Оборудование для нанесения никеля. Химическое никелирование, серебрение и золочение. Черные металлы обезжиривают в одном из растворов

Никелирование – это процесс нанесения на металлическую поверхность очень тонкого слоя никеля.

Толщина никелевого слоя, в зависимости от поставленной задачи, размеров детали и дальнейшего ее использования, находится в диапазоне от 0,8 до 55 мкм.

Никелевое черное напыление защищает металлический предмет от разрушительного воздействия внешней среды – окисления, коррозии и реакции с солью, щелочью и кислотой.

Предметами, которым может потребоваться такая защита, являются:

• металлические изделия, которые будут находиться на открытом воздухе;
• кузовные детали автотехники и мототехники, в том числе и из алюминия;
• медицинское и стоматологическое оборудование;
• изделия, имеющие длительный контакт с водой;
• декоративное металлическое ограждение, в том числе и из алюминия;
• предметы, подвергающиеся контакту с сильнодействующими химическими веществами и прочее.

Как можно заметить, технология различного никелирования применяется не только в промышленности, а черное вполне может потребоваться в домашних условиях, своими руками.

Рассмотрим основные методы нанесения защитного слоя своими руками в домашних условиях, металлы, позволяющие наносить никель, тонкости и особенности каждого процесса.

На практике применяются два способа нанесения никелевого слоя — электролитический и химический.

Не будем изучать тонкости промышленного процесса, а опишем проведение в домашних условиях.

Технология нанесения никелевого слоя представлена на видео.

Электролитическое никелирование

Перед электролитическим никелированием (по-другому его еще называют гальваническое) нужно выполнить электрохимическое меднение детали или заготовки.

Есть два метода, включающие гальваническое — с погружением в раствор электролита и без погружения.

В первом случае, предмет из металла тщательно обрабатывается наждачной бумагой, с него удаляется оксидная пленка, производится промывка сначала в теплой воде для удаления растворителя, а затем в содовом растворе и опять в воде.

В стеклянную емкость поместите два анода из меди и деталь, зафиксировав ее проволокой между пластинами анодов.

Электрохимическое меднение в домашних условиях будем производить с помощью электролита, состоящего из воды с включением 20%-го медного купороса и 2% серной кислоты.

Через полчаса обработки током на детали будет тонкий слой меди, а чем дольше будет производиться электрохимическое меднение, тем толще будет слой.

Если деталь большая или отсутствуют подходящие стеклянные емкости, то можно использовать электрохимическое меднение без погружения в электролит.

Для этого делаем кисточку из меди (можно применить многожильный медный провод, конечно, сняв изоляцию только на концах), которую присоединяем к плюсу источника тока и фиксируем с помощью деревянной палочки.

Зачищенную обезжиренную пластинку из металла положим в достаточно широкую стеклянную емкость, зальем раствором электролита (можно взять насыщенный медный купорос) и подсоединим к минусу источника тока.

Теперь макаем кисточку в электролит и проводим возле поверхности детали. Важно постоянное наличие раствора на медной кисточке.

Через некоторое время вы заметите, что на поверхности обрабатываемой детали появился медный слой. Чем толще будет нанесено покрытие из меди, тем меньшее количество пор останется.

Так, например, на 1 кв.см при однослойном нанесении меди будет несколько десятков сквозных пор, а при трехслойном их практически не будет.

Добейтесь нужной толщины меди и можно приступать к следующему этапу.

Нанесение никелевого слоя (гальваническое) производится аналогично процессу меднения с погружением в электролит.

Так, деталь, подвешенная на проводке, и никелевые аноды опускаются в электролит, проволоки от анодов подключаются к плюсу, а проволока от детали – к минусу.

• Сернокислые никель, натрий и магний в пропорциях 14:5:3, 0,5% поваренной соли и 2% борной кислоты;
• 30% сульфата никеля, 4% хлорида никеля и 3% борной кислоты.

Сухие смесь заливаем одним литром нейтральной воды, тщательно перемешиваем и при необходимости избавляется от выпавшего осадка, и применяем как электролит при электролитическом никелировании.

Гальваническое достаточно проводить в течение получасового воздействия постоянного тока с мощностью 5,8-6 В.

В результате обработки током через электролит мы получим матовый неравномерный слой серого цвета. Чтобы выровнять его, предмет из металла необходимо аккуратно зачистить и провести полировку.

Эта технология не может быть применена для деталей с шершавым покрытием или имеющих узкие и глубокие отверстия.

В этом случае нужно использовать химический метод никелирования или чернения деталей.

Технология чернения заключается в том, что на металл наносится промежуточное покрытие из цинка или никеля, а сверху деталь покрывается тонким, не более 2мкм, черное покрытие из никеля.

Декоративное металлическое ограждение, сделанное из деталей с черным никелированием, будет хорошо сохраняться и красиво смотреться.

В некоторых случаях требуется провести никелирование и хромирование.

Метод химического никелирования

Технология химического никелирования деталей заключается в том, что заготовку из металла погружают в кипящий раствор на определенный срок, за который на ее поверхность оседают частички никеля.

Электрохимическое воздействие отсутствует, ток не понадобится.

Технология направлена на получение прочного сцепления никелевого слоя с металлом (особое качество сцепления поверхности и нанесенного слоя наблюдается при никелировании стали и железа).

Химическое никелирование различных деталей реально проводить в условиях гаража или небольшой мастерской.

Рассмотрим пошагово:

• В эмалированной посуде смешивают сухие реактивы и заливают их водой;
• Доводят полученную жидкую смесь до кипения и только тогда доливают гипофосфит натрия;
• Погружают в емкость с жидкостью заготовку так, чтобы она не касалась краев и дна. Фактически потребуется установка химического никелирования, которую можно сделать самостоятельно из эмалированного таза соответствующего размера и диэлектрического кронштейна, на который будет подвешиваться заготовка;
• В зависимости от применяемого раствора, кипение должно продолжаться от часа до трех;
• Заготовку достают и промывают водой, содержащей погашенную известь, после чего можно произвести полировку.

Все составы для химического никелирования деталей будут содержать в обязательно порядке никель хлористый или сернокислый, натрия гипофосфит различной кислотности и какую-то из кислот.

Технология предусматривает обработку 20 кв.см поверхности в одном литре раствора.

Кислыми составами производят нанесение никелевого слоя на черные металлы, а щелочные лучше подойдут для нержавеющей стали.

Некоторые тонкости:

• Никелевая пленка, нанесенная на металл без меднения, имеет слабое сцепление с поверхностью. Для его улучшения можно применить термическую обработку, выдержав заготовку при температуре выше 450 градусов;
• Нагревать до этой температуры закаленные изделия нельзя, при нагреве до 350-400 градусов они будут терять твердость. Эта проблема решается более длительным выдерживанием, но при температуре в диапазоне 250-300ºС;
• При нанесении никелевого слоя на громоздкие детали возникает необходимость перемешивания раствора, что приводит к потребности проводить постоянную фильтрацию. Это основная сложности при проведении процесса не в промышленных условиях.

Аналогичным образом, но с применением другого состава, можно покрыть детали слоем серебра. Серебрение часто применяется для рыболовных снастей с целью предотвратить потускнение крючков и блесен.

