НИКЕЛИРОВАНИЕ , технический процесс нанесения на поверхность металлов б. или м. тонкой пленки металлического никеля или никелевых сплавов; цель этого нанесения - уменьшить коррозию металла, увеличить твердость наружного слоя, повысить или изменить отражательную способность поверхности, сообщить ей более красивый вид. Полученное впервые Беттгером в 1842 г. и промышленно осуществленное в США с 1860 г., никелирование в настоящее время сделалось одним из наиболее широко усвоенных промышленностью способов покрытия металлов.

Существующие многочисленные способы никелирования могут быть подразделены на две главные группы: способы контактные и способы гальванотехнические ; в настоящее время особенно часто прибегают к последним. Нанесение никелевой пленки применяется в отношении поверхностей различных металлов, причем в соответствии с характером никелирования их можно разделить на группы: 1) медные, латунные, бронзовые, цинковые, 2) железные, 3) оловянные, свинцовые и из сплавов типа британия-металла, 4) алюминиевые и из алюминиевых сплавов. Никелевые пленки представляют вполне удовлетворительную защиту железа от ржавления во внутренних помещениях.

Однако они недостаточны под открытым небом; кроме того на отполированные никелированные поверхности действуют горячие жиры, уксус, чай, горчица, вследствие чего столовая и кухонная никелированная посуда покрывается пятнами. В тех случаях когда требуется вполне надежная защита от воздействия непогоды и вместе с тем нарядный вид никелированной поверхности, на железо д. б. наложена двойная пленка - цинковая, а затем никелевая. Этот способ двойного покрытия (цинком, а затем никелем) применяется также в отношении т. н. корсетной стали. При необходимости получить особенно стойкие пленки, как например, на проволоках, откладывают одновременно никель и платину, причем содержание последней постепенно повышают от 25% до 100% и, наконец, прокаливают предмет в струе водорода при 900-1000°С. Крупные изделия, например, котлы для варки, барабаны центрифуг или вентиляторы, если по экономическим условиям не могут быть сделаны из чистого никеля, но недостаточно стойки при никелевой пленке по железу или меди, облицовываются слоем свинца в несколько мм, а по нему слоем никеля в 1-2 мм. Ржавление железных и стальных никелированных изделий объясняется присутствием электролита, остающегося в тонких порах никелевой пленки. Это явление устраняется, если изделия перед никелировкой выдержать в масле при 200°С, по охлаждении обезжирить, слабо омеднить, затем отникелировать в лимоннокислой никелевой ванне слабым током и наконец просушить в шкафу при 200°С; тогда влага удаляется из пор, которые закупориваются находящимся в них маслом.

Имеется ряд предложений накладывать двойные защитные пленки по литому железу, железным или стальным листам, проволокам и полосам в порядке обратном вышеуказанному, т. е. сначала покрывать изделия тонкой пленкой никеля контактным или электролитическим способом, а затем уже погружать в ванну с расплавленным цинком или оловом (Вивиен и Лефебр, 1860 г.). Предложено также добавлять некоторое количество никеля в сплав из 25-28 кг цинка, 47-49 кг свинца и 15 кг олова, служащий для покрытия железных листов горячим способом. Стойкость поверхностей алюминия и его сплавов против соли и морской воды м. б. достигнута гальваническим осаждением на них, после очистки их песчаною струей, последовательных слоев: никеля толщиною в 6 мкм, меди в 20 мкм и затем снова никеля в 50 мкм, после чего поверхность полируется. Стойкость алюминия против 15%- ной натровой щелочи достигается никелевой пленкой в 40 мкм толщиною. В некоторых случаях применяется покрытие не чистым никелем, а сплавом, например никелево-медным; для этого электролиз ведется в ванне, содержащей катионы в соотношении требуемого сплава; осажденная пленка затем переводится в сплав нагреванием изделия до краснокалильного жара.

Контактное никелирование . Стальные предметы, согласно указанию Ф. Штольба (1876 г.), после полировки и надлежащего обезжиривания кипятятся в ванне из 10-15%-ного водного раствора чистого хлористого цинка, к которому добавлено сернокислого никеля до образования зеленой мути от основной никелевой соли. Никелирование длится около 1ч. После этого предмет прополаскивается в воде с мелом, а ванна, после фильтрации и добавки никелевой соли, может применяться вновь. Получающаяся пленка никеля тонка, но держится прочно. Для повышения температуры ванны предложено или вести процесс под давлением (Ф. Штольба,. 1880 г.) или применять ванну с концентрированным раствором хлористого цинка. Во избежание ржавления предметов их выдерживают в течение 12 ч. в известковом молоке. Более сложная ванна для железных предметов, предварительно омедненных в ванне из 250 г сернокислой меди в 23 л воды с несколькими каплями серной кислоты, содержит 20 г винного камня, 10 г нашатыря, 5 г хлористого натрия, 20 г хлорного олова, 30 г сернокислого никеля и 50 г двойной сернокислой никелево-аммониевой соли.

Гальваническое никелирование . Обеднение никелевой ванны м. б. предупреждаемо достаточно легким растворением никелевых анодов. Вальцованные, и в особенности из чистого никеля, аноды растворяются трудно и потому при техническом никелировании пользуются в качестве анодов никелевыми брусками, содержащими до 10% железа. Однако такие аноды ведут к осаждению на предмете железа, а наличие железа в никелевой пленке влечет за собой целый ряд пороков никелирования. Как указано Калгане и Гаммоге (1908 г.), невозможно получить при анодах с железом осадок, вполне свободный от последнего. Но осадок никеля будет содержать уже только 0,10-0,14% железа, если в анодах содержание железа снижено до 7,5%; содержание железа в осадке можно еще уменьшить, заключая аноды в тканевые мешки, тогда как вращение электродов ведет к повышенному содержанию железа в осадке и к снижению его выхода. Присутствие железа в никелевой пленке ведет к отложению осадков с постепенно понижающимся содержанием железа и потому неоднородных в отношении механических свойств на различной глубине; К. Энгеман (1911 г.) считает эту неоднородность единственной причиной легкой отщепляемости никелевых пленок. Наличие железа м. б. причиною ряда других пороков никелирования (см. табл.), например, легкости ржавления пленок.

