваническое покрытие никелем, хорошо сцепленное с медной основой. Из раствора с рН 9, содержащего 5-30 г/дм3 NiSO4-6H2O,10-60 г/дм3 D-C6H11O7Na, 5-40 г/дм3 NaH2PO2H2O, 3 г/дм3 HOOCCH2CH2COOH, 0,5 г/дм3 CH3(CH2)11OSO3Na, 0,002 г/дм3 Pb(CH3COO)2-3H2O, при температуре 90 °C со скоростью до 0,75 мкм/мин получают химическое покрытие сплавом Ni-P(3-18 масс.%) на меди. В обзоре также обсуждаются способы приготовления D-глюконатных электролитов никелирования с использованием D-глюконата натрия, D-глюконо-1,5-лактона, D-глюконата никеля. Одним из достоинств D-глюконатных растворов никелирования является то, что D-глюконаты нетоксичны и имеют невысокую стоимость.

Ключевые слова: комплексообразование, глюконатный электролит, гальваническое никелирования, химическое никелирование, химический состав электролита, приготовление электролита

Для цитирования: Афонин Е.Г. Глюконатные растворы для электрохимического и химического никелирования // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. N 3. С. 298-304. DOI: 10.21285/achb.925. EDN: NOXMES.

CHEMICAL SCIENCES

Review article

Gluconate solutions for nickel electrodeposition and nickel electroless plating

Evgeniy G. Afonin

Kaluga Research Institute of Telemechanical Devices, Kaluga, Russian Federation

Abstract. Nickel electroplating has found a wide range of industrial applications as a technique for creating protective and decorative coatings of metallic and non-metallic surfaces, protecting materials against corrosion at elevated temperatures in both alkaline environments and organic acid solutions, forming a sublayer for obtaining coatings of other metals on steel, enhancing the hardness and wear resistance of surfaces, as well as for improving solderability. Such coatings can be obtained from weakly acidic aqueous and weakly alkaline complex electrolytes. In this review, we

© Афонин Е.Г., 2024

analyze the available literature on complexation of nickel(+2) with D-gluconate ion CH2OH(CHOH)4COO~, along with that on compositions and some technological characteristics of complex D-gluconate solutions for nickel electrodeposition and electroless plating. Thus, a corrosion-resistant smooth light-colored nickel coating, tightly adhered to a copper substrate, was obtained from an electrolyte with a pH level of 8, containing 53 g/dm3 of NiSO46H2O, 44 g/dm3 of D-C6H11O7Na, 25 g/dm3 of H3BO3, 53 g/dm3 of (NH4)2SO4, and 0.5-3 g/dm3 of CO(NH2)2, at a temperature of 25 °C, a cathodic current density of 2.5 A/dm2 with a current efficiency of 96.4%. An electroless Ni-P(3-18 wt%) alloy coating on copper was obtained from a solution with a pH level of 9, containing 5-30 g/dm3 of NiSO46H2O, 10-60 g/dm3 of D^H^Na, 5-40 g/dm3 of Na^PO2H2O, 3 g/dm3 of HOOCCH2CH2COOH, 0.5 g/dm3 of CH3(CH2)^OSO3Na, 0.002 g/dm3 of Pb(CH3COO)2-3H2O, at a temperature of 90 °C and a deposition rate of up to 0.75 ym/min. The review also discusses methods for preparing D-gluconate electrolytes for nickel plating using sodium D-gluconate, D-glucono-1,5-lactone, and nickel D-gluconate. One advantage of D-gluconate nickel plating solutions consists in the absence of toxicity and low cost of D-gluconates.

Keywords: complex formation, gluconate electrolyte, nickel electrodeposition, electroless nickel plating, electrolyte composition, electrolyte preparing method

For citation: Afonin E.G. Gluconate solutions for nickel electrodeposition and nickel electroless plating. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2024;14(3):298-304. (In Russian). DOI: 10.21285/achb.925. EDN: NOXMES.

ВВЕДЕНИЕ

Гальванические покрытия никелем получают из водных слабокислых электролитов (хлоридных, фто-ридных, сульфатных, сульфатно-хлоридных, тетрафто-роборатных, гексафторосиликатных, сульфаматных, перхлоратных, метансульфонатных, бензолсульфонатных, нафталинсульфонатных, сульфосалицилатных, форми-атных, ацетатных и других), а также из слабощелочных комплексных электролитов (аммиачных, этилендиами-новых, триэтаноламиновых, дифосфатных, фосфонатных, оксалатных, дикарбоксилатных, лактатных, тартратных, цитратных, этилендиаминтетраацетатных и других).