Технология нанесения серебра несложная и отличается от никелирования составом электролита, временем и температурой рабочего раствора (для получения ровного слоя серебра требуется состав, подогретый до 90 градусов).

Растворы серебра можно приготовить из воды, ляписа аптечного и 10% солевого раствора.

Выпавший осадок серебра промыть и смешать с 2% гипосульфитом, профильтровать, добавить меловую пыль и размешивая, добиться сметанообразного состояния.

Этой смесью можно натирать металл до образования на нем слоя серебра.

Хранение этого раствора допускается в течение нескольких суток, раствор серебра, допускающий длительное — до полугода хранение, можно приготовить следующим образом: 15 г ляписа, 55 г лимонной кислоты (годится кулинарная) и 30 г хлористого аммония.

Все компоненты растираются в пыль и смешиваются. Порошок для нанесения серебра хранится в сухом виде.

Для работы мокрой салфеткой коснитесь смеси и разотрите ее по обрабатываемой поверхности.

Напыление серебра наносится на очищенную деталь, но готовить ее специальным способом не нужно.

Приведенные способы нанесения никеля и серебра на металлические детали легко повторить самостоятельно в домашних условиях.

Иногда можно столкнуться с необходимостью никелирования алюминия. Никелирование алюминия процесс достаточно дорогостоящий и ненадежный. Электролит для никелирования алюминия стоит достаточно дорого, но частенько идет пузырями.

Проблема в никелировании алюминия в домашних условиях состоит в слабой адгезии — блестящий никель «рвет» покрытие.

Для химического никелирования алюминия подойдет такой состав:

1. Никель сернокислый — 20г/л;
2. Натрий уксуснокислый — 10г/л;
3. Натрий фосфорноватистокислый — 25г/л;
4. Тиомочевина, раствор концентрацией 1 г/л — 3мл;
5. Фтористый натрий — 0,4г/л;
6. Уксусная кислота — 9мл

С ценами на работы по никелированию, Вы можете ознакомиться в .

Нанесение никеля, также как и меди, является одним из обязательных процедур при подготовке изделия под целевое финишное покрытие. Электролитов для нанесения никеля существует множество. Он разнятся по способам применения, режимам, качеству покрытия и составам. Если Вы решили заниматься гальваникой, без никелирования Вам не обойтись.
Сам по себе никель не часто является целевым покрытием. В качестве антикоррозионного покрытия он не является лучшим кандидатом, в это случае больше подойдут цинк и хром, ввиду их химических свойств и способности «оттягивать» окисление железа, склонного к ржавчине, на себя. Как декоративное покрытие никелирование используется чаще, но в ввиду его химической нестойкости, при необходимости наносить цвет «белого» металла, чаще выбирают покрытие палладием или родием.

На нашем предприятии используются гальванический никель и химический (иммерсионный) никель.
Наиболее простой раствор для никелирования –

Раствор кислого (подслойного) никелирования.

Электролит кислого никелирования применяется в качестве первого металлического покрытия после очистки и полировки изделия. Его можно считать «клеем» или основой, на которую потом положим все остальные металлы. Толщина покрытия из такого раствора не превышает 1 мкм, а скорость осаждения 1-2 мкм/мин. Длительность выдержки в ванне кислого никелирования не больше 1 минуты. Это связано с тем, что кислый никель дает хрупкие и темные осадки на больших толщинах. Но, тем не менее, положить тонкий слой кислого никеля необходимо. Некоторые компоненты его состава обеспечивает микроразрушения поверхности для качественной адгезии покрытия, вместе с тем, нанося тонкий слой свежего никеля, мы обеспечиваем хорошее качество адгезии для следующего покрытия медью или блестящим никелем. Электролит кислого никелирования очень стабилен во времени и стоек к загрязнениям.

Электролит блестящего никелирования.

Электролит блестящего никелирования применяют для микровыравнивания поверхности изделия. По сравнению с блестящей медью, он дает менее зеркальные осадки. Скорость нарастания толщины и рабочая плотность тока также значительно ниже, но этот электролит необходим для финишной обработки изделий. Его обязательно используют для получения финишных осадков толщиной до 15 мкм. Или, при толщине покрытия 3-6 мкм как качественную подложку под гальваническое или иммерсионное золото.
Очень хорошие результаты этот раствор демонстрирует в барабанных и колокольных ваннах.

Электролит химического (иммерсионного) никелирования.

Химическое никелирование применяется при обработке сложнопрофильных изделий. Работает без приложения внешнего тока. Равномерное наращивание ненапряженного никеля во всех точках поверхности изделия, обеспечивает твердое, полублестящее покрытие. Часто этот раствор применяют для защиты от коррозии путем наращивания никеля в толщину 6-30 мкм. Применение химического никелирования ограничивается исходным материалом детали. Химическое никелирование – раствор горячий, что не всегда позволяет использовать его для пластиков. Также, в процессе работы, химический никель может высаживать металл в объеме жидкости, а не только на деталь, т.е может оказаться, что весь объем раствора – одноразовый.
Мы используем несколько видов химического никелирования: щелочное и кислотное. Принцип работы у них одинаковый, качество покрытия, составы и режим работы значительно отличаются. Какой раствор для химического никелирования использовать, решается в зависимости от изделия.
Кроме перечисленных видов никелирования, имеется еще раствор черного никеля.

Черный никель.

Черный никель – самое черное покрытие из всех, которые можно получить гальваническим путем. Черный хром, черный родий, черный рутений – все эти покрытия темно-серого цвета. Действительно черное покрытие – только черный никель. Если рассматривать состав этого покрытия, это не вполне никелевый осадок, для получения темного покрытия, в раствор солей никеля вводятся дополнительные компоненты. Если хотите получить черный цвет – это Ваш вариант. Если один огромный минус у черного никеля: это покрытие совершенно не стойкое к истиранию. Настолько, что если несколько раз взять в руки изделия покрытое черным никелем, гальваническое покрытие можно стереть. Так что самый красивый черный цвет из всех гальванических покрытия нужно обязательно защитить лаком. Или поставить на полку и издалека любоваться совершенством черного никеля.
Существует еще несколько видов гальванического никеля. Их используют не постоянно, а только по мере надобности. С основными задачами вполне справляется перечисленная линейка ванн для никелирования.

Если Вам необходимо ориентироваться в ценах на покрытие никелем, можно воспользоваться табличкой ниже, при этом, необходимо помнить, что каждое изделие перед нанесением гальванического покрытия, должно быть осмотрено технологом и техническое задание на покрытие должно быть утверждено заказчиком.

Цены на никелированные изделия на заказ:

Примеры никелирования изделий:

Никелирование монет «Sochi 2014»

Монеты «Sochi 2014», покрытие никель блестящий 3 мкм. Стоимость покрытия 1 монеты 12 рублей (партия 2000 шт).

Если у Вас есть вопросы по никелированию, будем рады ответить Вам на них по телефону или по электронной почте.

Наибольшее распространение нашли химические покрытия никелем, медью, серебром, палладием, кобальтом и реже оловом, хромом и другими металлами.