Порок	Причина возникновения	Мера борьбы
Осаждение никеля не происходит, газообразования нет	Источник тока не работает	Проверка и возобновление источника энергии
	Провода приключены неправильно	Переключение проводов
	Ванна слишком холодна	Нагрев ванны до температуры выше 15°С
	Ванна слишком кисла	Подливается водный раствор нашатырного спирта или водная взвесь углекислого никеля при непрерывном помешивании и частом испытании на конго-бумагу
	Ванна содержит цинк	Ванна делается щелочной посредством углекислого никеля, размешивается в течение нескольких часов, фильтруется и подкисляется 10%-ной серной кислотой
Неполное покрытие предмета никелевой пленкой	Недостаточный ток	Предметы подвешиваются на равных расстояниях от анодов, ванна подогревается не менее как до 20°С
	Очень глубокие вогнутости поверхности предмета	Устанавливаются небольшие вспомогательные аноды, вводимые в углубления предмета
	Щелочность ванны	Осторожное подкисление ванны 10%-ной серной кислотой при помешивании и постоянном испытании лакмусовой бумагой
Легкая отщепляемость белой или же желто-никелевой пленки при полировке	Загрязненность поверхности предметов окислами и жиром	Дополнительная очистка поверхности предметов
	Слишком большое напряжение (выше 4 V )	Увеличивают число никелируемых предметов или снижают напряжение до 2,5-3 V
	Слишком большая кислотность ванны	Нейтрализация нашатырным спиртом или водной взвесью углекислого никеля
	Бедность ванны никелем	Удаление части электролита и добавка никелевой соли, пока ванна не станет нормального зеленого цвета
	Несоответственные вязкость и поверхностное натяжение ванны	Добавка глицерина или амилового спирта, или растительных отваров, или других коллоидов
	Выделение водородных ионов	Добавка окислителей или поглотителей водорода; применение несимметричного переменного тока
	Несоответственная подготовка поверхности предметов	Сообщение поверхностям шероховатости, механически или химически, покрытие их тонким слоем никеля из горячего раствора хлористого никеля или холодного концентрированного раствора этило-сернокислого никеля
Отставание никелевой пленки или разрыв ее при изгибе и растяжении предметов	Присутствие капиллярных прослоек электролита	Просушка и нагрев предметов до 250-270°С
Недостаточная обрабатываемость листов, покрытых толстым слоем никеля	Вероятно та же	Промывка, просушка без доступа воздуха и наконец, нагрев до слабого краснокалильного жара
Поверхность в ямочках и пленка пронизана бесчисленными порами	Пыль и частички волокон, плавающие в ванне	Ванну кипятят, фильтруют и устанавливают в ней правильную реакцию
	Образование газовых пузырьков	Постукивание по токоведущему стержню. Пузырьки удаляют; устанавливают слабокислую реакцию
Грубость и неровность поверхности	Выделение водорода	Введение связывающего водород свободного хлора в газообразном виде временами пропускаемой струей или в водном растворе; с несколько меньшим успехом хлор м. б. заменен бромом; весьма рекомендуется добавление раствора хлористого кобальта
Недостаточная гибкость пленки	Высокое сопротивление ванны	Добавка соли натрия
Желтизна пленки; поверхность становится матовой, а затем получает желтый и тёмно-жёлтый цвет	Наличие примесей железа в ванне, содержание которых повышается в старых ваннах	Избегать старых ванн, не слишком двигать ванны, работать со слабыми токами
Чернота пленка, темные полосы в местах отставания при правильной плотности тока	Содержание в ванне посторонних металлов (до 1%)	Удаление посторонних металлов
	Недостаток проводящих солей	Добавление проводящих солей в количестве 2-3 кг на 100 л ванны: нашатырь, хлористый калий и хлористый натрий дают повышение проводимости на 84,31 и 18% соответственно
	Бедность ванны солью никеля	Добавка никелевой соли
Загар поверхности	Слишком большая проводимость ванны из-за чрезмерной крепости ее	Контроль концентрации ванны (например, постоянства плотности в 5° Вẻ) и плотности тока
Образование полос	Загрязнения, производимые полировальным кругом в небольших углублениях	Устранение затруднительно; достигается до известной степени мгновенным погружением в котел со щелоком или механической протиркой предметов
	Изменения концентрации и возникновение потоков жидкости	Уменьшение плотности тока и повышение температуры ванны
Образование пятен	Недостаточная очистка готовых отникелированных изделий	Тщательная промывка в проточной воде изделий после никелирования, затем погружение в кипящую вполне чистую воду, отряхивание изделий и просушка в нагретых опилках
Непрочное приставание никелевой пленки к железу	Наличие ржавчины	Тщательное освобождение от ржавчины. Гальваническое нанесение промежуточного слоя из цианкалиевой ванны, после чего пленка утолщается в кислой ванне

Электролитическая ванна для никелирования составляется гл. образом из двойной никелево-аммониевой соли, причем для устранения основных солей добавляют слабые кислоты. Большая кислотность ванны ведет к более твердым пленкам. Необходимо иметь в виду, что технический никелевый купорос не пригоден для ванн, т. к. часто содержит медь; ее следует удалить пропусканием сероводорода через водный раствор купороса. Применяются также хлористые соли, но при сульфатных ваннах осадки тверже, белее и более стойки, чем при хлоридных. Высокое сопротивление никелевой ванны выгодно снижать добавкой различных проводящих солей - особенно нашатыря и хлористого натрия - и нагреванием. Нейтрализация избыточной серной кислоты в старых растворах успешно производится углекислым никелем, который получается из теплого водного раствора сернокислого никеля, осаждаемого содой. Для белизны и гладкости пленок сделано большое количество предложений добавлять к никелевой ванне различные органические кислоты (винную, лимонную и т. д.) и их соли, например, уксусно-, лимонно- и виннокислые соли щелочных и щелочноземельных металлов (Кейт, 1878 г.), пропионовокислый никель, борно-виннокислые соли щелочных металлов. При необходимости получить толстые никелевые осадки предложено добавление борной, бензойной, салициловой, галловой или пирогалловой кислот, и кроме того 10 капель серной, муравьиной, молочной кислоты на 1 л ванны, чтобы предупредить поляризацию на изделии. Как указал Пауелл (1881 г.), прибавка бензойной кислоты (31 г на ванну из 124 г сернокислого никеля и 93 г лимоннокислого никеля в 4,5 л воды) избавляет от необходимости пользоваться химически чистыми солями и кислотами. Осадок никеля имеет хорошие свойства также и при простой ванне из никелево-аммонийного сульфата, но при условии щелочности раствора, что достигается добавкой аммиака. Весьма хорошие осадки получаются из нейтрального раствора фтористо-борнокислого никеля при комнатной температуре (при температуре выше 35°С раствор разлагается с образованием нерастворимой основной соли) и плотности тока 1,1-1,65 А/дм 2 . Приводим несколько рецептов ванн. 1) 50 ч. бисульфита натрия, 4 ч. азотнокислого окисного никеля и 4 ч. концентрированного нашатырного спирта растворяют в 150 ч. воды. 2) 10-12 ч. сернокислого никеля, 4 ч. двойной никелево-аммониевой сернокислой соли, 1-3 ч. борной кислоты, 2 ч. хлористого магния, 0,2-0,3 ч. лимоннокислого аммония, доливается до 100 ч. (всего) воды. Ток плотностью 1,6 А/дм 2 отлагает пленку со скоростью 2 мкм/ч.; повышая температуру до 70°С, можно снизить сопротивление ванны в два-три раза и тем ускорить никелирование. 3) Электролит из 72 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли, 8 г сернокислого никеля, 48 г борной кислоты и 1 л воды особенно благоприятен для мягкости и непористости осадка, т. к. снижает выделение водорода.

Получение никелевых пленок особого вида . 1) Белая пленка по цинку, олову, свинцу и британия-металлу получается в ванне из 20 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли и 20 г углекислого никеля, растворенных в 1 л кипящей воды, и нейтрализованной при 40°С уксусной кислотою; ванна должна поддерживаться нейтральной. 2) Матово-белая пленка получается в ванне из 60 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли, 15 г перекристаллизованного сернокислого никеля, 7,4 г нашатыря, 23 г хлористого натрия и 15 г борной кислоты на 1 л воды; ванна д. б концентрирована до 10° Вẻ; напряжение от 2 до 2,5 V. 3) Черная пленка получается на поверхностях, тщательно обезжиренных или покрытых тонким слоем белого никеля путем электролиза в ванне из 60 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли, 1,5 г роданистого аммония и около 1 г сернокислого цинка на 1 л воды 4) Черная пленка получается также в электролите из 9 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли в 1 л воды с последующей добавкой 22 г роданистого калия, 15 г углекислой меди и 15 г белого мышьяка, предварительно растворенного в углекислом аммонии; глубина черного тона вырастает с содержанием в растворе мышьяка. 5) Глубоко синяя пленка получается в ванне из равных частей двойной и простой сернокислых солей никеля, доведенной до 12° Bẻ, причем на литр добавляют 2 ч. аммиачного отвара лакричного корня; электролиз длится 1 час при 3,5 V, а затем еще 1/2 часа при 1,4 V. 6) Коричневая пленка получается так: электролиз при напряжении 0,75-1 V ведется в ванне из 180 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли и 60 г сернокислого никеля, растворенных в возможно малом количестве кипящей воды, добавленной до 50 см 3 и смешанной затем с растворами 30 г сернокислого никеля и 60 г роданистого натрия, каждый в 0,5 л воды, после чего добавляют раствор до 4,5 л. Полученной пленке черного цвета придают коричневый оттенок, погружая изделие на несколько секунд в ванну из 100,6 г перхлората железа и 7,4 г соляной кислоты в 1 л воды: после промывки и просушки поверхность изделия для закрепления тона лакируют.