Анион й-глюконовой кислоты CH2OH(CHOH)4COO~ (глюконат-ион) (рисунок) образует в слабокислой, нейтральной и щелочной средах комплексы с катионами многих металлов, что используется при разработке водных комплексных электролитов, применяемых для получения покрытий металлами, в том числе и никелем. В настоящей работе рассмотрены составы й-глюконатных электролитов гальванического никелирования, созданных для промышленности, и некоторые технологические свойства электролитов и никелевых покрытий. В статье также дан обзор й-глюконатных растворов химического никелирования.

Структурные формулы D-глюконовой кислоты и D-глюконатных комплексов никеля(+2) в водном растворе Structural formulas of D-gluconic acid and of nickel(+2) D-gluconate complexes in aqueous solution

ДИССОЦИАЦИЯ й-ГЛЮКОНОВОЙ КИСЛОТЫ

И КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ КАТИОНА

НИКЕЛЯ(+2) С й-ГЛЮКОНАТ-ИОНОМ

В ВОДНОМ РАСТВОРЕ

О-Глюконовая кислота (С6Н1207) ведет себя в водном растворе как слабая одноосновная карбо-новая кислота с показателем константы диссоциации рКдисс. = 3,48±0,06 ^ = 25 °С, I = 1,0 - №СЮ4) [1], рКдисс = 3,30±0,02 (t комнатная, I = 0,1 - №СЮ4) [2], рКдисс. = 3,372±0,003 ^ = 25 °С, I = 1,0 - №1\Ю3) [3], рКдисс. = 3,709+0,004 (t = 25 °С, бесконечное разбавление) [3]:

СН20Н(СН0Н)4С00Н £ СН2ОН(СНОН)4СОО"+ Н+ .

В водном растворе О-глюконовая кислота (см. рисунок) находится в равновесии с О-глюконо-1,5-лактоном (см. рисунок) и О-глюконо-1,4-лактоном. При рН выше 2,5 в растворе из двух изомеров содержится только О-глюконо-1,5-лактон, при рН ниже 2,0 растет доля й-глюконо-1,4-лактона, хотя й-глюконо-1,5-лактон и преобладает [2].

О-Глюконовая кислота реагирует с основаниями, образуя соли - глюконаты (см. рисунок):

СН20Н(СН0Н)4С00Н + NaOH £ CH2OH(CHOH)4COONa + Н20;

СН20Н(СН0Н)4С00Н + КОН £ СН20Н(СН0Н)4С00К + Н20;

СН2ОН(СНОН)4СООН + NH4OH £ CH2OH(CHOH)4COONH4 + Н2О. В сильнощелочной среде (рН выше 12) с увеличением рН растет доля аниона С6Н10072-, в котором дополнительно депротонирован гидроксил одной из спиртовых групп [2].

В водном растворе, содержащем катионы никеля(+2) и О-глюконат-ионы, в слабокислой среде (рН 4,5-7,0) образуются комплексы [\НС6Н1:107]+ с ^Куст. = 1,8 (где Куст. - константа устойчивости) [4-6], а также [\НС6Н1007] [5] и [\1(С6Н1107)2] (см. рисунок). При рН 7-9 образуются плохо растворимые в воде гидроксо-О-глюконатные соединения никеля(+2) М^ОН^С^^) [4], а при избытке лиганда в растворе преобладает комплекс [\Н(С6Н1007)2]2" (см. рисунок) [7].

ХИМИЧЕСКИЙ состав и СВОЙСТВА

ГЛЮКОНАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ

Для практического применения разработаны электролиты, состав и технологические характеристики которых представлены в табл. 1. Слабокислые электролиты никелирования (1-5)1 содержат комплекс [N^(5^^)]+, а также борную кислоту и соли аммония для поддержания постоянного значения рН. Нейтральный электролит (7) является билигандным глюконатно-цитратным; введение в него первичных блескообразователей по 0,5-2 г/дм3 2-бутин-1,4-диола или 2-бутен-1,4-диола дает возможность получать никелевые покрытия с высокой отражательной способностью, а дополнение электролита блескообра-зователями 0,5-3 г/дм3 кумарина или 1,0-4,0 г/дм3 аллилсульфоната натрия - полублестящие покрытия никелем [8]. Электролиты (1) и (6) обеспечивают катодный выход никеля по току ~95% при высоком качестве покрытия [9, 10].