Химическое никелирование. Восстановление ионов никеля из растворов происходит за счет окисления гипофосфита по суммарной реакции

H 2 PO - 2 +H 2 O + Ni 2+ = H 2 PO - 3 + 2Н + + Ni.

При этом восстановление может протекать следующим образом:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + 2HCl + NaH 2 PO 3

NaH 2 PO 3 + Н 2 O = NaH 2 PO 3 + Н 2

или Н 2 РO - 2 = РO - 2 + 2Н +

(разложение гипофосфита)

Ni 2+ +2H = Ni + 2H +

(восстановление никеля).

Выделяющийся водород восстанавливает также фосфит до фосфора, поэтому никелевое покрытие содержит 6 — 8% фосфора, который во многом определяет его специфические свойства (табл. 24).

24. Свойства химического и гальванического покрытия никелем

Несмотря на то, что никель, осажденный химическим способом, обладает значительной коррозионной стойкостью, он не может быть применен для защиты от коррозии в среде азотной и серной кислот. После термической обработки такой никель имеет твердость HV 1000-1025.

В основном технологический процесс никелирования сводится к следующему. Детали из стали, меди и ее сплавов подготовляют так же, как и под гальванические покрытия.

Никелирование ведут в растворе следующего состава (г/л):

Никель сернокислый 20

Гипофосфит натрия 25

Натрий уксуснокислый 10

Тиомочевина (или малеиновый ангидрид) 0,003 (1,5 — 2)

Температура 93 ± 5°С, скорость осаждения 18 мкм/ч (при 90°С и плотности загрузки 1 дм 2 /л), рН = 4,1 ÷ 4,3.

Детали в процессе никелирования необходимо встряхивать. Допускается замена тиомочевины малеиновым ангидридом в количестве 1,5 — 2 г/л.

Для инициирования осаждения никеля на деталях из меди и ее сплавов необходимо обеспечить их контакт со сталью или алюминием. Процесс ведут в фарфоровых емкостях или стальных, футерованных полиэтиленовой пленкой, а также в емкостях из силикатного стекла.

При скоростном осаждении и при большой плотности загрузки деталей несложного профиля рекомендуется применять раствор следующего состава (в г/л):

Никель сернокислый 60

Гипофосфит натрия 25

Натрий уксуснокислый 12

Кислота борная 8

Аммоний хлористый 6

Тиомочевина 0,003

Температура раствора 93 ± 5°С, скорость осаждения 18 мкм/ч (при 90°С и плотности загрузки 3 дм 2 /л), рН = 5,6 ÷ 5,7.

После химического никелирования детали промывают в уловителе, затем в проточной холодной и горячей воде, сушат при 90 ± 10°С в течение 5 — 10 мин и термически обрабатывают при 210 ± 10°С в течение 2 ч (с целью снятия внутренних напряжений и повышения прочности сцепления с основой). Далее в зависимости от условий эксплуатации детали покрывают лаком, обрабатывают гидрофобной жидкостью (ГКЖ и др.) или без обработки подают на сборку.

Основными причинами некачественного покрытия при химическом никелировании являются:

1) самопроизвольное осаждение никеля в виде черных точек из-за плохой очистки ванн, наличия следов никеля или других очагов кристаллизации на дне и стенках ванны, а также из-за перегрева раствора;

2) наличие непокрытых мест на деталях сложной конфигурации из-за образования газовых пузырей и неравномерного омывания деталей раствором;

3) частичное отложение никеля на внутренней поверхности ванны из-за касания деталями стенок или дна ванны в процессе никелирования;

4) снижение кислотности раствора (растрескивающееся, хрупкое покрытие);

5) увеличение кислотности раствора (покрытие грубое и шероховатое).

Значение рН корректируют, добавляя 10%-ный раствор уксусной кислоты или едкого натра.

Детали из кремния никелируют в щелочных растворах следующего состава (в г/л):

Хлорид никеля 30

Гипофосфит натрия 10

Цитрат натрия 100

Хлорид аммония 50

Скорость осаждения 8 мкм/ч, рН = 8÷10 (за счет введения NH 4 OH).

Порядок химического никелирования керамики: обезжиривание в щелочных растворах и химическое растравливание поверхности (смесь серной и плавиковой кислот), сенсибилизация в растворе (150 г/л) гипофосфита натрия при 90°С, никелирование в щелочной ванне. Толщина покрытий деталей в зависимости от условий их эксплуатации указана в табл. 25.

25. Значения толщины покрытий в зависимости от условий эксплуатации

Так, при рН = 5,5 в осадках содержится 7,5% фосфора, а при рН = 3,5 14,6%. Повышение твердости покрытия до 1100-1200 кгс/мм 2 при 200-300°С вызывается выделением фазы Ni 3 P, которая кристаллизуется в тетрагональной системе с постоянной кристаллической решетки а = b = 8,954. 10 -10 м и с=4,384.10 -10 м. Максимум твердости никеля соответствует 750°С. Модуль упругости при этом составляет 19000 кгс/мм 2 . Предел прочности при растяжении равен 45 кгс/мм 2 (при 20°С) и 55 кгс/мм 2 после термообработки при 200°С в течение 1 ч. Коэффициент трения покрытия (при нагрузке > 10 кгс) после его нанесения такой же, как и блестящего хрома. Удельный износ никелевого покрытия при 100°С составляет 2.10 -3 мм 3 /м.

При перемешивании кислого раствора увеличивается блеск осадков и скорость осаждения. Если процесс осаждения прерывается на несколько минут, то детали можно загружать в ванну без дополнительного активирования. При длительном перерыве (24 ч) детали следует хранить в холодном растворе никелирования, а затем переносить в рабочую ванну.

Скорость осаждения металла тем меньше, чем ниже рН раствора. Кроме того, скорость является функцией отношения Ni 2+ : Н 2 РО - 2 . Для нормальной кислой ванны оно должно колебаться в пределах 0,25 — 0,60 (для буферированной ацетатом 0,3—0,4).

При наличии солей аммония уменьшается скорость осаждения. Во вновь приготовленных растворах скорость осаждения сначала высокая, а затем по мере старения падает. Так, в ацетатных и цитратных растворах она уменьшается с 25 до 2 — 5 мкм/ч. Наиболее оптимальная скорость осаждения ~ 10 мкм/ч.

Блеск покрытия определяется качеством подготовки поверхности основы, которую следует полировать. В щелочных ваннах покрытия получается более блестящими, чем в кислых. Покрытия, содержащие <= 2% фосфора — матовые, 5% фосфора — полублестящие и => 10% фосфора — очень блестящие, но с желтоватым оттенком. Разброс по толщине покрытия 30 мкм даже на деталях сложной конфигурации составляет, например, не более 1—2 мкм. Когда ванна работает при постоянном значении рН, количество фосфора в покрытии пропорционально концентрации гипофосфита в ванне.

Нормальное содержание фосфора в покрытии 5 — 6%. Содержание фосфора тем выше, чем больше отношение H 2 PO 2:Ni 2+ . На низкоуглеродистых сталях адгезия никелевых покрытий очень высокая (2200 — 4400 кгс/см 2), но ухудшается, если температура раствора понижается до 75°С. Адгезия на сталях, легированных Al, Be, Ti, и сплавах на основе меди зависит от способа обработки поверхности и улучшается последующей термообработкой при 150-210°С.