Никелирование алюминия и его сплавов . Предложено несколько процессов. 1) Подготовка поверхности алюминиевых изделий состоит в обезжиривании, затем очистке пемзой и наконец погружении в 3%-ный водный раствор цианистого калия; после электролиза в никелевой ванне изделия промываются холодной водой. 2) После промывки 2%-ным раствором цианистого калия изделия погружаются в раствор из 1 г хлористого железа (феррохлорид) на 0,5 л воды и технической соляной кислоты, пока поверхность не станет серебряно-белой, и затем никелируются в течение 5 мин. при напряжении 3 V. 3) Полировка изделий, удаление полировочного состава бензином, выдержка в течение нескольких минут в теплом водном растворе фосфорнокислого натрия, соды и смолы, промывка, погружение на короткое время в смесь из равных частей 66%-ной серной кислоты (содержащей несколько хлористого железа) и 38%-ной азотной кислоты, новая промывка и электролиз в ванне, содержащей никелевую соль, горькую соль и борную кислоту; напряжение 3-3,25 V. 4) По Ж. Канаку и Э. Тассилли: протравка изделия кипящей калиевой щелочью, чистка щеткой в известковом молоке, 0,2%-ная цианкалиевая ванна, ванна из 1 г железа в 500 г соляной кислоты и 500 г воды, промывка, никелирование в ванне из 1 л воды, 500 г хлористого никеля и 20 г борной кислоты при напряжении 2,5 V и плотности тока 1 А/дм 2 , наконец полировка матово-серого осадка. Железная ванна служит для огрубления поверхности алюминия и тем содействует прочности, с какою удерживается пленка на металле. 5) По Фишеру, ванна для никелирования составляется из 50 г сернокислого никеля и 30 г нашатыря в 1 л воды при плотности тока 0,1-0,15 А/дм 2 , за 2-3 часа получается толстый осадок, который обладает высоким блеском после полировки стеариновым маслом и венской известью. 6) Горячая ванна (60°С) составляется из 3400 г двойной никелево-аммониевой сернокислой соли, 1100 г сернокислого аммония и 135 г молочного сахара в 27 л воды. 7) Холодная ванна содержит азотнокислый никель, цианистый калий и фосфорнокислый аммоний.

Контроль никелевой пленки . Распознавание состава металлической пленки на предмете, по Л. Ловитону (1886 г.), может производиться посредством нагревания предмета в наружном пламени бунзеновской горелки: никелевая пленка синеет, получает черный отблеск и сохраняется невредимою; серебро не изменяется в пламени, но чернеет при обработке разбавленным раствором сернистого аммония; наконец оловянное покрытие быстро становится от серо-желтого до серого и исчезает при обработке указанным реагентом. Проверка качества никелевой пленки на железе и меди в отношении пор и изъянов может производиться при помощи т. н. ферроксилового испытания и с особым удобством при помощи ферроксиловой бумаги, покрытой гелем агар-агара с железисто-синеродистым калием и хлористым натрием. Наложенная в смоченном виде на испытуемую поверхность и по прошествии 3-5 мин. закрепленная в воде, эта бумага дает документальное изображение малейших пор, которое м. б. сохраняемо.

Регенерация никеля со старых изделий . Удаление никелевого покрытия с изделий из железа и других неамальгамируемых металлов производится следующими способами: а) парами ртути под вакуумом или под обыкновенным давлением; б) нагреванием обрезков с серой, после чего слой металла легко удаляется молотками; в) нагреванием обрезков с веществами, отдающими серу при высокой температуре) при внезапном охлаждении пленка никеля соскакивает; г) обработкой нагретой до 50-60°С серной или азотной кислотой; железо переходит в раствор, и никель остается почти нерастворенным; однако несмотря на свою простоту этот способ мало применим, т. к. полученный никель сохраняет еще значительное содержание железа, не удаляемое и при повторной обработке кислотою (Т. Флейтман); д) длительным нагреванием при доступе воздуха или водяного пара, после чего обрезки подвергаются механическим ударам и никель отскакивает; е) электролитическим растворением: железный покрываемый никелем предмет делают анодом в ванне, содержащей углекислый аммоний; если покрытие состоит из сплава никеля, то необходимо регулировать напряжение, причем при 0,5 V осаждается медь, а при напряжении большем 2 V - никель; при этом процессе железо не разъедается; ж) железные или стальные обрезки делают анодом в ванне из водного раствора натриевой селитры, тогда как катод состоит из угольной палки; напряжение не должно превосходить 20 V; з) с цинковых кружек никель удаляется электролизом предметов, сделанных анодом в 50°-ной серной кислоте; кислота этой концентрации обладает свойством растворять только никель, серебро и золото, но не другие металлы, если идет ток; напряжение применяется 2-5 V; в качестве катодов служат железные листы, на которых никель осаждается в виде пыли; цинк не растворяется, хотя бы кружки и оставались в электролите долгое время.

В процессе эксплуатации материалы подвержены физическому износу. Для восстановления свойств металла используют многочисленные способы защиты. Одним из самых эффективных методов защиты является никелирование материалов.

Для нанесения никеля в домашних условиях используют способы химического и электролитического никелирования.

Что называют никелированием

Никелированием называют процесс нанесения тонкого никелевого покрытия на поверхность материала. Никелевый слой принимают равным 1–50 мкм.

Слой никеля используется для повышения антикоррозийных и износостойких свойств материалов. Довольно часто такое покрытие имеет защитно-декоративное значение.

Никелирование используется для обработки стали и сплавов цветных металлов. Тонкий слой никеля используется для защиты изделий из марганца, титана, вольфрама, молибдена и сплавов на их основе.

Разработаны и успешно внедрены способы нанесения никелевого защитного покрытия на керамику, пластик, фарфор, стекло и другие неметаллические поверхности.

Виды никелирования

Никелирование в простых домашних условиях проводят двумя способами:

• электролитическим;
• химическим.

Выбор способа зависит от структуры и формы материала.

При электролитическом способе используются вещества, частично или полностью состоящие из ионов и обладающие ионной проводимостью. Никелевое покрытие наносят за счет электрохимических свойств этих веществ. Наибольшее распространение получили электролиты сернокислого натрия и хрома.

В зависимости от степени отражения покрытия различают никелирование:

Функции электролитического никелирования

• матовое;
• блестящее.

Для нанесения матового покрытия используются электролиты без добавок. Изделия с матовым оттенком не имеют металлического блеска.

Блестящее никелирование получают путем добавления в электролит специальных блескообразователей на основе хлорамина, пропаргилового спирта, бепзосульфамида и других окислителей.

Наилучшая защита никелевого покрытия достигается при минимальной пористости защитного слоя. С этой целью производят его омеднение либо используют многослойную структуру материала.

К сведению. При одинаковой толщине многослойные покрытия в несколько раз надёжнее однослойных материалов.

Наиболее распространёнными примерами многослойных материалов являются медно-никелево-хромовые покрытия.

Основными недостатками электролитического никелирования являются:

• высокая степень пористости;
• неравномерность осаждения никеля;
• сложность обработки поверхностей со сложной формой.

Основой метода служит свойство ионов никеля восстанавливаться в жидкой среде. С этой целью используют гипофосфит натрия или другие химические реактивы. Химический способ позволяет обрабатывать изделия со сложной формой поверхности.

Недостатком способа является относительная дороговизна сухих реактивов, используемых для приготовления водных химических растворов.

Проведение электролитического никелирования дома

Электролитическое (гальваническое) никелирование деталей проводят двумя способами:

• погружением деталей в электролит;
• без погружения деталей в электролит.

Первый способ используют при обработке небольших по размеру деталей. Второй способ используют при обработке больших и тяжелых предметов.

Перед никелированием выполняют процесс омеднения металла.

Метод с погружением в электролит

По первому способу поверхность изделия шлифуют наждачной бумагой для снятия оксидной пленки. Затем образец промывают в теплой воде. После этого его обрабатывают содовым раствором и вновь промывают в теплой чистой воде.

Затем в стеклянную или фарфоровую посуду помещают две тонкие медные пластины. Пластины играют роль анодов. Их ставят в вертикальном положении, параллельно друг другу.

Изделие помещают между этими двумя пластинами. Для этого образец подвешивают с помощью проволоки. Проволоку обоими концами прикрепляют к пластинам.

В посуду добавляют водный раствор электролита со следующим составом:

• дистиллированная вода;
• 20%-ный медный купорос;
• 2%-ная серная кислота.

Медные пластины подключают к источнику электроснабжения. Величину напряжения определяют из расчета 15–20 мА на 1 см2 поверхности материала.

К сведению. Никелевый электролит чувствителен к изменениям кислотности. Для поддержания уровня кислотности используют буферные соединения на основе борной кислоты.

В растворе электролита хлорид меди диссоциирует (распадается) на составляющие компоненты. Ионы смещаются к катоду и превращаются в нейтральные атомы. Ионы хлора окисляются у анода.

При пропускании тока через электролит ионы меди переходят в раствор. Из раствора медь оседает на катоде в виде нейтральных атомов. Примеси остаются на дне посуды. Чистота полученной меди составляет почти 100%.

Через 30 минут на детали образуется тонкий слой меди. Воздействие электрического тока вызывает увеличение толщины медного слоя. Чем больше толщина слоя, тем меньшее количество пор остается на обрабатываемой поверхности.