СОСТАВ И СВОЙСТВА ГЛЮКОНАТНЫХ

РАСТВОРОВ ХИМИЧЕСКОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ

Абнер Бреннер и Грейс Ридделл [14] в 1947 г. сообщили, что в присутствии глюконовой кислоты химическое осаждение никелевого покрытия под действием гипофосфита натрия протекает с незначительной скоростью. Тем не менее позднее было создано несколько D-глюконатных растворов для получения покрытий никелем и его сплавами с фосфором или бором безэлектролизным (химическим) методом [15-19] (табл. 2).

Из слабокислых (2-4) или слабощелочных (1, 4) D-глюконатных и слабокислого D-глюконатно-цитратного (5) растворов химического никелирования, в которых восстановителем является гипофосфит натрия NaH2PO2, получают покрытия сплавом Ni-P:

[Ni(D-C6H11O7)]+ + 2H2PO2" + 2H2O - Ni(P) + 2H2PO3" + H2 + D-C6H12O7 + H+;

[Ni(D-C6H11O7)2] + 2H2PO2" + 4OH" - Ni(P) + 2HPO32- + H2+2D-C6H11O7" + 2H2O;

{Ni[(OOCCH2)2C(OH)(COOH)][D-C6H11O7]}~ + 2H2PO2" + 2H2O -- Ni(P) + 2H2PO3" + H2 + [(HOOCCH2)(OOCCH2)C(OH)(COOH)]~ + d-c6h12o7.

В щелочном D-глюконатном растворе (6) с тетра-гидридоборатом натрия NaBH4 и гидразином N2H4 в качестве восстановителей получают блестящее химическое покрытие никелем:

2[Ni(D-C6H10O7)2]2- + BH4" + 4H2O - 2Ni + 2H2 + [B(OH)4]" + 4D-C6HnO7"

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ГЛЮКОНАТНЫХ

ЭЛЕКТРОЛИТОВ НИКЕЛИРОВАНИЯ

Глюконатные электролиты никелирования обычно готовят используя растворимые в воде соли никеля (NiSO4-6 или 7H2O CAS 10101-97-0, ГОСТ 4465-74, М (для 7H2O) = 280,87 г/моль; NiCl2-6H2O CAS 779120-0, ГОСТ 4038-79, М = 237,70 г/моль; Ni(NO3)2-6H2O CAS 13478-00-7, ГОСТ 4055-70, M = 290,80 г/моль; Ni(HCOO)2-2H2O CAS 15994-70-9, ТУ 6-09-743-77, M = 184,77 г/моль; Ni(CH3COO)2-4H2O CAS 6018-89-9, ТУ 6-09-3848-75, М = 248,85 г/моль) и D-глюконаты щелочных металлов (NaC6H11O7 CAS 527-07-1, M = 218,14 г/моль; KC6H11O7 CAS 299-27-4, М = 234,25 г/моль):

N iCl2 + KC6H11O7 - [Ni(C6H11O7)]Cl + KCl;

Ni(CH3COO)2 + 2NaC6H11O7 - [Ni(C6H11O7)2] + 2CH3COONa;

NiSO4 + 2NaC6H11O7 + 2NaOH - Na2[Ni(C6H10O7)2] + Na2SO4 + 2H2O.

Можно взять также D-глюконовую кислоту (C6H12O7-H2O CAS 526-95-4, М(б.в.) = 196,16 г/моль), но значительно чаще применяют ее 45-50%-й водный раствор, а также D-глюконат аммония (C6H11O7NH4 CAS 19222-41-4, M = 213,19 г/моль), D-глюконо-1,5-лактон (C6H10O6 CAS90-80-2, М = 178,14 г/моль). Растворением 3Ni(OH)2-2NiCO3-4H2O (CAS 12244-51-8, ГОСТ 4466-78) в водном растворе D-глюконовой кислоты или D-глюконо-1,5-лактона получают водный раствор D-глюконата никеля [20, 21]: Ni2(OH)2CO3 + 4C6H12O7 - 2[Ni(C6H11O7)2] + 3H2O + CO2.

Известен хорошо растворимый в воде кристаллогидрат D-глюконата никеля Ni(C6H11O7)2-nH2O, n = 3 или 2 (CAS 71957-07-8) [21-23], который можно использовать для приготовления D-глюконатных электролитов

1Здесь и далее в круглых скобках указаны номера электролитов/растворов из табл. 1, 2.

