ЧТО ТАКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ

Это нанесение на поверхность металлических и неметаллических изделий слоя никеля. Никелевые покрытия (толщиной, как правило, от 1—2 до 4—50 мкм) защищают изделия от коррозии металлов, повышают их износостойкость, придают декоративный вид. Различают никелирование электролитическим и хим. способами.

При электролитическом никелирование покрытия (толщиной 10—25 мкм и более) получают из электролитов с более к образующими и выравнивающими добавками, придающими изделиям зеркальный блеск (иногда после легкого полирования). Часто поверх никеля наносят достаточно тонкий слой (~ 0,25 мкм) хрома (более стойкого в воздухе, чем никель). Никель обычно осаждают из слабокислых электролитов (при большом избытке кислоты на изделиях выделяется только водород).

Электролиты никелирования

Многие современные электролиты представляют собой разновидность электролита, состоявшего в первоначальном варианте из сульфата никеля (источника ионов никеля, разряжающихся на покрываемых изделиях — катодах), ионов хлора (чаще всего в виде хлористого никеля) и борной кислоты (буферирующей электролит от резких скачков водородного показателя при добавлении кислоты). Процесс никелирование чувствителен к температуре, кислотности (рН) электролита и плотности тока.

При т-ре 25° С, рН = 2 и плотности тока 0,5 а/дм2 выход никеля по току менее 20%. Если плотность тока 8 а/дм2, выход по току повышается до 90%. При т-ре 52° С и рН = 5,3, так же как и при т-ре 25° С и рН = 5,3, повышение плотности тока от 0,5 до 8 а/дм2 дает незначительный эффект — выход по току повышается от 95 до практически 100%.

С повышением плотности тока выход по току особенно резко повышается в электролитах с низким значением рН (высокой кислотностью), а в электролитах с низкой кислотностью повышение плотности тока влияет на течение процесса незначительно. Значение кислотности электролитов оказывает влияние и на твердость покрытий. Так, при обычно поддерживаемых значениях рН = 4,5 — 5,5 микротвердость покрытий 150—200 кгс/мм2, тогда как при рН = 6—6,5 она доходит до 350— 400 кгс/мм2.

Слишком твердые покрытия склонны к растрескиванию, в связи с чем значения рН поддерживают не выше 5,5. Нередко на никелевых покрытиях видны точечные изъязвления (питтинги), ухудшающие их внешний вид и снижающие коррозионную стойкость. Причины образования дефекта — задержка на поверхности изделий водородных пузырьков, препятствующих разряду в этих местах ионов никеля, специально вводимые или случайно попадающие в электролит органические соединения.

Чтобы не допустить образования изъязвлений, в электролит вводят смачивающие вещества, к-рые улучшают смачивание поверхности изделий водой и облегчают отрыв газовых пузырьков. К таким веществам относятся сульфаты первичных спиртов, содержащие от 8 до 18 атомов углерода,— лаурил-сульфат натрия, алкилсульфат натрия и др. Успешно применяют также моющее средство «Прогресс».

Удаление примесей железа меди цинка

Вредными металлическими примесями в электролитах являются железо, медь и цинк. Уже при содержании 0,9 г/л железа покрытия толщиной 20 мкм самопроизвольно растрескиваются, если же железа больше (1,27 г/л), растрескиваются покрытия толщиной 5—10 мкм. Медь (15—25 мг/л) обусловливает получение темных покрытий с пониженной пластичностью; цинк (свыше 10 мг/л) — получение покрытий, испещренных темными полосами и точечными изъязвлениями.

Примеси железа, меди и цинка удаляют, добавляя карбонат или гидроокись никеля с последующим нагревом электролита до т-ры кипения. В результате   гидролиза   примеси выпадают на дно в виде гидроокиси. После отфильтровывания и добавления кислоты до нужного значения рН электролит становится годным для употребления. Для Н. чаще всего используют    электролит    состава (г/л): NiSО₄ • 7Н₂О — 210; NiCl₂ X 6Н₂О — 60;   Н₃ВО₃ — 30.

Плотность   тока может быть тем выше, чем выше т-ра и кислотность электролита.   Для  некоторых  изделий применяют покрытие т. н. черным никелем  из   электролита   состава (в г/л): NiSО₄(NH₄)2SО х 6Н₂О — 60; ZnSО₄ • 7Н₂О — 7,5;   NaCNS — 15. Напряжение на клеммах ванн не выше 0,5—0,7 в, что соответствует плотности тока примерно 0,1 а/дм2. Приблизительный состав такого покрытия (%): никеля — 40 ÷ 60; цинка — 20 ÷ 30;   серы — 10 ÷ 14;   органических соединений неопределенного состава — 10 (или больше).

Химическое никелирование

Химическое никелирование   осуществляют   без электрического  тока  от  внешнего источника — хим.   восстановителем, чаще всего  гипофосфитом натрия. Химически восстановленный никель содержит около 15% Р, отличается повышенной коррозионной стойкостью и твердостью, особенно после термической обработки.

Самопроизвольное восстановление никеля гипофосфитом протекает на никеле, кобальте, палладии, железе и алюминии. Для восстановления на др. металлах предварительно наносят тонкий слой никеля контактным способом или слой палладия погружением изделия на несколько секунд в раствор хлористого  палладия.

Состав раствора для хим. Н. (в г/л): NiCl₂ X 6Н2О   или   NiSО₄ • 7Н₂О — 30; NaH₂PО₂ • 10Н₂О — 10; CH₃COONa или какой-либо буферной соли — 10. Основная отличительная особенность химического никелирования — равномерное распределение покрытия на различных участках изделий со сложным профилем. Если толщина покрытия более 10 мкм, оно при изгибе и ударе склонно к растрескиванию. Никелирование применяют гл. обр. для декоративной отделки деталей легковых автомобилей, велосипедов, различных приборов и аппаратов, медицинских   инструментов,   предметов домашнего  обихода  и  т.   п.

Лит.: Лайнер Б. и., Кудринцев Н. Т. Основы гальваностегии, ч. 1. М.,  Горбунова К. М., Никифорова  А. А. Физико-химические основы процесса химического никелирования.

Статья на тему никелирование