Метод без погружения деталей в электролит

Гальваническое никелирование больших по размеру деталей производят без погружения их в электролит. Для этого используют кисточку из распущенных медных проволок. В качестве кисточки часто используют очищенный от изоляции многожильный медный кабель.

Увеличением напыляемого медного слоя добиваются устранения пористости поверхности образца.

Процесс осаждения никеля проводят аналогично процессу омеднения поверхности. Для этого в емкость добавляют электролит. В состав электролита входят следующие химические реагенты, г/л:

• раствор сернокислого натрия – 310;
• раствор хлористого никеля – 65;
• ортоборная кислота – 45;
• 1,4-бутандиол – 0,15;
• орто-сульфобензимид (сахарин) – 2,0;
• каолин (известь) – 1,0.

В электролит опускают тонкие никелевые пластины. Они играют роль анодов. Между ними помещают изделие. Концы пластин подключают к клемме источника питания с положительным зарядом. Корпус детали присоединяют к отрицательному полюсу.

Для регулирования величины тока используют реостат. Контроль величины подаваемого электрического тока проводят с помощью миллиамперметра. Величина подаваемого тока не должна превышать 6 В. Осаждение никеля проводят при температуре около 50°С и плотности электротока 4–5 А/ дм2. Продолжительность процесса – 3 мин.

К сведению. Никелевое покрытие без подложки имеет довольно слабое сцепление с поверхностью. С целью повышения адгезии используют термическую обработку изделия при температуре 450 градусов.

Завершающий этап обработки детали

Обработанную деталь промывают под потоком чистой теплой воды и подвергают сушке.

Никелированное покрытие обладает матовым оттенком. Для придания блеска деталь полируют.

Никелевые покрытия с дефектами удаляют с помощью анодного растворения в электролите. Для этого в состав электролита включают серную кислоту. Химическую плотность кислоты принимают равной 1,2-2,8 кг/м3. Процесс снятия слоя никеля проводят при температуре 20-25° С и анодной плотности электротока 5 А/дм2.

Проведение химического никелирования дома

Химический способ никелирования в домашних условиях проводят с помощью рабочих растворов. В зависимости от количества сухих реагентов, скорость увеличения никелевого слоя составляет 80 мкм/ч и более.

В состав рабочего раствора входят следующие реагенты, г/л:

• никелевый купорос (порошок сернокислого никеля) – 20;
• галенит (порошок сульфида свинца) – 20;
• ацетат натрия – 15;
• раствор гипофосфита натрия – 25.

Рабочая температура химического раствора– 90°С. При удалении свинцового реагента скорость реакции снижается до 50 мкм/ч и менее.

При достижении рабочей температуры, в емкость с раствором опускают обрабатываемую деталь. Перед проведением никелирования покрытие очищают и обезжиривают.

Изделие выдерживают в рабочем растворе на протяжении 1 часа. По мере испарения добавляют дистиллированную воду.

По завершении процесса деталь вынимают и промывают в теплой воде. После ополаскивания изделие подвергают тщательной сушке. При необходимости тщательно полируют.

Увеличение срока службы никелевого покрытия

Никелевое покрытие может быть подвержено сплошной поверхностной коррозии. Процесс коррозии проявляется только в начальный период. По мере увеличения температуры рабочего раствора, поверхностная коррозия проникает вглубь материала. Затем этот процесс замедляется и полностью прекращается.

Для увеличения срока службы никелевого покрытия используют технологию омеднения. Омеднение позволяет устранить и незначительные дефекты поверхности. Нанесение меди в качестве подложки обеспечивает надежность и долговечность никелевой защиты.

Пористость медного покрытия вызывает разрушение защитного слоя и уменьшает срок службы готового изделия. Металл подложки подвергается коррозии с последующим отслаиванием защитного слоя.

Чаще всего процессам коррозии подвергаются изделия с однослойным защитным покрытием. Многослойные детали подвергаются воздействию вредных факторов в меньшей степени.

Для защиты изделий от повреждения проводят ряд дополнительных мероприятий. Используют специальные добавки, которыми закрывают поры.

К сведению. Для предотвращения потери твердости никелирование стали проводят при температуре 250-300ºС.

Дополнительная обработка деталей для продления срока службы

Никелирование на дому проводят с использованием следующих способов:

• Сухой реактив оксида магния смешивают с водой до кашеобразного состояния. Полученной массой тщательно обрабатывают деталь и погружают ее на несколько минут в 50%-ную соляную либо серную кислоту.
• Рабочую поверхность протирают проникающей смазкой. Затем изделие погружают в очищенный рыбий жир. Излишки жира через сутки удаляют с помощью бензина или других растворителей.
• Большие по размеру детали обрабатывают рыбьим жиром за два прохода. Промежуток между обработками должен составлять не менее 12 часов. Через два дня излишки рабьего жира удаляют.

Использование сплавов никеля с другими металлами способно улучшить физико-химические свойства никеля.

Алюминий способствует повышению электрического сопротивления и коррозионной стойкости никеля.

Вольфрам, молибден и титан увеличивают его термостойкость.

Добавление хрома приводит к повышению стойкости никелевого покрытия в окислительных и восстановительных растворах.

Медь увеличивает сопротивляемость никеля действию различных кислот.

Никель широко применяется в машиностроении и приборостроении, а также в разных отраслях. В пищевой промышленности никель заменяет оловянные покрытия, а в области оптики он распространился благодаря процедуре чёрного никелирования металла. Никелем покрывают детали, изготовленные из цветных металлов и стали, для повышения сопротивления изделий механическому износу и защиты от коррозии. Присутствие фосфора в никеле делает пленку по твердости близкой к пленке хрома!

Процедура никелирования

Никелирование представляет собой нанесение на поверхность детали никелевого покрытия, которое обычно имеет толщину от 1 до 50 мкм. Покрытия никелем бывают блестящими или матовыми черными, но не зависимо от этого, обеспечивают надежную защиту металлу в агрессивных средах (кислоты, щелочи) и в условиях повышенной температуры.

Перед процессом никелирования изделие должно быть подготовлено. Его обрабатывают наждачной бумагой для удаления оксидной пленки, протирают щеткой, промывают водой, обезжиривают в горячем содовом растворе и промывают еще раз. Никелевые покрытия способны с течением времени терять свой первичный блеск, поэтому зачастую покрывают слой никеля более устойчивым слоем хрома.

Никель, который нанесен непосредственно на сталь, является катодным покрытием и защищает материал исключительно механическим путем. Несплошность защитного покрытия способствует возникновению коррозионных пар, в которых растворимым электродом выступает именно сталь. В результате этого под покрытием образуется коррозия, разрушающая стальную подложку и провоцирующая отслаивание никелевого покрытия. Для предупреждения этого металл всегда нужно покрывать толстым слоем никеля.

Никелевые покрытия можно наносить на железо, медь, их сплавы, а также на вольфрам, титан и прочие металлы. Нельзя покрывать с помощью химического никелирования такие металлы, как свинец, кадмий, олово, свинец, сурьму и висмут. При никелировании стальных изделий принято наносить подслой меди.

Покрытия никелем используют в разных отраслях промышленности для специальных, защитно-декоративных целей, а также в качестве подслоя. Технологию никелирования используют для восстановления изношенных автозапчастей и деталей машин, покрытия химической аппаратуры, медицинского инструмента, измерительных инструментов, предметов домашнего обихода, деталей, что эксплуатируются с небольшими нагрузками в условии сухого трения или воздействия крепких щелочей.

Виды никелирования

Практике известны две разновидности никелирования - электролитическое и химическое. Последний способ является несколько дороже электролитического, однако способен обеспечить возможность создания равномерного по качеству и толщине покрытия на любых участках поверхности, если выполнено условие доступа к ним раствора.

Электролитическое никелирование

Электролитические покрытия характеризуются некоторой пористостью, зависящей от тщательности подготовки основы и толщины защитного покрытия. Для организации качественной защиты от коррозии требуется полное отсутствие пор, для этого принято предварительно производить меднение детали из металла или наносить многослойное покрытие, что является надежнее однослойного даже при равной толщине.

Для этого нужно приготовить электролит. Возьмите 30 грамм сульфата никеля, 3,5 грамма хлорида никеля и 3 грамма борной кислоты на 100 миллилитров воды, данный электролит налейте в емкость. Для никелирования стали или меди требуются никелевые аноды, которые следует опустить в электролит.