Первым признаком нарушения стабильности состава раствора является образование белой пены вследствие чрезмерного выделения водорода во всем объеме ванны. Затем появляется очень мелкая черная взвесь Ni-P, которая ускоряет реакцию разложения раствора.

Причинами преждевременного разложения раствора могут быть: слишком быстрое введение щелочи и гипофосфита (следует добавить разбавленного водного раствора при интенсивном перемешивании); локальный перегрев; слишком высокое содержание гипофосфита (нужно понизить рН и температуру); внесение палладия в раствор с деталями, активированными в PdCl 2 , неправильное соотношение суммарной площади деталей к объему раствора.

Уровень раствора в ванне необходимо поддерживать постоянным, так как понижение его за счет испарения приводит к концентрированию раствора. В процессе покрытия деталей не следует допускать отключения нагревателей (пар, теплоэлектронагрев и др.).

В отличие от гидрозина, гипофосфит натрия обладает важным преимуществом, так как в осадке содержится в 8 — 10 раз меньше газов. Добавка тиосульфата натрия способствует снижению пористости никеля. Так, при толщине 20 мкм она снижается от 10 до 2 пор/см 2 . При выборе материала для ванны следует учитывать, что растворы испаряются при температуре, приблизительно равной температуре кипения, и имеют высокую чувствительность к различным загрязнениям. Кроме того, материал должен быть стойким к HNO 3 , так как периодически со стенок ванны приходится удалять осадки никеля. Ванны объемом 20 л изготовляют из пирекса, а большего — из полированной керамики. Внутреннюю поверхность стальных емкостей покрывают стекловидной эмалью. Ванны из коррозионно-стойкой стали необходимо пассивировать концентрированной азотной кислотой в течение нескольких часов. Для предотвращения возникновения гальванопар между стальной ванной и покрываемыми деталями ее стенки необходимо футеровать стеклом или резиной. В качестве футеровки в ваннах малой емкости используют полиэтиленовые вкладыши.

После каждой выгрузки деталей электрические нагреватели стержневого типа необходимо протравливать в HNO 3 .

Дефектные покрытия с деталей из стали, алюминия и титана следует удалять в концентрированной азотной кислоте при температуре не выше 35°С, с деталей из коррозионно-стойких сталей в 25%-ном растворе HNO 3 , а с латунных и медных — анодным растворением в H 2 SO 4 .

С целью улучшения стабильности состава раствора зарубежные фирмы рекомендуют добавлять соли хрома. Пористость покрытий, полученных в растворе, содержащем 10 г/л K 3 Fe(CN) 6 и 20 г/л NaCl, определяют в течение 10 мин. Поры совершенно отсутствуют при толщине покрытия => 100 мкм.

Установить в гараже аппаратуру для электрохимического покрытия металлами других металлов и диэлектриков (трансформатор, выпрямитель, измерительные приборы, ванна и т. п.) довольно проблематично.

Сейчас применяется метод химического покрытия металлов и диэлектриков (пластмасс, стекла, фарфора и т. п.) другими металлами.

Процесс химического покрытия отличается своей простотой. Действительно, для того чтобы покрыть металлическую деталь, например, никелем, не нужно городить сложную установку. Достаточно располагать источником огня (газ, примус и т.п.), эмалированной посудой и подходящими химикатами. Час, два- и детали покрыты плотным и блестящим слоем никеля.

В этой статье мы рассмотрим только: никелирование , серебрение и золочение металлов. Однако существует много рецептов химического покрытия металлов и диэлектриков медью, кадмием, оловом, кобальтом, бором, двойными и тройными сплавами.

В основу процесса химического никелирования положена реакция восстановления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия.

Плёнка никелевого покрытия получается блестящая или полублестящая. Структура покрытия - аморфная, из сплава никеля и фосфора. Плёнка никеля без термообработки слабо держится на поверхности основного металла, хотя ее твердость близка к твердости хромового покрытия.

Термическая обработка детали с никелевым покрытием, полученным химическим путем, в значительной степени увеличивает сцепление пленки никеля с основным металлом. Одновременно растет и твердость никеля, достигающая твердости хрома.

Термическая обработка детали с никелевым покрытием производится при температуре около 400°С в течение часа. При термической обработке закаленных стальных деталей с никелевым покрытием необходимо учитывать, при какой температуре эти детали отпускались, и не превышать ее. В этом случае термическую обработку производят при температуре 270- 300 °С с выдержкой до 3 ч.

Растворы для химического никелирования могут быть щелочными (рН- выше 6,5) и кислыми (рН- от 4 до 6,5).

Щелочные растворы. Их применяют при нанесении покрытий на коррозионностойкую сталь, алюминий, магний и диэлектрики. Покрытия, осаждаемые из щелочных растворов, имеют менее блестящую поверхность, чем полученные из кислых растворов. Но зато покрытия из щелочных растворов более прочно связаны с основой, чем из кислого.

У щелочных растворов есть еще один существенный недостаток- явление саморазряда. Оно наступает при перегреве раствора. Это мгновенное выпадение губчатой массы никеля из раствора, сопровождающееся выбросом кипящего раствора из ванны!

Регулировку температуры при отсутствии термометра можно вести по интенсивности газовыделения. Если газ выделяется не интенсивно, то можно быть уверенным, что саморазряда не будет.

Кислые растворы

Они находят применение при нанесении покрытий на детали из черных металлов, меди, латуни, особенно когда требуется высокая твердость, износостойкость и коррозионно защитные свойства поверхности, покрытой никелем.

Для справки. Воду для никелирования (и при нанесении других покрытий) берут дистиллированную (можно использовать конденсат из бытовых холодильников). Химреактивы должны применяться как минимум чистые (обозначение на этикетке - Ч).

Подготовка детали. Перед нанесением на основной металл каких-либо металлических пленок необходимо осуществить ряд подготовительных операций. Отполированную деталь обезжиривают, травят и декапируют.

Обезжиривание. Процесс обезжиривания металлических деталей проводят, как правило, когда эти детали только что обработаны (отшлифованы или отполированы) и на их поверхности нет ржавчины, окалины и других посторонних продуктов.

С помощью обезжиривания с поверхности деталей удаляют масляные и жировые пленки. Для этого применяют водные растворы некоторых химреактивов, хотя для этого можно использовать и органические растворители (трихлорэтилен, пентахлорэтан, растворители № 646 и № 648 и др.).

Обезжиривание в водных растворах проводят в эмалированной посуде. Заливают воду, растворяют в ней химреактивы и ставят на малый огонь. При достижении нужной температуры загружают в раствор детали. В процессе обработки раствор перемешивают. Ниже приводятся составы для обезжиривания (все дано в граммах на литр воды - г/л), а также рабочие температуры растворов и время обработки деталей.

Внимание! От качества проведения подготовительных операций в сильной степени зависит конечный результат всех работ.

Черные металлы обезжиривают в одном из растворов:

1. Жидкое стекло (канцелярский силикатный клей) - 3-10, едкий натр (калий) - 20- 30, тринатрийфосфат - 25-30. Температура раствора - 70-90 °С, время обработки - 10-30 мин.
2. Кальцинированная сода - 20, калиевый хромпик - 1. Температура раствора - 80-90°С, время обработки - 10-20 мин.