Таблица 1. Химический состав и некоторые технологические характеристики Р-глюконатных электролитов гальванического никелирования

Table 1. Chemical compositions and some technological characteristics of D-gluconate electrolytes for nickel electrodeposition

№ Компоненты электролита Концентрации компонентов, моль/дм3 рН t, °С iK, А/дм2 Пк, % Свойства никелевого покрытия и электролита Источник

1 NiSO4 NaC6H11O7 0,144 0,23 4,3 40 1 ~92 Блестящее покрытие никелем, отлично сцепленное с медной основой. Рассеивающая способность электролита - 7,0% [9]

2 NiSO4 NiCl2 NaC6H11O7 H3BO3 0,125 0,125 0,25 0,25 6,0 21-23 - 50-75 Покрытие никелем с гладкой или с подобной «цветной капусте» поверхностью [11]

3 NiSO4 NaC6H11O7 H3BO3 (NH4)2SO4 0,1 0,2 0,5 0,5 3,5 Комнатная - 34-47 Плотное беспористое покрытие никелем с сетью микротрещин [12]

4 NiCl2 NaC6H11O7 H3BO3 NH4Cl 0,1 0,2 0,5 0,5 3,5 Комнатная - 36-55 Плотное беспористое покрытие никелем с сетью микротрещин [12]

5 NiSO4 NaC6H11O7 H3BO3 NH4Cl 0,1 0,2 0,5 0,5 3,5 20-22 4,0 35,0 Плотное беспористое покрытие никелем с сетью микротрещин [13]

NiSO4 0,2

NaC6H11O7 0,2

6 H3BO3 (NH4)2SO4 (C6H5NH3)2SO4 или CO(NH2)2 или C6H5SO2NClNa-3H2O 0,4 0,4 0,002-0,0097 0,0083-0,033 0,002-0,0093 8 25 2,5 96,4 Гладкое светлое покрытие никелем, хорошо сцепленное с основой [10]

7 NiSO4 NiCl2 NaC6H11O7 Na3C6H5O7 (NH4)2SO4 2-Бутин-1,4-диол 0,54 0,125 0,137 0,476 0,257 0,0058-0,023 6,8-7,2 60 4,3 - Зеркально-блестящее покрытие никелем без трещин, хорошо сцепленное с основой из алюминия, цинка, железа, меди и их сплавов. Рассеивающая способность электролита отличная [8]

Примечание. t - рабочая температура электролита; iк - катодная плотность тока; цк - катодный выход по току.

Таблица 2. Состав и некоторые технологические характеристики Р-глюконатных растворов химического никелирования

Table 2. Chemical compositions and some technological characteristics of D-gluconate solutions for nickel electroless plating

№ Компоненты раствора Концентрации компонентов, г/дм3 рН t, °С d.r., мкм/мин Химический состав покрытия Источник

NÎSO4-7H2O 35,9

NaC6HuO7 110

1 Na^PO^O H3BO3 Pb2+ 25 30 0,010 9 79-81 0,22 Сплав №-Р [16]

NiSO4-7H2O 35,9

2 NaC6HuO7 NaH2PO2-H2O H3BO3 Глюконат сурьмы(+3) (в пересчете на Sb) 60 20 15 0,100 5,0 79-81 - 94,5 масс.% N 4,5 масс.% Р, 2 масс.% Sb [16]

NiSO4-7H2O 35,9

3 NaC6HuO7 NaH2PO2-H2O H3BO3 Глюконат сурьмы(+3) (в пересчете на Sb) 120 20 30 0,200 5,0 79-81 - 93 масс.% N 4 масс.% Р, 3,3 масс.% Sb [16]

NÎSO4-6H2O 5-30

4 NaC6HuO7 Na^PO^O HOOCCH2CH2COOH CH3(CH2)uOSO3Na Pb(CH3COO)2-3H2O 10-60 5-40 3 0,5 0,002 5-10 50-100 0,11-0,75 Аморфные сплавы №-Р с содержанием фосфора 3-8,5 или 3-18 масс.% [17]

NÎSO4-6H2O 28

NaC6HuO7 20 Гомогенное

5 NaH2PO2-H2O CH3COOH Na3C6H5O7-2H2O Pb2+ 35 1,4 44 Следы 5,5 85-89 0,20 покрытие сплавом М-Р(13 масс.%) без трещин с хорошей адгезией к основе [18]

Ацетат никеля 2,5

6 NaC6HuO7 NaBH4 H3BO3 N2H4-H2SO4 NH3 и NaOH 4,5 0,25 1,25 0,25 До достижения рН 10-12,5 - - Однородное покрытие никелем с металлическим блеском [19]

Примечание. t - рабочая температура электролита; d.r. - скорость осаждения покрытия.