Между никелевыми электродами следует подвесить на проволочке деталь. Проволочки, идущие от никелевых пластинок, необходимо соединить вместе. Детали подключают к отрицательному полюсу источнику тока, а проволочки - к положительному. Затем нужно включить реостат в цепь для регулировки тока и миллиамперметр. Выберите источник постоянного тока, который имеет напряжение не больше 6 В.

Ток необходимо включать приблизительно на двадцать минут. Затем деталь нужно вынуть, промыть и просушить. Изделие покрыто матовым слоем никеля сероватого цвета. Чтобы защитное покрытие приобрело блеск, его необходимо отполировать. Однако при работе помните о существенных недостатках электролитического никелирования в домашних условиях — неравномерности осаждения на рельефной поверхности никеля и невозможности покрытия глубоких и узких отверстий, а также полостей.

Химическое никелирование

Помимо электролитического способа можно использовать еще один, весьма несложный способ для покрытия железа или полированной стали тонким, но прочным слоем никеля. Принято брать 10-процентный раствор хлористого цинка и постепенно добавлять к раствору сернокислого никеля до тех пор, пока жидкость не станет ярко-зеленой. После этого жидкость нужно нагреть до кипения, лучше для этого использовать фарфоровый сосуд.

При этом появляется характерная муть, однако на процесс никелирования деталей она никакого влияния не оказывает. Когда вы доведете жидкость до кипения, следует в неё опустить предмет, который подлежит никелированию. Предварительно очистите деталь и обезжирьте. Изделие должно кипеть в растворе близко часа, время от времени добавляйте дистиллированную воду по мере ее выпаривания.

Если вы заметите во время кипения, что жидкость поменяла цвет из ярко-зеленого на слабо-зеленый, то нужно добавить немного сернокислого никеля для получения первоначального окраса. По истечении указанного времени достаньте изделие из раствора, промойте в воде, в которой распущено немного мела, и тщательно просушите. Сталь или полированное железо, покрытое подобным способом никелирования, это защитное покрытие держит весьма прочно.

В основе процедуры химического никелирования находится реакция восстановления никеля из водного раствора его солей при помощи гипофосфита натрия и прочих химических реактивов. Растворы, которые применяются для химического никелирования, бывают кислыми с уровнем рН 4-6,5 и щелочными с показателем рН выше 6,5.

Кислые растворы целесообразно использовать для покрытия черных металлов, латуни и меди. Щелочные предназначены для нержавеющих сталей. Кислый раствор по сравнению с щелочным дает на полированной детали более гладкую поверхность. Еще одной немаловажной особенностью кислых растворов считается меньшая вероятность саморазряда при превышении порога рабочей температуры. Щелочные растворы гарантируют более надежное сцепление пленки никеля с основным металлом.

Все водные растворы для никелирования своими руками являются универсальными, то есть пригодными для всех металлов. Для химического никелирования берут дистиллированную воду, однако вы можете использовать и конденсат из бытового холодильника. Химические реактивы подойдут чистые - с обозначением на этикетке «Ч».

Последовательность изготовления раствора такова. Все химические реактивы, за исключением гипофосфита натрия, нужно растворить в воде, используя эмалированную посуду. Потом разогрейте раствор до рабочей температуры, растворите гипофосфит натрия и поместите детали в раствор. С помощью одного литра раствора можно отникелировать детали, которые имеют площадь их поверхности до 2 дм2.

Черные покрытия

Никелевые покрытия черного цвета применяются со специальной и декоративной целью. Их защитные свойства являются очень низкими, поэтому их принято наносить на подслой из обычного никеля, цинка или кадмия. Стальные изделия нужно предварительно оцинковать, а медь и латунь — никелировать.

Черное никелевое покрытие является твердым, но хрупким, особенно при значительной толщине. В практике останавливаются на значении толщины в 2 мкм. Никелевая ванна для нанесения подобных покрытий, как правило, содержит большое количество роданида и цинка. В покрытии присутствует близко половины никеля, а остальные 50% составляют сера, азот, цинк и углерод.

Ванны черного никелирования алюминия или стали принято готовить, растворяя в теплой воде все составляющие и фильтруя с помощью фильтровальной бумаги. Если при растворении борной кислоты возникают трудности, то ее отдельно растворяют в воде, что нагрета до 70 градусов по Цельсию. Получение глубокого черного цвета зависит от правильного выбора значения плотности тока.

Ванны никелирования

В мастерских широко применяется ванна, которая состоит из 3 основных компонентов: борной кислоты, сульфата и хлорида. Сульфат никеля является источником ионов никеля. Хлорид значительно влияет на работу анодов из никеля, его концентрация в ванне точно не нормируется. В безхлоридных ваннах совершается сильное пассивирование никеля, после чего содержание в ванне никеля уменьшается, а результатом является снижение выхода по току и падение качества покрытий.

Аноды в присутствии хлоридов растворяются в достаточном количестве для нормального протекания процесса никелирования меди или алюминия. Хлориды увеличивают проводимость ванны и её функционирование при загрязнениях цинком. Борная кислота помогает поддерживать рН на определенном уровне. Эффективность подобного действия зависит в большой степени от концентрации борной кислоты.

В качестве хлорида можно использовать хлорид натрия, цинка или магния. Повсеместно применяются сульфатные ванны Уоттса, которые содержат в качестве добавки электропроводные соли, которые повышают электропроводность ванн и улучшают внешний вид защитных покрытий. Наиболее применяем среди этих солей сульфат магния (близко 30 грамм на литр).

Сульфат никеля принято чаще всего вводить в концентрации порядка 250—350 грамм на литр. В последнее время наметились тенденции к ограничению сульфата никеля - меньше 200 г/л, что помогает заметно снизить потери раствора.

Концентрация борной кислоты составляет 25—40 грамм на литр. Ниже 25 г/л увеличиваются тенденции к быстрому защелачиванию ванны. А превышение допустимого уровня считается неблагоприятным из-за возможной кристаллизации борной кислоты и оседания кристаллов на стенках никелевой ванны и анодах.

Никелевая ванна работает в разном диапазоне температур. Однако технология никелирования в домашних условиях редко применяется при комнатной температуре. От покрытий, которые нанесены в холодных ваннах, часто отслаивается никель, поэтому ванну необходимо нагревать хотя бы до 30 градусов по Цельсию. Плотность тока выбирают экспериментально, чтобы не происходил прижог покрытий.

Натриевая ванна надежно работает в широком диапазоне рН. Раньше поддерживали рН на уровне 5,4—5,8, мотивируя меньшей агрессивностью и высшими кроющими способностями ванны. Однако высокие значения рН провоцируют значительный рост напряжений в никелевом покрытии. Поэтому в большинстве ванн рН составляет 3,5—4,5.

Тонкости никелирования

Сцепление пленки никеля с металлом является сравнительно низким. Данную проблему можно решить с помощью термической обработки пленок никеля. Процедура низкотемпературной диффузии состоит в нагреве отникелированных изделий до температуры 400 градусов по Цельсию и выдержке деталей на протяжении одного часа при этой температуре.

Но помните, что если детали, которые покрыты никелем, были закалены (рыболовные крючки, ножи и пружины), то при температуре 400 градусов они могут отпуститься, теряя твердость - их основное качество. Поэтому низкотемпературную диффузию в подобной ситуации проводят при температуре близко 270-300 градусов с выдержкой до 3 часов. Подобная термообработка способна повышать и твердость покрытия никелем.

Современные ванны никеля требуют специального оборудования для никелирования и перемешивания водного раствора для интенсификации процедуры никелирования и уменьшения риска питтинга - возникновения небольших углублений в покрытии. Перемешивание ванны за собой влечет необходимость создания непрерывной фильтрации для устранения загрязнений.

Перемешивание при помощи подвижной катодной штанги не является настолько эффективным, как использование для этой цели сжатого воздуха, и помимо всего прочего, требует наличия специального ингредиента, который исключает пенообразование.

Снятие никелевого покрытия

Никелевые покрытия на стали принято удалять в ваннах с разбавленной серной кислотой. Добавьте к 20 литрам холодной воды порциями 30 литров концентрированной серной кислоты при постоянном перемешивании. Контролируйте, чтобы температура не превышала 60 градусов по Цельсию. После охлаждения до комнатной температуры ванны ее плотность должна достигать 1,63.

С целью уменьшения риска затравливания материала, из которого выполнена подложка, добавляют в ванну глицерин в количестве 50 грамм на литр. Ванны принято изготовлять из винипласта. Изделия навешивают на средней штанге, которая соединена с плюсом источника тока. Штанги, на которых закреплены свинцовые листы, соединяются с минусом источника тока.