Медь и ее сплавы обезжиривают в одном из растворов:

1. Едкий натр - 35, кальцинированная сода - 60, тринатрийфосфат - 15, препарат ОП-7 (или ОП-10). Температура раствора - 60-70 °С, время обработки 10-20 мин.
2. Едкий натр (калий) - 75, жидкое стекло - 20. Температура раствора - 80-90 °С, время обработки — 40-60 мин.

Алюминий и его сплавы обезжиривают в следующих растворах:

1. Жидкое стекло - 20-30, кальцинированная сода - 50-60, тринатрийфосфат - 50-60. Температура раствора - 50- 60 °С, время обработки - 3-5 мин.
2. Кальцинированная сода - 20-25, тринатрийфосфат - 20-25, препарат ОП-7 (или ОП-10) - 5-7. Температура раствора - 70-80 °С, время обработки - 10- 20 мин.

Серебро, никель и их сплавы обезжиривают в растворах:

1. Жидкое стекло - 50, кальцинированная сода - 20, тринатрийфосфат - 20, препарат ОП-7 (или ОП-10) - 2. Температура раствора - 70-80 °С, время обработки - 5-10 мин.
2. Жидкое стекло - 25, кальцинированная сода - 5, тринатрийфосфат - 10. Температура раствора - 75-80 °С, время обработки - 15-20 мин.

Травление . Стандартная подготовка деталей под покрытие, обычно состоящая в обезжиривании и декапировании, вполне достаточна для большинства случаев. Однако для деталей, имеющих глухие отверстия, пазухи и т.п., необходимо проводить процесс травления.

Черные металлы травят в растворах:

1. Серная кислота - 90-130, соляная кислота - 80-100, уротропин - 0,5. Температура раствора - 30-40 °С, время обработки - до 1 ч.
2. Соляная кислота - 200, уротропин - 0,5. Температура раствора - 30-35 °С, время обработки - 15-20 мин.

Медь и ее сплавы травят в растворах:

1. Серная кислота - 25-40, хромовый ангидрид - 150-200. Температура раствора - 25 °С, время обработки - 5-10 мин.
2. Хромовый ангидрид - 350, хлористый натрий - 50. Температура раствора - 18- 25 °С, время обработки - 5-15 мин.

Алюминий и его сплавы травят в растворах:

1. Едкий натр - 50-100. Температура раствора - 40-60 °С, время обработки - 5-10 с.
2. Азотная кислота - 35-40. Температура раствора - 18-25 °С, время обработки - 3-5 с.

Декапирование . Этот процесс представляет собой удаление с поверхности металла различных пленок, мешающих осаждению металлов. Декапирование проводят непосредственно перед покрытием основного металла соответствующей пленкой другого металла.

Черные металлы декапируют в следующих растворах:

1. Серная кислота - 30-50. Температура раствора - 20 °С, время обработки - 20-60 с.
2. Соляная кислота - 25-45. Температура раствора - 20 °С, время обработки 15- 40 с.

Медь и ее сплавы декапируют в растворах:

1. Серная кислота - 5. Температура раствора - 18-20 °С, время обработки - 20 с.
2. Соляная кислота - 10. Температура раствора - 20-25 °С, время обработки - 10-15 с.

Алюминий и его сплавы декапируют в растворах:

1. Азотная кислота - 10-15. Температура раствора - 20 °С, время обработки - 5-15 с.
2. Едкий натр - 150, хлористый натрий - 30. Температура раствора - 30-40 °С, время обработки - 5-10 с.

После каждого процесса подготовки деталь промывают в горячей, а затем в холодной воде.

Никелирование меди и ее сплавов

Подготовленную (обезжиренную, протравленную и декапированную) деталь подвешивают в раствор для никелирования. Здесь есть одна тонкость, и если ею пренебречь, то процесс осаждения никеля не пойдет. Деталь должна быть подвешена в раствор на алюминиевой или железной (стальной) проволоке. В крайнем случае при опускании детали в раствор ее необходимо коснуться железным или алюминиевым предметом.

Эти «священнодействия» нужны для того, чтобы дать старт процессу никелирования, так как у меди меньший электроотрицательный потенциал по отношению к никелю. Только присоединение или касание детали более электроотрицательным металлом дает старт процессу.

Приводим состав некоторых известных растворов для химического никелирования меди и ее сплавов (все дано в г/л):

1. Хлористый никель - 21, гипофосфит натрия - 24, уксуснокислый натрий - 10, сульфид свинца - 15 мг/л. Температура раствора - 97 °С, рН - 5,2, скорость наращивания пленки - 15 мкм/ч.
2. Хлористый никель - 20, гипофосфит натрия - 27, янтарнокислый натрий - 16. Температура раствора - 95 °С, рН - 5, скорость наращивания - 35 мкм/ч.
3. Сернокислый никель - 21, гипофосфит натрия - 24, уксуснокислый натрий - 10, малеиновый ангидрид - 1,5. Температура раствора - 83 °С, рН - 5,2, скорость наращивания - 10 мкм/ч.
4. Сернокислый никель - 23, гипофосфит натрия - 27, малеиновый ангидрид - 1,5, сернокислый аммоний - 50, уксусная кислота - 20 мл/л. Температура раствора - 93 °С, рН - 5,5, скорость наращивания - 20 мкм/ч.

Для приготовления раствора для никелирования нужно растворить все компоненты, кроме гипофосфита натрия, и нагреть его до нужной температуры. Гипофосфит натрия вводится в раствор непосредственно перед завешиванием детали для никелирования. Этот порядок касается всех рецепторов, где имеется гипофосфит натрия.

Раствор для никелирования разводят в любой эмалированной посуде (миска, глубокая сковорода, кастрюлька и т.п.) без повреждений на поверхности эмали. Возможный осадок никеля на стенках посуды легко удаляется азотной кислотой (50%-ный раствор).

Допустимая плотность загрузки ванны - до 2 дм 2 /л.

Никелирование алюминия и его сплавов

Учтите, что для алюминия и его сплавов перед химическим никелированием проводят еще одну обработку (после всех подготовительных операций) - так называемую цинкатную.

Ниже приведены рецепты растворов для цинкатной обработки.

Для алюминия:

1. Едкий натр - 250, окись цинка - 55. Температура раствора - 20 °С, время обработки - 3-5 с.
2. Едкий натр - 120, сернокислый цинк 40. Температура раствора - 20 °С, время обработки - 1,2 мин.

Для литейных алюминиевых сплавов (силуминов):

1. Едкий натр - 10, окись цинка - 5, сегнетова соль (кристаллогидрат) - 10. Температура раствора - 20 °С, время обработки - 2 мин.

Для деформируемых алюминиевых сплавов (дюралей):

1. Хлорное железо (кристаллогидрат) - 1, едкий натр - 525, окись цинка - 100, сегнетова соль - 10. Температура раствора - 25 °С, время обработки - 30-60 с.

При подготовке растворов для цинкатной обработки поступают следующим образом. Отдельно в половине воды растворяют едкий натр, в другой половине - остальные химреактивы. Затем оба раствора сливают вместе.