никелирования, не содержащих иных анионов кроме D-глюконата:

Ni(C6H11O7)2 «3H2O + 2NaOH - Na2[Ni(C6H10O7)2] + 5H2O; Ni(C6H11O7)2,3H2O + 2NH4OH + 2KOH - K2[Ni(NH3)2(C6H10O7)2] + 7H2O; Ni(C6H11O7)2,3H2O + H2NCH2CH2NH2 - [Ni(H2NCH2CH2NH2)(C6H11O7)2] + 3H2O.

D-Глюконовая кислота имеет очень высокую растворимость в воде (~600 г/дм3 при 25 °С), D-глюконаты щелочных металлов и аммония легко растворимы в воде, например, растворимость D-глюконата натрия (г/100 г воды) составляет 50,0 (9,3 °С), 59,9 (24,6 °С), 71,0 (38,0 °С), 80,0 (47,2 °С) [24, 25], растворимость D-глюконата аммония - 31,6 г/100 г воды при 25 °С [25].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

D-Глюконат-ион является лигандом, связывающим катионы никеля(+2) в термодинамически умеренно устойчивые комплексы в слабокислой, нейтральной и слабощелочной средах. Это дало возможность создать на их основе значительное число электролитов для гальва-

нического никелирования и растворов для химического никелирования.

Разработанные глюконатные электролиты позволяют получать качественные покрытия никелем на стали, меди, алюминии и некоторых других металлах с высоким выходом по току. Одним из достоинств таких электролитов является низкая токсичность и невысокая стоимость глюконатов.

Целесообразно продолжить работу по созданию новых водных электролитов для гальванического никелирования, содержащих D-глюконатные комплексы никеля(+2) в сочетании с веществами, влияющими на качество покрытия никелем, процесс растворения анода, например полилигандных электролитов никель(+2) - D-глюконат -триэтаноламин, никель(+2) - D-глюконат - аминоуксусная кислота, никель(+2) - D-глюконат - диэтилентриамин, а также новых D-глюконатных растворов для химического никелирования (и покрытия сплавами никель - бор) с гидразином, гидразиндибораном, диметиламино-бораном, пиридинбораном и другими подходящими восстан овителя м и.

1. Coccioli F., Vicedomini M. On the protonation of gluconate ions and the complex formation with lead(II) in acid solutions. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1978;40(12):2103-2105. DOI: 10.1016/0022-1902(78)80215-2.

2. Zhang Z., Gibson P., Clark P., Tian G., Zanonato P.L., Rao L. Lactonization and protonation of gluconic acid: a thermodynamic and kinetic study by potentiometry, NMR and ESI-MS. Journal of Solution Chemistry. 2007;36:1187-1200. DOI: 10.1007/s10953-007-9182-x.

3. Bretti C., Cigala R.M., De Stefano C., Lando G., Sammartano S. Acid-base and thermodynamic properties of D-gluconic acid and its interaction with Sn2+ and Zn2+. Journal of Chemical & Engineering Data. 2016;61(6):2040-2051. DOI: 10.1021/acs.jced.5b00993.

4. Joyce L.G., Pickering W.F. An investigation of the nickel gluconate system. Australian Journal of Chemistry. 1965;18(6):783-794. DOI: 10.1071/CH9650783.

5. Panda C., Patnaik R.K. Gluconate complexes of cobalt(II) and nickel(II). Journal of the Indian Chemical Society. 1976;53:718-719. DOI: 10.5281/zenodo.6393036.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Warwick P., Evans N.D.M., Hall T., Vines S. Complex-ation of Ni(II) by a-isosaccharinic acid and gluconic acid from pH 7 to pH 13. Radiochimica Acta. 2003;91(4):233-240. DOI: 10.1524/ract.91.4.233.19971.

7. Escandar E.M., Sala L.F., Sierra M.G. Complexes of cobalt(II) and nickel(II) with D-aldonic and D-alduronic acids in aqueous solution. Polyhedron. 1994;13(1):143-150. DOI: 10.1016/S0277-5387(00)86650-4.

8. Baig M.L. Neutral nickel-plating process and bath therefor. US Patent, no. 3417005; 1968.

9. Abd El Meguid E.A., Abd El Rehim S.S., Moustafa E.M. The electroplating of nickel from aqueous gluconate baths. Transactions of the IMF. 1999;77(5):188-191. DOI: 10.1 080/00202967.1999.11871280.