Следите, чтобы температура ванны не превышала 30 градусов, так как горячий раствор на подложку действует агрессивно. Плотность тока должна составлять 4 А/дм2, но допускается изменение напряжения в пределах 5—6 Вольт.

Добавьте через определенное время концентрированную серную кислоту, чтобы поддержать плотность, равной 1,63. Для предупреждения разбавления ванны погружайте изделия в ванну после проведения их предварительной сушки. Контроль процесса особого труда не представляет, потому что плотность тока в момент удаления никеля резко падает.

Таким образом, никелирование является самым популярным гальванотехническим процессом. Покрытие никеля отличается твердостью, большой коррозионной стойкостью, сносной ценой никелирования, хорошими отражательными способностями и удельным электрическим сопротивлением.

Свойства и области применения покрытия . Основой процесса химического никелирования является реакция восстановления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия. Промышленное применение получили способы осаждения никеля из щелочных и кислых растворов. Осажденное покрытие имеет полублестящий металлический вид, мелкокристаллическую структуру и является сплавом никеля с фосфором. Содержание фосфора в осадке зависит от состава раствора и колеблется от 4-6% для щелочных до 8-10% для кислых растворов.

В соответствии с содержанием фосфора изменяются и физические константы никельфосфорного осадка. Удельный вес его равен 7,82-7,88 г/см 3 , температура плавления 890-1200°, удельное электрическое сопротивление составляет 0,60 ом·мм 2 /м. После термообработки при 300-400° твердость никельфосфорного покрытия возрастает до 900-1000 кГ/мм 2 . При этом многократно возрастает и прочность сцепления.

Указанные свойства никельфосфорного покрытия определяют и его области применения.

Его целесообразно применять для покрытия деталей сложного профиля, внутренней поверхности трубок и змеевиков, для равномерного покрытия деталей с весьма точными размерами, для повышения износостойкости трущихся поверхностей и деталей, подвергающихся температурным воздействиям, например, для покрытия пресс-форм.

Никельфосфорному покрытию подвергаются детали из черных металлов, меди, алюминия и никеля.

Этот метод непригоден для осаждения никеля на таких металлах или покрытиях, как свинец, цинк, кадмий и олово.

Осаждение никеля из щелочных растворов . Щелочные растворы характеризуются высокой устойчивостью, простотой корректировки, отсутствием склонности к бурному и мгновенному выпадению порошкообразного никеля (явление саморазряда) и возможностью их длительной эксплуатации без замены.

Скорость осаждения никеля составляет 8-10 мк/час. Процесс идет с интенсивным выделением водорода на поверхности Деталей.

Составление раствора заключается в растворении каждого из компонентов в отдельности, после чего их сливают вместе в рабочую ванну, за исключением гипофосфита натрия. Его приливают лишь тогда, когда раствор нагрет до рабочей температуры и детали подготовлены к покрытию.

Подготовка поверхности стальных деталей к покрытию не имеет специфических особенностей.

После подогрева раствора до рабочей температуры его корректируют 25-процентным раствором аммиака до устойчивого синего цвета, приливают раствор гипофосфита натрия, завешивают детали и приступают к покрытию без предварительной проработки. Корректировку раствора производят главным образом аммиаком и гипофосфитом натрия. При большом объеме ванны никелирования и высокой удельной загрузке деталей корректировку раствора аммиаком осуществляют непосредственно от баллона с газообразным аммиаком, с непрерывной подачей газа к дну ванны посредством резиновой трубки.

Раствор гипофосфита натрия для удобства корректировки готовят с концентрацией 400-500 г/л.

Раствор хлористого никеля обычно готовят для корректировки совместно с хлористым аммонием и лимоннокислым натрием. Для этой цели наиболее целесообразно пользоваться раствором, содержащим 150 г/л хлористого никеля, 150 г/л хлористого аммония и 50 г/л лимоннокислого натрия.

Удельный расход гипофосфита натрия на 1 дм 2 поверхности покрытия, при толщине слоя 10 мк, составляет около 4,5 г, а никеля, в пересчете на металл, - около 0,9 г.

Основные неполадки при химическом осаждении никеля из щелочных растворов приведены в табл. 8.

Осаждение никеля из кислых растворов . В отличие от щелочных кислые растворы характеризуются большим разнообразием добавок к растворам солей никеля и гипофосфита. Так, для этой цели могут применяться уксуснокислый натрий, янтарная, винная и молочная кислоты, трилон Б и прочие органические соединения. Из числа многих составов ниже приведен раствор со следующим составом и режимом осаждения:

Величину рН следует корректировать 2-процентным раствором едкого натра. Скорость осаждения никеля составляет 8-10 мк/час.

Перегрев раствора выше 95° может привести к саморазряду никеля с мгновенным выпадением темного губчатого осадка и выплескиванием раствора из ванны.

Корректировку раствора по концентрации входящих в него компонентов производят лишь до накопления в нем 55 г/л фосфита натрия NaH 2 PО 3 , после чего из раствора может выпадать фосфит никеля. По достижении указанной концентрации фосфита никелевый раствор сливают и заменяют новым.

Термообработка . В тех случаях, когда никель наносят с целью увеличения поверхностной твердости и износостойкости, детали подвергают термообработке. При высоких температурах никельфосфорный осадок образует химическое соединение, что обусловливает резкое повышение его твердости.

Изменение микротвердости в зависимости от температуры нагрева приведено на фиг. 13. Как видно из диаграммы, наибольшее повышение твердости имеет место в диапазоне температур 400-500°. При выборе температурного режима следует учитывать, что для ряда сталей, прошедших закалку или нормализацию, высокие температуры не всегда допустимы. Кроме того, термообработка, проводящаяся в воздушной среде, вызывает появление цветов побежалости на поверхности деталей, переходящих от золотисто-желтого цвета до фиолетового. По этим причинам температуру нагрева часто ограничивают в пределах 350-380°. Необходимо также, чтобы никелированные поверхности перед укладкой в печь были чистыми, так как всякие загрязнения выявляются после термообработки весьма интенсивно и удаление их возможно лишь полировкой. Продолжительность нагрева в 40-60 мин. является достаточной.

Оборудование и оснастка . Основной задачей при изготовлении оборудования для химического никелирования является выбор футеровки ванн, устойчивой к действию кислот и щелочей и теплопроводной. Для опытных работ и для покрытия мелких деталей используют фарфоровые и стальные эмалированные ванны.

При покрытии крупных изделий в ваннах емкостью 50-100 л и более применяются эмалированные баки с эмалями, стойкими в крепкой азотной кислоте. Некоторые заводы применяют стальные цилиндрические ванны, футерованные обмазкой, состоящей из клея № 88 и порошкообразной окиси хрома взятых в равных весовых количествах. Окись хрома может быть заменена наждачными микропорошками. Покрытие производят в 5-6 слоев с промежуточной воздушной сушкой.

На Кировском заводе для этой цели успешно применяют футеровку цилиндрических ванн съемными пластикатовыми чехлами. При необходимости очистки ванн растворы выкачивают насосом, а чехлы извлекают и обрабатывают в азотной кислоте. В качестве материала для подвесок и корзин следует применять углеродистую сталь. Изоляцию отдельных участков деталей и подвесок производят перхлорвиниловыми эмалями или пластикатом.

Для нагревания раствора следует применять электрические нагреватели с передачей тепла через водяную рубашку. Термообработку мелких деталей производят в термостатах. Для крупных изделий используют шахтные печи с автоматическим регулированием температуры.

Никелирование нержавеющих и кислотоупорных сталей . Никелирование производят для повышения поверхностной твердости и износостойкости, а также для защиты от коррозии в тех агрессивных средах, в которых эти стали неустойчивы.

Для прочности сцепления никельфосфорного слоя с поверхностью высоколегированных сталей решающее значение имеет способ подготовки к покрытию. Так, для нержавеющих сталей марки 1×13 и ей подобных подготовка поверхности заключается в ее анодной обработке в щелочных растворах. Детали монтируют на подвесках из углеродистой стали, применяя, если это необходимо, внутренние катоды, завешивают в ванну с 10-15-процентным раствором каустической соды и производят их анодную обработку при температуре электролита 60-70° и анодной плотности тока 5-10 а/дм 2 в течение 5-10 мин. до образования равномерного коричневого налета без металлических просветов. Затем детали промывают в холодной проточной воде, декапируют в соляной кислоте (уд. веса 1,19), разбавленной вдвое, при температуре 15-25° в течение 5-10 сек. После промывки в холодной проточной воде детали завешивают в ванну химического никелирования в щелочном растворе и покрывают по обычному режиму до заданной толщины слоя.