После цинкатной обработки деталь промывают в горячей, а затем в холодной воде и завешивают в раствор для никелирования.

Ниже приведены четыре раствора для химического никелирования алюминия и его сплавов :

1. Хлористый никель - 45, гипофосфит натрия - 20, хлористый аммоний - 45, лимоннокислый натрий - 45. Температура раствора 90 °С, рН - 8,5, скорость наращивания - 20 мкм/ч.
2. Хлористый никель - 35, гипофосфит натрия - 17, хлористый аммоний - 40, лимоннокислый натрий - 40. Температура раствора - 80 °С, рН - 8, скорость наращивания - 12 мкм/ч.
3. Сернокислый никель - 20, гипофосфит натрия - 25, уксуснокислый натрий - 40, сернокислый аммоний - 30. Температура раствора - 93 °С, рН - 9, скорость наращивания - 25 мкм/ч.
4. Сернокислый никель - 27, гипофосфит натрия - 27, пирофосфат натрия - 30, карбонат натрия - 42. Температура раствора - 50 °С, рН - 9,5, скорость наращивания - 15 мкм/ч.

Говоря о химическом никелировании, нельзя не отметить следующее. Никелевое покрытие имеет хорошую смачиваемость припоями, что позволяет получить доброкачественную пайку с помощью мягких припоев. Обладая высокими защитными свойствами, они позволяют получать стойкие к коррозии паяные соединения.

Никелирование стали

Для никелирования стали можно использовать один из следующих рецептов:

1. Хлористый никель - 45, гипофосфит натрия - 20, хлористый аммоний - 45, уксуснокислый натрий - 45. Температура раствора - 90 °С, рН - 8.5, скорость наращивания - 18 мкм/ч.
2. Хлористый никель - 30, гипофосфит натрия - 10, хлористый аммоний - 50, лимоннокислый натрий - 100 Температура раствора - 80-85 °С, рН - 8.5, скорость наращивания - 20 мкм/ч.
3. Сернокислый никель - 25, гипофосфит натрия - 30, янтарнокислый натрий - 15. Температура раствора - 90 °С, рН - 4.5, скорость наращивания - 20 мкм/ч.
4. Сернокислый никель - 30, гипофосфит натрия - 25, сернокислый аммоний - 30. Температура раствора - 85 °С, рН - 8.5, скорость наращивания - 15 мкм/ч.

Внимание ! Однослойное (толстое!) покрытие никелем на один квадратный сантиметр имеет несколько десятков сквозных пор. Естественно, что на открытом воздухе стальная деталь, покрытая никелем, быстро покроется «сыпью» ржавчины.

Автомобильный бампер, к примеру, покрывают двойным слоем (подслой меди, а сверху - хром) и даже тройным (медь - никель - хром). Но и это не спасает деталь от ржавчины, так как и у тройного покрытия имеется несколько пор на 1 см 2 . Что делать? Выход - в обработке поверхности покрытия специальными составами, закрывающими поры.

1. Протереть деталь с никелевым (или другим) покрытием кашицей из окиси магния и воды и сразу же опустить ее на 1 - 2 мин в 50%-ный раствор соляной кислоты.
2. После термообработки, еще не остывшую деталь, опустить в невитаминизированный рыбий жир (лучше старый, непригодный по прямому назначению).
3. Протереть 2-3 раза отникелированную поверхность детали легко проникающей смазкой.

В последних двух случаях излишки жира (смазки) через сутки удаляют с поверхности бензином.

Обработку рыбьим жиром больших поверхностей проводят так. В жаркую погоду протирают их рыбьим жиром два раза с перерывом в 12-14 ч. Затем через 2 суток излишки жира удаляют бензином.

Эффективность обработки характеризует такой пример. Никелированные рыболовные крючки начинают покрываться ржавчиной сразу же после первой рыбалки в море. Обработанные рыбьим жиром те же крючки не корродируют почти весь летний сезон морской ловли.

При химическом никелировании возможны некоторые неполадки в ходе процесса. Это касается никелирования не только стали, но и меди, алюминия и их сплавов.

Слабое газовыделение (при нормальном ходе процесса по всей поверхности детали идет выделение газа средней интенсивности) есть первый признак малой концентрации в растворе гипофосфита натрия, и его необходимо добавить в раствор.

Просветление раствора (нормальный раствор - синего цвета) показывает на понижение количества хлорного (сернокислого) никеля.

Бурное газовыделение на стенках и дне сосуда и отложение на них никеля (темно-серый налет) объясняются местным перегревом сосуда. Чтобы избежать этого, надо нагревать раствор постепенно. Между сосудом и огнем желательно положить какую-либо металлическую прокладку (круг).

Серый или темный слой никеля на детали образуется при низкой концентрации в растворе третьих составляющих (компонент) - солей, кроме хлористого (сернокислого) никеля и гипофосфита натрия.

При плохой подготовке детали могут появиться вздутия и отслоения пленки никеля.

И, наконец, может быть и такое. Раствор составлен правильно, а процесс не идет. Это верный признак того, что в раствор попали соли других металлов. В этом случае делают другой (новый) раствор, исключая попадание нежелательных примесей.

Никелевое покрытие можно пассивировать - покрыть антикоррозийной (труднорастворимой пленкой). При этом деталь (изделие) длительное время не тускнеет. Пассивирование ведут в 5-8%-ном растворе натриевого хромпика.

Серебрение металлических поверхностей поделок - пожалуй, самый популярный процесс среди умельцев, который они применяют в своей деятельности. Можно привести десятки примеров. Например, восстановление слоя серебра на мельхиоровых столовых приборах, серебрение самоваров и других предметов быта.

Для чеканщиков серебрение вместе с химическим окрашиванием металлических поверхностей - способ увеличения художественной ценности чеканных картин. Представьте себе отчеканенного древнего воина, у которого посеребрена кольчуга и шлем.

Сам процесс химического серебрения можно провести с помощью растворов и паст. Последнее предпочтительнее при обработке больших поверхностей (например, при серебрении самоваров или деталей крупных чеканных картин).

Серебрят обычно латунные и медные поверхности, хотя в принципе можно посеребрить сталь, алюминий, другие металлы и их сплавы.

Опыт показал, что серебряное покрытие лучше смотрится на латунной поверхности,

чем на медной или стальной. Это объясняется тем, что на более темной меди (стали) тонкий слой серебра просвечивает и поверхность выглядит более темной. При слое серебра более 15 мкм это явление не наблюдается. Если медь (сталь) покрыть предварительно тонким слоем никеля, то этого явления тоже не будет.

Вначале рассмотрим процесс получения хлористого серебра , так как оно является основным компонентом почти для всех рецептов серебрения.

В 1 л. воды растворяют 7-8 г. ляписа-карандаша (продается в аптеках, представляет собой смесь азотнокислого серебра и азотнокислого калия, взятых в соотношении 1:2 по массе). Вместо ляписа-карандаша можно взять 5 г. азотнокислого серебра.

К полученному раствору понемногу добавляют 10%-ный раствор хлористого натрия до прекращения выпадения творожистого осадка. Осадок (хлористое серебро) отфильтровывают и тщательно промывают в 5-6 водах. Затем хлористое серебро сушат.

