На никелевом покрытии (увеличение в 100 раз)

Для предупреждения питтинга в элект­ролит вводят поверхностно-активные вещества – антипиттинговые или смачи­вающие добавки, понижающие поверхностное натяжение раствора, которые помогают отрываться пузырькам водорода от металла. К таким веществам относятся жидкость «Прогресс», лаурилсульфат натрия, сульфирол-8 в концентра­ции от 0,005 до 0,1 г/л. Применение более высоких концентра­ций этих добавок вызывает хрупкость осадков, увеличивает их стоимость. Для уменьшения питтинга рекомендуются качание катодных штанг со встряхиванием (30–60 раз в минуту), барботаж сжа­тым воздухом, предварительно очищенным от масла.

При по­гружении в никелевый электролит деталей из цинка и его спла­вов происходит вытеснение никеля цинком вследствие различ­ных их потенциалов по следующей реакции:

Zn + NiSО₄ → ZnSО₄ + Ni.

Пленка никеля неплотно пристает к поверхности, легко отслаивается вместе с гальваническим осадком никеля, а рас­твор загрязняется цинком, который резко ухудшает качество никелевого покрытия. Поэтому при никелировании деталей из цинка и его сплавов чаще всего осуществляют предварительное меднение в цианидном электролите. В мировой гальванотехнике 80 % никелевых электролити­ческих покрытий получают непосредственно из ванн блестя­щего никелирования.

Главными преимуществами блестящих ни­келевых покрытий являются экономия никеля, устранение трудоемкой, ручной и вред­ной механической операции (полирования), снижение рас­хода электроэнергии и возмож­ность ведения непрерывного технологического процесса при на­несении многослойных покрытий.

Наиболее совершенным электролитом блестящего никелирования является электролит следующего состава, г/л, и режима работы:

Сернокислый никель (кристаллогидрат) …………… 260–300

Хлористый никель (кристаллогидрат) ………………. 40–60

Борная кислота ………………………………………….. 30–40

1,4-бутиндиол (100 %) ……………………………...… 0,12 –2,0

Сахарин …………………………………………………. 1,5–2,0

Фталимид ……………………………………………….. 0,08–0,12

pН ……………………………………………………….. 3,5–5,0

Температура, °С ……………………………………….. 55–65

Катодная плотность тока, А/дм² ……………………… 2–8

В электролит наряду со смачивающей и блескообразующей добавками вводят так называемые выравнивающие добавки. Положительное истинное выравнивание или сглаживание микропрофиля поверхности в процессе осаждения никеля происходит в тех случаях, когда в микроуглублениях стальной детали осаждается больше никеля, чем на микровыступах.

Заметное выравнивание наблюдается только при введении в никелевые электролиты добавок специальных веществ. Для предотвращения питтинга рекомендуется вводить сульфирол-8 (0,2–0,8 г/л) и лаурилсульфат натрия (0,1–0,5 г/л). Блеско­образующей и выравнивающей добавкой является 1,4-бутиндиол, который совместно с сахарином придает интенсивный блеск осадкам и способствует получению осадков с высокой твердо­стью и пластичностью в широком диапазоне катодных плотно­стей тока.

Фталимид в сочетании с бутиндиолом увеличивает выравни­вающую способность электролита и расширяет диапазон плотностей тока для получения качественных блестящих никелевых покрытий.

Никелевые электролиты чувствительны к понижению темпе­ратуры и при снижении ее до +10 °С непригодны для экс­плуатации. Для повышения качества покрытий и ускорения про­цесса ванны оснащаются автоматическими устройствами для покачивания катодных штанг или для непрерывного перемеши­вания и фильтрования.

Систематически корректируется рН электролита. Корректи­рование осуществляют добавлением 3 % раствора NaOH или H₂SO₄ при интенсивном перемешивании электролита в те­чение 30–40 мин после корректирования. Определение рН с высокой степенью точности производят потенциометрически со стеклянным электродом. Менее точный, но более быстрый ме­тод определения рН существует с помощью индикаторных бу­маг. Самые распространенные неполадки при работе с сернокислыми электролитами аналогичны приведенным в табл. 3.10.

Для увеличения защитных свойств и снижения толщины по­крытия по сравнению с однослойным блестящим никелировани­ем разработан электролит двухслойного никелирования. Внача­ле наносится полублестящий слой никеля из электролита без серосодержащих блескообразующих добавок, а затем слой блестящего никеля. Если при однослойном никелировании кор­розия через поры проникает до основного металла, то при двух­слойном никелировании верхний слой является анодом по от­ношению к нижнему слою никеля, так как потенциал верхнего слоя на 0,2 В отрицательнее потенциала нижнего. Вследствие этого происходит коррозия верхнего слоя, а нижний слой и ос­нова не корродируют.

Нижний полублестящий слой никеля получается за счет уменьшения содержания 1,4-бутиндиола по сравнению с блестя­щим. Толщина полублестящего слоя составляет не менее 2/3 от общей толщины двухслойного никеля (около 18 мкм). Состав электролита, г/л, и режим работы следующие:

Сернокислый никель (кристаллогидрат) ……………… 250–300

Хлористый никель (кристаллогидрат) ………………….. 50–60

Борная кислота .............…………………………………… 25–40

1,4-бутиндиол (100 %) ......………………………………. 0,05–0,1

Формальдегид ............…………………………………….. 0,1–0,3

рН ..................……………………………………………… 4,0–5,0

Плотность тока, А/дм² ..........…………………………….. 2–5

Температура, °С ............………………………………….. 50–55

Перемешивание осуществляется очищенным сжатым воз­духом или инертным газом. Поверх слоя полублестящего никеля наносят никель из электролита блестящего никелирования. Двойное никелирование осуществляется без промежуточной промывки, так как со­став электролита полублестящего никелирования не содержит веществ, вредных дляэлектролита блестящего никелирования. Причины и способы устранения неполадок при никелировании рассмотрены в табл. 3.12.

Следующим шагом в развитии современной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий является трехслой­ное никелирование, при котором металл наносится тремя слоя­ми никеля из трех разных электролитов. От двухслойного это покрытие отличается тем, что между нижним полублестящим и верхним блестящим слоями наносится промежуточный тонкий слой никеля (1–2 мкм), содержащий 0,15–0,2 % серы. Сред­ний слой никеля в контакте с агрессивными средами (в порах покрытия) приобретает отрицательный потенциал по отноше­нию как к нижнему, так и к верхнему слоям, сильно замедляя коррозию обоих. При этом коррозия через поры верхнего слоя распространяется по промежуточному слою, а верхний блестящий и нижний полублестящий слои остаются неповрежденными.

Таблица 3.12