Для деталей из кислотоупорной стали типа IX18H9T анодная обработка должна производиться в хромовокислом электролите со следующим составом и режимом процесса:

После анодной обработки детали промывают в холодной проточной воде, декапируют в соляной кислоте, как это указано для нержавеющей стали, и завешивают в ванну никелирования.

Никелирование цветных металлов . Для осаждения никеля на ранее осажденный слой никеля детали обезжиривают, а затем декапируют в 20-30-процентном растворе соляной кислоты в течение 1 мин., после чего завешивают в ванну для химического никелирования. Детали из меди и ее сплавов никелируют в контакте с более электроотрицательным металлом, например с железом или с алюминием, используя для этой цели проволоку или подвески из этих металлов. В некоторых случаях для возникновения реакции осаждения достаточно создать кратковременное касание железного прута к поверхности медной детали.

Для никелирования алюминия и его сплавов детали травят в щелочи, осветляют в азотной кислоте, как это делается перед, всеми видами покрытий, и подвергают двукратной цинкатной обработке в растворе, содержащем 500 г/л едкого натра и 100 г/л окиси цинка, при температуре 15-25°. Первое погружение длится 30 сек., после чего осадок контактного цинка стравливают в разбавленной азотной кислоте, а второе погружение 10 сек., после чего детали промывают в холодной проточной воде и никелируют в ванне с щелочным никельфосфорным раствором. Полученное покрытие весьма непрочно связано с алюминием, и для повышения прочности сцепления детали прогревают, погружая их в смазочное масло при температуре 220-250° на 1-2 часа.

После термообработки детали обезжиривают растворителями и по мере необходимости протирают, полируют или подвергают другим видам механической обработки.

Никелирование металлокерамики и керамики . Технологический процесс никелирования ферритов заключается в следующих операциях: детали обезжиривают в 20-процентном растворе кальцинированной соды, промывают горячей дистиллированной водой и травят в течение 10-15 мин. в спиртовом растворе соляной кислоты с соотношением компонентов 1:1. Затем детали снова промывают горячей дистиллированной водой с одновременной очисткой шлама волосяными щетками. На покрываемые поверхности деталей кисточкой наносят раствор хлористого палладия с концентрацией его 0,5-1,0 г/л и рН 3,54:0,1. После воздушной сушки нанесение хлористого палладия повторяют еще раз, просушивают и погружают для предварительного никелирования в ванну с кислым раствором, содержащим 30 г/л хлористого никеля, 25 г/л гипофосфита натрия и 15 г/л янтарнокислого натрия. Для этой операции необходимо температуру раствора поддерживать в пределах 96-98° и рН 4,5-4,8. Затем детали промывают в дистиллированной горячей воде и никелируют в том же растворе, но при температуре 90°, до получения слоя толщиной 20-25 мк. После этого детали кипятят в дистиллированной воде, меднят в пирофосфатном электролите до получения слоя 1-2 мк, после чего подвергают бескислотной пайке. Прочность сцепления никельфосфорного покрытия с ферритной основой составляет 60-70 кГ/см 2 .

Кроме того, химическому никелированию подвергаются различные виды керамики, например ультрафарфор, кварц, стеатит, пьезокерамика, тиконд, термоконд и пр.

Технология никелирования составляется из следующих операций: детали обезжиривают спиртом, промывают в горячей воде и сушат.

После этого для деталей из тиконда, термоконда и кварца, производят сенсибилизацию их поверхности раствором, содержащим 10 г/л хлористого олова SnCl 2 и 40 мл/л соляной кислоты. Эта операция производится кисточкой или путем Натирания Деревянной шайбой, смоченной раствором, или же погружением деталей в раствор на 1-2 мин. Затем поверхность деталей активируют в растворе хлористого палладия PdCl 2 ·2Н 2 О.

Для ультрафарфора применяют подогретый раствор с концентрацией PdCl 2 ·2H 2 O 3-6 г/л и с длительностью погружения 1 сек. Для тиконда, термоконда и кварца концентрация снижается до 2-3 г/л с увеличением выдержки от 1 до 3 мин., после чего детали погружают в раствор, содержащий гипофосфит кальция Са(Н 2 РO 2) 2 в количестве 30 г/л, без подогрева, на 2-3 мин.

Детали из ультрафарфора с активированной поверхностью завешивают на 10-30 сек. в ванну предварительного никелирования со щелочным раствором, после чего детали промывают и снова завешивают в ту же ванну для наращивания слоя заданной толщины.

Детали из тиконда, термоконда и кварца после обработки в гипофосфите кальция никелируют в кислых растворах.

Химическое осаждение никеля из карбонильных соединений . При нагревании паров тетракарбонила никеля Ni(CO) 4 при температуре 280°±5 происходит реакция термического разложения карбонильных соединений с осаждением металлического никеля. Процесс осаждения происходит в герметически закрытом контейнере при атмосферном давлении. Газовая среда состоит из 20-25% (по объему) тетракарбонила никеля и 80-75% закиси углерода СO. Примесь кислорода в газе допустима не свыше 0,4%. Для равномерности осаждения следует создавать циркуляцию газа со скоростью подачи 0,01-0,02 м/сек и реверсированием направления подачи через каждые 30-40 сек. . Подготовка деталей к покрытию заключается в удалении окислов и жировых загрязнений. Скорость осаждения никеля составляет 5-10 мк/мин. Осажденный никель имеет матовую поверхность, темно-серый оттенок, мелкокристаллическую структуру, твердость 240-270 по Виккерсу и относительно малую пористость.

Прочность сцепления покрытия с металлом изделий весьма низка и для ее повышения до удовлетворительных величин необходима термообработка при 600-700° в течение 30-40 мин.

Защита «железа» от коррозии производится в нескольких случаях: при первичной обработке, в целях восстановления повреждения на отдельном участке или декорирования какого-либо образца. При этом используются различные металлы – латунь, медь, серебро и ряд других. Разберемся с технологией никелирования в домашних условиях как одной из самых простых и доступных в плане самостоятельной реализации.

Кроме того, она является и самой распространенной. При покрытии деталей защитным слоем из других металлов тончайшая пленка никеля играет роль промежуточного. Его целесообразно наносить, к примеру, перед .

Примечание. Рецептов использующихся химикатов довольно много. Автор счел правильным привести лишь те, в эффективности которых он убедился лично, нанося защитное никелевое покрытие в домашних условиях.

Единица измерения компонентов – г/л воды (если иное не оговорено). Все использующиеся химикаты разводятся отдельно, тщательно фильтруются и только после этого перемешиваются для получения электролитического раствора.

Подготовка образцов к никелированию

Все мероприятия не только идентичны, но и обязательны, независимо от выбранной технологии нанесения защитного (декоративного) слоя.

Пескоструйная обработка

Цель – максимально убрать ржавчину, окислы (декапирование) и иные инородные наслоения. Вы можете прочесть статью о том, как изготовить в домашних условиях, из подручных материалов. К примеру, переделать краскопульт.

Составы для декапирования

№1. Серная (концентрированная) кислота (75 г) + хромпик (3 г) на полстакана воды. Время выдержки детали в растворе – порядка 20 сек.

№2. Кислота серная (соляная) 5 г + вода (полстакана). Время обработки – до 1 мин.

Шлифовка

Такое тщательное выравнивание способствует получению однородного никелевого слоя и снижает расход подготовленного раствора. В зависимости от значительности дефектов (величины зазоров, царапин) применяется наждачная бумага с разной зернистостью, щетки карцовочные, шлифовочные пасты.

Обезжиривание

Предварительно, после шлифовки, образец промывается под проточной водой для удаления всех налипших фракций. Что использовать (спирт, бензин, уайт-спирит или специально приготовленный раствор), решается на месте. Главное условие – растворитель должен быть «совместим» с материалом основы, подвергающейся никелированию.

В особо трудных случаях, если не помогают имеющиеся в продаже растворители, целесообразно готовить препараты для обезжиривания самостоятельно.

Рецепты водных растворов для стали и чугуна

№1. Едкий натр (10 – 15) + «жидкое стекло» (10) + сода кальцинированная (50).

№2. Едкий натр (50) + фосфорнокислый натрий и кальцинированная сода (по 30) + «жидкое стекло» (5).

Цветных металлов

№1. Фосфорнокислый натрий + хозяйственное мыло (по 10 – 15).

