Вопрос 2.
Никель обладает хорошими декоративными видом, поскольку на воздухе находится в пассивном состоянии. По отношению к стали никель является катодным покрытием, поэтому защищает сталь от коррозии механическим путем.
Области применения никелевых покрытий:
- защитно-декоративное покрытие (=20мкм и более);
- один из слоев в многослойном защитно-декоративном покрытии;
- износостойкое покрытие (=10…20мкм);
Для никелирования применяют сульфатные, хлоридные, сульфаматные, борфторидные, кремнефторидные и другие электролиты.
Электролиты никелирования содержат три основных компонента: соль никеля, являющуюся источником ионов осаждающегося на катоде металла; соли, способствующие повышению электропроводности растворов и депассивации никелевых анодов; буферные соединения, поддерживающие кислотность раствора на определенном уровне. В электролиты никелирования вводят специальные добавки, которые повышают растворимость анодов, предупреждают образование шлама, повышают твердость и уменьшают пористость осадков.
Наибольшее распространение в промышленности получили сульфатные электролиты. Разработано большое количество составов и режимов осаждения, позволяющих получать осадки никеля с различными физико-химическими свойствами. Катодный выход по току порядка 90-100%.
В электролиты для никелирования, приготовленные на основе сернокислого никеля, с целью повышения электропроводности иногда добавляют сернокислый натрий и сернокислый магний. Проводимость растворов сернокислого натрия выше, но в присутствии сернокислого магния получаются более мягкие, светлые и легко полируемые осадки никеля.
В качестве буферного соединения, препятствующего быстрому изменению кислотности электролита, обычно применяют борную кислоту. Органические кислоты (лимонная, винная, уксусная) и их соли в настоящее время используются в качестве буфера довольно редко и лишь в специальных случаях.
Для облегчения растворения анодов в ванну вводят хлористые соли натрия или калия. За рубежом для этой цели широко используется хлористый никель.
Для получения непосредственно из ванн блестящих осадков в электролит вводят специальные добавки — блескообразователи. В настоящее время для никелирования известно огромное количество блескообразователей как органического, так и неорганического происхождения, но большинство их ухудшает физико-механические и коррозионные свойства никелевых покрытий, способствуют питтингообразованию.
Некоторые блескообразователи способствуют повышению толщины осадков в микро углублениях катодной поверхности, приводя к выравниванию или сглаживанию микро профиля поверхности. Вещества, способствующие этому, называют выравнивающими добавками.
Ряд соединений, в особенности понижающих поверхностное натяжение никелевых растворов, способствует подавлению питтинга в электролитах никелирования.
Сернокислые электролиты никелирования
Сернокислые электролиты никелирования получили наибольшее распространение. Эти электролиты устойчивы в работе, при правильной эксплуатации они могут использоваться в течение нескольких лет без замены.
Состав некоторых электролитов и режимы никелирования:
Состав |
Электролит №1 |
Электролит №2 |
Электролит №3 |
Никель сернокислый |
140-200 |
280-300 |
400-420 |
Натрий сернокислый |
50-70 |
- |
- |
Магний сернокислый |
30-50 |
50-60 |
- |
Кислота борная |
25-30 |
25-40 |
25-40 |
Натрий хлористый |
5-10 |
5-10 |
- |
Натрий фтористый |
- |
- |
2-3 |
Температура, °C |
15-25 |
30-40 |
50-60 |
Плотность тока. А/дм2 |
0,5-0,8 |
2-4 |
5-10 |
pH |
5,0-5,5 |
3-5 |
2-3 |
Электролиты блестящего никелирования
Для защитно-декоративной отделки деталей широко применяют блестящие и зеркальные никелевые покрытия, получаемые непосредственно из электролитов с блескообразующими добавками. Состав электролита и режим никелирования:
Никель сернокислый - 280-300 г/л
Никель хлористый - 50-60 г/л
Кислота борная - 25-40 г/л
Сахарин 1-2 г/л
1,4-бутиндиол - 0,15-0,18 мл/л
Фталимид 0,02-0,04 г/л
рН = 4-4,8
Температура = 50-60°С
Плотность тока = 3-8 А/дм2
Для получения блестящих никелевых покрытий используют также электролиты с другими блескообразующими добавками: хлорамина Б, пропаргилового спирта, бензосульфамида и др.
При нанесении блестящего покрытия необходимо интенсивное перемешивание электролита сжатым воздухом желательно в сочетании с качанием катодных штанг, а также непрерывная фильтрация электролита.