Растворы для серебрения:

1. Хлористое серебро - 7,5, железистосинеродистый калий (желтая кровяная соль) - 120, углекислый калий - 80. Температура раствора - около 100 °С.
2. Хлористое серебро - 10, хлористый натрий - 20, виннокислый калий - 20. Температура раствора - кипение.
3. Хлористое серебро - 20, железистосинеродистый калий - 100, углекислый калий - 100, хлористый натрий - 40. Температура раствора - кипение.
4. Сначала готовится паста из хлористого серебра - 30 г, виннокаменной кислоты - 250 г, хлористого натрия - 1250 г, и все разводится до густой сметаны. 10-15 г пасты растворяют в 1 л воды. Обработка в кипящем растворе Детали завешивают в раствор на цинковых проволочках.

Все четыре раствора позволяют получить за час слой серебра около 5 мкм.

Внимание ! Растворы с солями серебра нельзя долго хранить, так как при этом могут образовываться взрывчатые компоненты. Это же касается всех жидких паст.

Пасты для серебрения:

1. В 100 мл воды растворяют 20 г тиосульфита натрия (гипосульфита). В полученный раствор добавляют хлорное серебро до тех пор, пока оно не перестанет растворяться. Раствор фильтруют и добавляют в него отмученный мел (можно - зубной порошок) до консистенции жидкой сметаны. Этой пастой с помощью ватного тампона натирают (серебрят) деталь.
2. Ляпис-карандаш - 15, лимонная кислота - 55, хлористый аммоний - 30. Каждый компонент перед смешиванием растирают в порошок.
3. Хлористое серебро - 3, хлористый натрий - 3, углекислый натрий - 6, мел - 2.
4. Хлористое серебро - 3, хлористый натрий - 8, виннокислый калий - 8, мел - 4.
5. Азотнокислое серебро - 1, хлористый натрий - 2, мел - 2.

В последних четырех пастах компоненты даны в частях по массе. Применяют их следующим образом. Тонкоизмельченные компоненты смешивают. Мокрым тампоном, припудривая его сухой смесью химреактивов, натирают (серебрят) нужную деталь. Смесь все время добавляют, постоянно увлажняя тампон.

При серебрении алюминия и его сплавов детали сначала цинкуют (см. «Никелирование алюминия и его сплавов»), а затем серебрят в любом составе для серебрения. Однако лучше серебрить алюминий и его сплавы в специальных растворах (все в г/л):

1. Азотнокислое серебро - 100, фтористый аммоний - 100.
2. Фтористое серебро - 100, азотнокислый аммоний - 100.

Температура обоих растворов - 80- 100°С.

Покрытия золотом, несмотря на его высокую стоимость, широко применяются благодаря высокой декоративности и коррозионной стойкости.

Во всех растворах детали для золочения подвешивают на цинковых проволочках.

Растворы для золочения (все дано в г/л):

1. Дицианоаурат калия - 8, двууглекислый натрий - 180. Температура раствора - 75 °С.
2. Дицианоаурат калия - 5, лимоннокислый аммоний - 20, мочевина - 25, хлористый аммоний - 75. Температура раствора — 95 °С.
3. Дицианоаурат калия - 3, лимоннокислый натрий (трехзамещенный) - 45, хлористый аммоний - 70, гипофосфит натрия - 8-10. Температура раствора - 80- 85 °С.
4. Хлорное золото - 3, железосинеродистый калий (красная кровяная соль) - 30, углекислый калий - 30, хлористый натрий - 30 Температура раствора - кипение.
5. Хлорное золото - 2, пирофосфат натрия - 80. Температура раствора - 90 °С.
6. Хлорное золото - 1, тринатрийфосфат - 80. Температура раствора - 25-30 °С.
7. Смешать в равных объемах три состава:

A. Хлористое золото - 37, вода - 1 л.
B. Углекислый натрий - 100 г, вода - 1 л.
C. Формалин (40%) - 50 мл, вода - 1 л.

Температура раствора 25-30 °С.

В растворе 3 гипофосфит натрия вводится последним. Для всех растворов для золочения скорость наращивания пленки - 1-2 мкм/ч. При золочении меди необходимо дать подслой никеля, иначе пленка золота будет темной.

При необходимости получить толстые слои золота (это особенно необходимо при ремонте ювелирных изделий) можно воспользоваться старинным процессом. Он на языке ювелиров называется наводкой, или сортучкой. Процесс прост по исполнению, но вреден для здоровья, так как приходится пользоваться ртутью. Поэтому его проводят или на открытом воздухе или в вытяжном шкафу!

Глиняный тигель обмазывают влажным отмученым мелом. Сушат. В него помещают чистое золото, прокатанное как можно тоньше и свернутое в рулончик. Греют золото до светлого каления, добавляют шестикратное количество ртути (осторожно!). Греют все, постоянно перемешивая. Остужают и выливают в воду. Полученную золотую амальгаму прессуют, удаляя излишнюю ртуть. Хранят амальгаму под слоем воды.

Подготовленную поверхность предмета, подлежащего золочению, покрывают амальгамой. Ее все время размазывают медным шпателем по поверхности предмета. Затем предмет начинают медленно нагревать. Между горелкой и предметом помещают лист асбеста.

Предмет все время поворачивают, чтобы нагрев был равномерным. Образующуюся при нагреве жидкую пленку постоянно размазывают и разглаживают по поверхности кисточкой или ваткой. Сначала поверхность становится белой и матовой. По мере испарения ртути она начинает желтеть.

Надо иметь в виду, что при перегреве детали вся пленка золота может уйти в основной металл!

Сделай сам №4, 97

Никель является металлом подгруппы железа, который получил в гальванотехнике наиболее широкое применение.

По сравнению с меднением, латунированием, серебрением и др. никелирование получило промышленное применение значительно позднее, но уже с конца XIX столетия этот процесс стал наиболее распространенным методом «облагораживания» поверхности металлических изделий. Лишь в двадцатые годы текущего столетия широкое применение получил другой процесс - хромирование, который, казалось, вытеснит никелирование. Однако оба эти процесса - никелирование и хромирование для защитно-декоративных целей применяются комбинированно, т. е. изделия сперва никелируют и затем покрывают тонким слоем хрома (десятые доли микрона). Роль никелевого покрытия при этом не умаляется, напротив к нему предъявляются повышенные требования.

Широкое распространение никелирования в гальванотехнике объясняется ценными физико-химическими, свойствами электролитически осажденного никеля. Хотя в ряде напряжений никель стоит выше водорода, вследствие сильно выраженной склонности к пассивированию, однако он оказывается достаточно стойким против атмосферного воздуха, щелочей и некоторых кислот. По отношению к железу никель имеет менее электроотрицательный потенциал, следовательно, основной металл - железо - защищается никелем от коррозии лишь при отсутствии пор в покрытии.

Никелевые покрытия, полученные из растворов простых солей, имеют весьма тонкую структуру, и так как в то же время электролитический никель прекрасно принимает полировку, то покрытия могут быть доведены до зеркального блеска. Это обстоятельство позволяет широко применять никелевые покрытия для декоративных целей. При введении в электролит блескообразователей удается получать в слоях достаточной толщины блестящие никелевые покрытия без полировки. Структура нормальных никелевых осадков чрезвычайно тонка, и ее трудно выявить даже при сильном увеличении.

