Никелирование применяется в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Никелем покрывают детали из стали и цветных металлов для защиты их от коррозии, декоративной отделки, повышения сопротивления механическому износу. Благодаря высокой коррозионной стойкости в растворах щелочей никелевые покрытия применяют для защиты химических аппаратов от щелочных растворов. В пищевой промышленности никель может заменять оловянные покрытия. В оптической промышленности получил распространение процесс черного никелирования.
При электрохимическом осаждении никеля на катоде протекают два основных процесса: Ni2+ + 2e –˃ Ni; 2H+ + 2e –˃ H2.
В результате разряда ионов водорода концентрация их в прикатодном слое снижается, т. е. электролит защелачивается. При этом могут образовываться основные соли никеля, которые влияют на структуру и механические свойства никелевого покрытия. Выделение водорода вызывает также питтинг – явление, при котором пузырьки водорода, задерживаясь на поверхности катода, препятствуют разряду ионов никеля в этих местах. На покрытии образуются ямки и осадок теряет декоративный вид. В борьбе с питтингом применяют вещества, которые снижают поверхностное натяжение на границе металл – раствор.
При анодном растворении никель легко пассивируется. При пассивации анодов в электролите уменьшается концентрация ионов никеля и быстро растет концентрация ионов водорода, что приводит к падению выхода по току и ухудшению качества осадков. Для предупреждения пассивирования анодов в электролиты никелирования вводят активаторы. Такими активаторами являются ионы хлора, которые вводят в электролит в виде хлористого никеля или хлористого натрия.
Назначение и область применения хромовых покрытий
Хромирование применяется для защиты металлов от коррозии и для декоративной отделки поверхности изделий. Химически стойкие хромовые покрытия обладают значительной пористостью и без подслоя не обеспечивают надежной защиты железа от коррозии, так как в гальванопаре железо – хром железо является анодом. Поэтому обычные хромовые покрытия осаждают на предварительно нанесенные слои меди толщиной 20-40 мкм и никеля 10-15 мкм.
Осажденный на поверхность блестящих медных и никелевых покрытий хром, несмотря на малую толщину слоя, значительно повышает их коррозионную стойкость и придает поверхности изделий красивый внешний вид.
Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и хорошая химическая устойчивость обеспечивают деталям, покрытым хромом, высокую износостойкость в особо тяжелых условиях эксплуатации. Хромирование широко применяют для повышения твердости и износостойкости различного мерительного и режущего инструмента, трущихся деталей приборов и машин. Большой эффект дает хромирование пресс-форм при изготовлении изделий из пластмасс. Хромирование применяется также в производстве отражателей; хотя коэффициент отражения света у хрома несколько ниже, чем у серебра, он сохраняет блеск в течение длительного времени. В зависимости от назначения изделий толщина хромового покрытия колеблется от 5 мкм до нескольких сотен.
В зависимости от режима электроосаждения могут быть получены хромовые покрытия с различными свойствами (рис. 5.1):
При температуре 65-80 ˚С и сравнительно невысоких плотностях тока (15-25 А/дм2) осаждается эластичное и беспористое покрытие, так называемый «молочный хром», отличающееся невысокой твердостью;
При температуре 45-60 ˚С и средних значениях плотностей тока (30-100 А/дм2) хромовое покрытие обладает зеркальным блеском и имеет наивысшую твердость и износостойкость;
При низких температурах (до 40 С) и высокой плотности тока происходит осаждение хромовых покрытий серого цвета, характеризующихся высокой твердостью и хрупкостью.
Рис. 5.1. Диаграмма свойств хромовых покрытий в зависимости от температуры и плотности тока