№2. Едкий натр (10) + натрий фосфорнокислый (50 – 55).

• Чтобы проверить качество обезжиривания, достаточно образец смочить водой. Если она покрывает поверхность тончайшей пленкой, без образования капель, это свидетельствует о том, что цель технологической операции достигнута и деталь готова к никелированию.
• Рабочая температура растворов – в пределах +(65 – 85) ºС.

Технологии никелирования

Никелирование электролитическое

Простейшие схемы для домашнего применения представлены на рисунке.

• Сосуд (1) – любой удобной формы и вместимости. Единственное требование – материал должен быть химически нейтрален по отношению к применяемому электролиту. Чаще всего в домашних условиях при никелировании используются емкости из стекла.
• Аноды (2) – никелевые. Чтобы покрытие образца получилось равномерным, однородным, они должны находиться с разных сторон заготовки. Поэтому – не менее 2-х.
• Деталь (3). Она же является катодом. Вывешивается так, чтобы не касалась стенок и днища емкости.

Соединения: плюс источника – с пластинами, минус – с образцом.

Состав раствора для никелирования: сернокислые натрий (50), никель (140), магний (30) + борная кислота (20) + соль поваренная (5).

Условия никелирования: температура +22 (±2) ºС, плотность тока – в пределах 1 (±0,2) А/дм².

Технология никелирования. Включается питание и выставляется требуемое значение тока. Процесс длится от 20 минут до получаса. Степень готовности детали определяется визуально, по оттенку (серовато-матовому) и его однородности.

При дефиците (отсутствии) некоторых компонентов в домашних условиях можно приготовить состав с ограниченным количеством ингредиентов, повысив их долевое содержание на литр воды.

Никель сернокислый (250) – натрий хлористый (25) – борная кислота (30). Но при таком составе электролита меняются условия никелирования. Раствор подогревается примерно до +55 ºС (с целью активизации процесса, как и при ), а плотность тока увеличивается до 4 – 5.

Что учесть

• Качество никелирования во многом зависит от кислотности раствора. Проверяется по окрашиванию лакмусовой бумаги – цвет должен быть красным. При необходимости понизить значение кислотности можно ввести в электролит аммиачный раствор. Дозировка определяется самостоятельно; ориентир – оттенок лакмусового «индикатора».
• Электролитический способ никелирования не всегда эффективен. Если поверхность образца имеет сложный рельеф, то покрытие ляжет неравномерно, а на особо проблемных участках его может и вообще не быть. Например, в пазах, щелях, отверстиях и так далее.

Никелирование химическое

Технология намного проще, так как все, что понадобится – фарфоровая (эмалированная посуда). При этом качество – выше, так как необработанных участков не останется. Все компоненты растворяются в воде, после чего раствор нагревается до температуры примерно +(85 – 90) ºС. И после этого, независимо от применяемой рецептуры, в него вводится натрия гипофосфит (обозначим НГ).

После перемешивания можно приступать к никелированию. Оно состоит в том, что деталь подвешивается из расчета, чтобы была полностью погружена в хим/реактив. Контроль качества прежний – визуально.

Составов для химического никелирования довольно много. Вот некоторые рецепты:

№1. Сернокислые аммоний и никель (по 30) – повышение температуры – НГ (10). Требуемая кислотность – около 8,5.

№2. Хлористый никель (30) + гликолевая кислота (40) – нагрев – НГ 10 (кислотность 4,2 – 4,4).

№3. Натрий лимоннокислый, хлористый аммоний и хлористый никель (по 45) – подогрев – НГ (20; 8,5).

Рекомендация – кислыми растворами (рН менее 6,5) лучше обрабатывать изделия из меди, черных металлов (сплавов), латуни. При этом получается слой, близкий к идеально гладкому. Составы щелочные (рН от 6,5 и выше) применяются, как правило, для никелирования изделий из «нержавейки». Такое покрытие характеризуется качественной сцепкой с основой.

Никелирование натиранием

Целесообразно практиковать при обработке крупногабаритных заготовок, для которых в домашних условиях подобрать емкость нужных размеров проблематично или невозможно. Сама методика несложная, так как при ней гальванические процессы исключаются. Трудность в другом – придется потратить много времени, чтобы подготовить необходимое оборудование и принадлежности. В первую очередь – щетку.

Состав схемы:

Источник постоянного тока с плавной регулировкой в пределах 5 – 15 В (до 2 А). Приобретать его специально для никелирования смысла нет, так как изготовить самостоятельно для человека, закончившего среднюю школу, не составит труда. Понадобится ТР с соответствующей вторичной обмоткой и выпрямитель (мост). Вполне подойдут диоды серии 303 – 305.

Щетка. Достаточно диаметром 25 (±) мм. Ее ручка должна быть из диэлектрика. Если ориентироваться на то, что есть в доме, то оптимальный вариант – сделать из отрезка трубы ПП или ПЭ. С одного торца ручка «глушится» крышкой. В качестве щетинок используется ворс, например, из синтетики.

Ворсинки собираются в пучок, верхняя часть которого обматывается проволокой (нержавейкой), под которую укладывается изогнутая никелевая пластина. Получается аналог малярной кисти. Это – анод схемы. Минус источника подключается к обрабатываемому изделию.

Провода. Хватит на 0,5 «квадрата». В гараже у любого хозяина всегда найдутся подходящие куски.

Рецептура состава

• Сернокислые натрий и никель – 40 и 70.
• Кислота борная – 20.
• Натрий хлористый – 5.

Примечание. Для никелирования по такой технологии можно использовать тот же раствор, что и по методике электролитической (п. 2.1.3.)

Порядок никелирования: в ручку заливается приготовленный электролит, подается напряжение, и щетка планомерно, с прижимом, перемещается по детали. Неудобство в том, что придется постоянно осуществлять контроль над уровнем раствора в рукоятке и регулярно доливать. Но если в домашних условиях хочется покрыть никелем что-то объемное, например, бампер авто, колесные диски, то другого варианта просто нет.

Рекомендация – для упрощения процесса подготовки оборудования вместо щетки можно использовать пластину их никеля. Она играет роль анода. Ее необходимо обернуть в кусок фланели толщиной не менее 4 мм, и рядом с обрабатываемой деталью поставить емкость с электролитом. Технология простая – постоянно смачивая в растворе такой импровизированный электрод, водить им по поверхности образца. Эффект тот же самый, а результат зависит целиком от усердия и аккуратности домашнего мастера.

Итоговая обработка деталей

• Просушка. Если образец имеет сложный рельеф, то необходимо убедиться в отсутствии влаги на всех проблемных участках (пазы, выемки и так далее).
• Герметизация поверхности. Никелевая пленка характеризуется пористостью, даже если покрытие делается в несколько слоев. Следовательно, прямого контакта основы с жидкостью избежать не получится. Дело лишь во времени. Результат – появление коррозии и отслоение никеля.

Чем можно герметизировать поры в домашних условиях:

• Несколько экзотический, но эффективный способ – погружение еще теплого образца в рыбий жир.
• Смешать окись магния с водой, довести до состояния густой сметаны и натереть такой «кашицей» никелированную деталь и опустить на пару минут в раствор (50%) соляной кислоты.
• Обработать поверхность прозрачной, способной проникнуть вглубь структуры смазкой, в 2 – 3 захода.

Излишки препаратов (не раньше чем через 24 часа) легко смываются бензином.

Полировка

На данном этапе никелированной заготовке придается специфический блеск.

Полезная информация

Не всякое «железо» подвергается никелированию. Такая обработка не применяется для олова, свинца и других, менее распространенных в быту металлов и сплавов.

Для более качественного никелирования желательно сделать предварительное омеднение заготовки. Основных причин две.

Первая уже указана – пористость покрытия.

Вторая – с медью слой никеля скрепляется намного надежнее, чем с любым сплавом или чистой сталью. Следовательно, и никелированная деталь будет намного дольше сохранять неизменный привлекательный вид. Если есть возможность сделать в домашних условиях омеднение образца, то это лучшее решение проблемы.

Состав электролита для покрытия стальной детали медной пленкой

Медный купорос (200) + кислота серная, концентрированная (50). Условия обработки образца: плотность тока – 1,5А/дм²; температура – комнатная +22 (±2) ºС.

При проведении никелирования в домашних условиях можно ориентироваться на такие данные – 1 л электролита хватит для обработки детали общей площадью не более 2 дм². Исходя из этого, и определяется потребное количество раствора.