Никель — металл серебристо-белого цвета, стоек к действию воздуха и воды, плотность — 8,9 г/ем3, нормальный потенциал— 0,25 В. Покрытия из него широко применяют в машиностроении и приборостроении для защиты деталей от коррозии и придания им декоративных свойств; их используют в системе многослойных покрытий с медью и хромом или в качестве самостоятельного покрытия, состоящего из 1—3 слоев, а также вместо подслоя меди, полученного в цианистом электролите, перед меднением стальных деталей в кислом электролите. Никелированные детали можно подвергать запрессовке, гибке, расклепке и завальцовке.
Для осаждения никеля используют различные электролиты. Наиболее распространены сульфатные к сульфаматные электролиты, но для получения специальных технологических свойств используют и другие составы.
Основой большинства сернокислых электролитов является электролит Уоттса следующего состава (г/л): никель сернокислый — 240—340, никель хлористый — 30—60, борная кислота — 30—40. Входящие в него компоненты выполняют определенные функции: никель сернокислый — основная соль, применена из-за хорошей растворимости, устойчивости при протекании электрохимических реакций, доступности и невысокой стоимости; хлористый никель поставляет в раствор ионы хлора, которые улучшают растворимость анодов и увеличивают электропроводность и, следовательно, рассеивающую способность, а содержащиеся катионы никеля повышают их общую концентрацию и тем самым позволяют увеличить плотность тока; борная кислота является буферной добавкой, поддерживающей постоянство pH раствора.
Кроме этих солей в состав электролита вводят иногда сернокислый натрий или магний, улучшающие электропроводность; хлористый натрий взамен хлористого никеля; фтористый натрий — для предупреждения образования шлама, антипиттинговые добавки, например лаурилсульфат натрия.
Чтобы предупредить питтинг (выкрашивание частиц с поверхности металла), применяют покачивание штанг, перемешивание и фильтрацию (периодическую и постоянную) в зависимости от условий и возможностей процесса никелирования. При никелировании в барабанах и колоколах необходимо повышать концентрацию хлористых солей, например хлористого никеля до 90—110 г/л, что значительно увеличивает электропроводность и соответственно скорость осаждения и рассеивающую способность.
Блестящие никелевые покрытия получают в электролитах, содержащих блескообразующие добавки. Эти покрытия отличаются повышенной твердостью и износостойкостью, но имеют высокие внутренние напряжения и склонность к растрескиванию.
В качестве блескообразователей используют различные органические соединения. Кроме них в состав электролита вводят добавки, позволяющие выравнивать микрорельеф покрываемой поверхности. Наиболее распространенный электролит данного типа имеет следующий состав (г/л): никель сернокислый — 260—300, никель хлористый — 40—60, борная кислота — 30—40, 1,4-бутиндиол — 0,12—0,2, сахарин — 1,5—2; режим обработки: температура — 55—60 °С, плотность тока — 2—5 А/дм2, pH — 3,5—5. Этот электролит работает при воздушном перемешивании, селективной очистке и непрерывной фильтрации (1—2 объема в час), может применяться для никелирования деталей различной конфигурации. Основные дефекты никелирования приведены в табл. 3.11.
Работоспособность электролита наиболее удобно определять по ячейке Хулла, с ее помощью можно установить диапазон рабочих плотностей тока, обнаружить примеси, рассеивающую способность и некоторые другие параметры.
Ячейка Хулла представляет собой пластмассовый косоугольный сосуд вместимостью 250, 500, 1000 мл рабочего раствора. В качестве анода использована никеливая пластинка, катодом является стальная или латунная пластинка, последняя более удобна, так как с нее можно снять никель и, легко отполировать, повторно использовать в течение продолжительного времени.
В ячейке Хулла катод и анод расположены так, что плотность тока изменяется по всей длине d катода от максимального значения до минимального по мере удаления от анода (рис. 3.2). Так как плотность загрузки высокая, то время осаждения в ней из-за изменения температуры ограничено: 5— 10 мин — для ячейки вместимостью 250 мл и 10—15 мин — для ячейки вместимостью 1000 мл.
Снятие никелевых покрытий наиболее часто проводят электрохимически на аноде в растворе серной кислоты с плотностью (1,5-т-1,6) • 10s кг/м3, при 15—25 °С и плотности тока 2—5 А/дм2, катоды свинцовые.
Для химического способа удаления покрытий со стальных деталей, имеющих медный подслой (не менее 15 мкм), применяют растворы следующего состава (г/л): натрий цианистый — 120—180, метанитроанилин — 60—80, едкий натр — 25; режим обработки: температура — 60—70°С, скорость снятия — 30— 40 мкм/ч.
Для снятия никеля с алюминия и нержавеющих сталей можно использовать HN03 плотностью (1,5—1,54) • 103 кг/м3, так как эти материалы пассивируются в HN03. Снятие покрытия проводят при комнатной температуре.