10. Eltoum A.M.S., Baraka A.M., Elfatih H.A. Electro-deposition and characterization of nickel from gluconate baths in presence of some additives. Journal of American Science. 2011;7(5):368-377.

11. Chat-Wilk K., Rudnik E., Wtoch G., Osuch P. Importance of anions in electrodeposition of nickel from gluconate

solutions. Ionics. 2021;27:4393-4408. DOI: 10.1007/ s11581-021-04166-y.

12. Rudnik E., Wojnicki M., Wtoch G. Effect of gluconate addition on the electrodeposition of nickel from acidic baths. Surface & Coatings Technology 2012;207:375-388. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.07.027.

13. Rudnik E., Wtoch G. The influence of sodium gluconate on nickel and manganese codeposition from acidic chloride-sulfate baths. Ionics. 2014;20:1747-1755. DOI: 10.1007/s11581-014-1137-9.

14. Brenner A., Riddell G. Deposition of nickel and cobalt by chemical reduction. Journal of Research of the National Bureau of Standards. 1947;39:385-395. DOI: 10.6028/jres.039.024.

15. Gutzeit G., Talmey P., Lee W.G. Chemical nickel plating processes and bath therefor. US Patent, no. 2935425; 1960.

16. Boose C.A. Recent developments in electroless plating. Transactions of the IMF. 1975;53(1):49-54. DOI: 10.1080/00202967.1975.11870338.

17. Eltoum M.S.A., Elhaj A.H. Development of electroless deposition of nickel from alkaline hypophosphite baths using gluconate as complexing agent. International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering. 2014;5(1):34-43.

18. Tangi A., Elhark M., Bachir A.B., Shriri A., Cher-kaoui M., Ebntouhami M., et al. Self-catalytic bath and method for the deposition of a nickel-phosphorus alloy on a substrate. US Patent, no. 6143059; 2000.

19. Franz H., Lecoco D.E. Method for stabilizing a chemical filming composition. US Patent, no. 3893865; 1975.

20. Chester A.E., Reisinger F.F. Cadmium plating. US Patent, no. 2485565; 1949.

21. Melson G.A., Pickering W.F. A study of solid nickel gluconates. Australian Journal of Chemistry 1968;21(5):1205-1212. DOI: 10.1071/CH9681205.

22. May O.E., Weisberg S.M., Herrick H.T. Some physical constants of d-gluconic acid and several of its salts. Journal of the Washington Academy of Sciences. 1929;19(20):443-447.

23. Escandar G.M., Peregrin J.M.C., Sierra M.G., Martino D., Santoro M., Frutos A.A., et al. Interaction of divalent metal ions with d-gluconic acid in the solid phase and aqueous solution. Polyhedron. 1996;15(13):2251-2261. DOI: 10.1016/0277-5387(95)00478-5.

24. Pedrosa A., Serrano M.L. Solubilities of sodium gluconate in water and in aqueous solutions of ethanol

and methanol. Journal of Chemical & Engineering Data. 2000;45(3):461-463. DOI: 10.1021/je990305x.

25. Prescott F.J., Shaw J.K., Billello J.P., Cragwall G.O. Gluconic acid and its derivatives. Industrial & Engineering Chemistry. 1953;45(2):338-342. DOI: 10.1021/ ie50518a030.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Афонин Евгений Геннадиевич,

к.х.н., старший научный сотрудник, Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, 248000, г. Калуга, ул. Карла Маркса, 4, Российская Федерация, [email protected] https://orcid.org/0009-0005-5457-8646

Вклад автора

Автор выполнил анализ литературы, на основании полученных результатов провел обобщение, подготовил рукопись к печати.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Автор прочел и одобрил окончательный вариант рукописи.

Информация о статье

Поступила в редакцию 14.09.2023. Одобрена после рецензирования 05.05.2024. Принята к публикации 30.08.2024.

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR Evgeniy G. Afonin,

Cand. Sci. (Chemistry), Senior Researcher,

Kaluga Research Institute

of Telemechanical Devices,

4, Karl Marx St., Kaluga, 248000,

Russian Federation,

[email protected]

https://orcid.org/0009-0005-5457-8646

Contribution of the author

The author performed the review, made a generalization on the basis of the results obtained and prepared the copyright for publication.

Conflict interests

Author declares no conflict of interests regarding the publication of this article.

The final manuscript has been read and approved by the author.

Information about the article

The article was submitted 14.09.2023. Approved after reviewing 05.05.2024. Accepted for publication 30.08.2024.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.