Чаще всего при никелировании преследуют две цели: защиту основного металла от коррозии и декоративную отделку поверхности. Такие покрытия широко применяют для наружных частей автомобилей, велосипедов, различных аппаратов, приборов, хирургических инструментов, предметов домашнего обихода и т. д.

С электрохимической точки зрения никель может быть охарактеризован как представитель металлов группы железа. В сильнокислой среде осаждение этих металлов вообще невозможно - на катоде выделяется почти один водород. Мало того, даже в растворах, близких к нейтральным, изменение рН влияет на выход по току и свойства металлических осадков.

Явление отслаивания осадка, больше всего присущее никелю, также в сильной степени связано с кислотностью среды. Отсюда и вытекает первейшая забота о соблюдении надлежащей кислотности и регулировании ее при никелировании, так же как выбор надлежащей температуры для правильного ведения процесса.

Первые электролиты для никелирования готовили на основе двойной соли NiSO 4 (NH 4) 2 SO 4 ·6H 2 O. Эти электролиты были впервые исследованы и разработаны профессором Гарвардского университета Исааком Адамсом в 1866 г. По сравнению с современными высокопроизводительными электролитами с высокой концентрацией никелевой соли электролиты с двойной солью допускают плотность тока, не превышающую 0,3-0,4 А/дм 2 . Растворимость двойной никелевой соли при комнатной температуре не превышает 60-90 г/л, в то время как семиводный сульфат никеля при комнатной температуре растворяется в количестве 270-300 г/л. Содержание металлического никеля в двойной соли 14,87%, а в простой (сернокислой) соли 20,9%.

Процесс никелирования весьма чувствителен к примесям в электролите и в анодах. Совершенно очевидно, что малорастворимую в воде соль легче освободить в процессе кристаллизации и промывки от вредных примесей, например сульфатов меди, железа, цинка и др., чем более растворимую простую соль. В значительной степени по этой причине электролиты на основе двойной соли имели доминирующее применение во второй половине XIX и в начале XX столетия.

Борная кислота, которая в настоящее время рассматривается как весьма существенный компонент для буферирования электролита никелирования и электролитического рафинирования никеля, была впервые предложена в конце XIX - начале XX в.

Хлориды были предложены для активирования никелевых анодов в начале XX столетия. К настоящему времени в патентной и журнальной литературе предложено большое разнообразие электролитов и режимов для никелирования, по-видимому, больше, чем по какому-либо другому процессу электроосаждения металлов. Однако без преувеличения можно сказать, что большая часть современных электролитов для никелирования представляет собой разновидность предложенного в 1913 г. профессором Висконзинского университета Уоттсом на основании детального исследования влияния отдельных компонентов и режима электролита. Несколько позднее в результате усовершенствования им было установлено, что в концентрированных по никелю электролитах, при повышенной температуре и интенсивном перемешивании (1000 об/мин) можно получать удовлетворительные в толстых слоях никелевые покрытия при плотности тока, превышающей 100 А/дм 2 (для изделий простой формы). Эти электролиты состоят из трех основных компонентов: сульфата никеля, хлорида никеля и борной кислоты. Принципиально возможна замена хлорида никеля хлоридом натрия, но, по некоторым данным, такая замена несколько снижает допустимую катодную плотность тока (возможно из-за уменьшения общей концентрации никеля в электролите). Электролит Уоттса имеет следующий состав, г/л:
240 - 340 NiSO 4 · 7H 2 O, 30-60 NiCl 2 · 6H 2 O, 30 - 40 H 3 ВO 3 .

Из других электролитов, которые в последнее время все больше привлекают к себе внимание исследователей и находят промышленное применение, следует назвать фторборатные, позволяющие применять повышенную плотность тока и сульфаматные, обеспечивающие возможность получения никелевых покрытий с меньшими внутренними напряжениями.

В начале тридцатых годов текущего столетия, и в особенности после второй мировой войны, внимание исследователей было приковано к разработке таких блескообразователей, которые позволяют получать блестящие никелевые покрытия в слоях достаточной толщины не только на отполированной до блеска поверхности основного металла, но и на матовой поверхности.

Разряд ионов никеля, как и других металлов подгруппы железа, сопровождается значительной химической поляризацией и выделение этих металлов на катоде начинается при значениях потенциалов, которые намного отрицательнее соответствующих стандартных потенциалов.

Выяснению причин этой повышенной поляризации посвящено много исследований и было предложено несколько далеко не совпадающих объяснений. По одним данным, катодная поляризация при электроосаждении металлов группы железа резко выражена лишь в момент начала выделения их, при дальнейшем повышении плотности тока потенциалы меняются незначительно. С повышением температуры катодная поляризация (в момент начала выделения) резко снижается. Так, в момент начала выделения никеля при температуре 15° С катодная поляризация равна 0,33 В, а при 95° С 0,05 В; для железа катодная поляризация снижается с 0,22 В при 15° С до нуля при 70° С, а для кобальта с 0,25 В при 15° С до 0,05 В при 95° С.

Высокую катодную поляризацию в момент начала выделения металлов группы железа объясняли выделением этих металлов в метастабильной форме и необходимостью затраты дополнительной энергии для перехода их в устойчивое состояние. Такое объяснение не является общепризнанным, имеются и другие взгляды на причины большой катодной поляризации, при которой происходит выделение металлов группы железа, и связанную с поляризацией мелкокристаллическую структуру.

Другие последователи приписывали особую роль водородной пленке, образующейся в результате совместного разряда ионов водорода, затрудняющей процесс агрегации мелких кристаллов и приводящей к образованию мелкодисперсных осадков металлов группы железа, а также защелачиванию прикатодного слоя и связанным с этим выпадением коллоидных гидроокисей и основных солей, которые могут соосаждаться с металлами и затруднять рост кристаллов.

Некоторые исходили из того, что большая поляризация металлов группы железа связана с большой энергией активации при разряде сильно гидратированных ионов, расчеты других показали, что энергия дегидратации металлов группы железа примерно такая же, как энергия дегидратации таких двухвалентных ионов металлов как медь, цинк, кадмий, разряд ионов которых протекает с незначительной катодной поляризацией, примерно в 10 раз меньшей, чем при электроосаждении железа, кобальта, никеля. Повышенную поляризацию металлов группы железа объяснили и сейчас объясняют адсорбцией чужеродных частиц; поляризация заметно снижалась при непрерывной зачистке катодной поверхности.

Этим не исчерпывается обзор различных взглядов на причины повышенной поляризации при электроосаждении металлов группы железа. Можно, однако, принять, что за исключением области малых концентраций и высоких плотностей тока, кинетика этих процессов может быть описана уравнением теории замедленного разряда.

Вследствие большой катодной поляризации при сравнительно небольшом перенапряжении водорода процессы электроосаждения металлов группы железа чрезвычайно чувствительны к концентрации ионов водорода в электролите и к температуре. Допустимая катодная плотность тока тем выше, чем выше температура и концентрация ионов водорода (чем ниже водородный показатель).