Гальваническое никелирование

Кадмирование

В ряду напряжений потенциалы кадмия и железа отличаются на несколько сотых вольта, поэтому кадмий может не быть электрохимическим защитником железа.

Преимущество кадмиевых покрытий по сравнению с цинковыми обнаруживается при испытаниях в искусственно создаваемых коррозионных средах. При непосредственном соприкосновении с морской водой и аналогичными ей растворами, а также в тропиках кадмий обладает большей химической стойкостью, чем цинк.

Продукты коррозии кадмия ядовиты, как и его пары, поэтому кадмирование не применяется для защиты от коррозии изделий, соприкасающихся с пищевыми продуктами.

Для защиты от коррозии железных изделий в морской воде и растворах солей, содержащих хлориды, толщина кадмиевого покрытия должна быть не ниже 40-50 мкм. Толщина покрытия 10-15 мкм достаточна для изделий, применяемых в сухом воздухе и в закрытых помещениях, а покрытие толщиной 20-25 мкм обеспечивает защиту изделий в атмосфере, не загрязнённой промышленными газами.

Электролитическое кадмирование осуществляется в кислых электролитах (сернокислых, хлористых, кремнефтористоводородных и др.), а также в цианистых.

Кислые кадмиевые электролиты обладают плохой рассеивающей способностью и поэтому не могут быть рекомендованы для покрытия рельефных изделий. Покрытия получаются грубыми и крупнокристаллическими.

Цианистые кадмиевые электролиты содержат кадмий в виде комплексных солей Na₂Cd(CN)₄ или NaСd(CN)₃. Рассеивающая способность цианистых ванн позволяет покрывать изделия сложной формы.

Цианистый электролит для кадмирования получается в результате воздействия раствора цианида на гидрат окиси кадмия:

Cd(OH)₂ + 4NaCN Û Na₂Cd(CN)₄ + 2NaOH.

Cd(OH)₂ готовят осаждением его из раствора сернокислого кадмия щёлочью:

CdSO₄ +2 NaOH ® Cd(OH)₂ + Na₂SO₄.

Концентрацию свободного NaOH в цианистом кадмиевом электролите рекомендуется поддерживать в пределах 0,5-1.5 рН; более высокие концентрации щёлочи приводят к снижению выхода по току. Небольшие добавки никеля (десятые доли грамма на литр) в цианистый электролит вызывает образование более светлых эластичных покрытий.

Олово, свинец, сурьма, мышьяк и серебро являются вредными примесями; концентрация их в электролите не должна превышать 0,005-0,05 г/л.

Сернокислые электролиты применяют для кадмирования непрофилированных изделий, проволоки и т. п.

Широко распространено для покрытия стальных изделий. Перед никелированием деталь покрывают тонким слоем гальванически осаждённой меди, т. к. медь дешевле никеля, легче поляризуется, а медное покрытие менее пористое, чем никелевое.

Блестящие никелевые покрытия состоят из матового никелевого покрытия, поверх которого осаждён слой блестящего никеля. Наличие двух раздельно осаждённых слоёв никеля уменьшает пористость покрытий. Блестящее никелевое покрытие служит протектором и создаёт электрохимическую защиту матового никелевого покрытия. Оно имеет более отрицательный потенциал по сравнению с матовым и в образующемся в коррозионной среде гальваническом элементе играет роль анода.

Так как никелевое покрытие в атмосферных условиях легко окисляется и тускнеет, его покрывают тонким слоем металлического хрома, который придаёт стабильный блеск и хороший вид (Защита автомобильных деталей многослойным покрытием медь – никель – хром).

Хромовый слой толщиной 0,3-1,0 мкм должен покрыться сетью микротрещин; в сочетании с микропорами это увеличивает анодную поверхность никеля, и его коррозия имеет равномерный характер. Микропоры на поверхности хромового покрытия образуются в специальных электролитах или при наличии подслоя блестящего никеля, содержащего включения, не проводящие ток. На растрескавшемся Хромовом покрытии образуется до 30-80 микротрещин на 1 мм; это приводит к равномерному распределению плотности тока в коррозионном элементе «хромовое покрытие – никелевое покрытие». Такая технология позволяет уменьшить минимальную толщину никелевых покрытий на 25 %, что даёт экономию металла.

Состав электролита никелирования (в г/л):

NiSO₄×7H₂O…………….250

NiCl₂×6H₂O………………45

Н₃ВО₃……………………30

рН = 5г

t = 60⁰С

Плотность тока 4А/дм².

В качестве анодов следует применять прокатанный никель. Аноды, содержащие небольшие примеси NiO и С, в меньшей степени подвергаются пассивации.

Существуют очень эффективные никелевые электроды, которые отличаются только концентрацией компонентов и рабочей температурой; средняя катодная плотность тока 3-10 А/дм².

Для специальных целей осаждают никелевые покрытия с включением инородных твёрдых частиц (окиси алюминия, карбида вольфрама, сульфата бария, нитридов и боридов некоторых металлов). Такие покрытия отличаются по внешнему виду, обладают повышенными твёрдостью, сопротивлением истиранию и т. д.

Никелевые покрытия можно осаждать химическим способом – восстановлением иона никеля гипофосфитом натрия. Суммарное уравнение этого процесса будет

NiCl₂ + 2NaH₂PO₂ + 2H₂O ® Ni +2NaH₂PO₂ +2HCl + H₂

Слой никеля, полученный таким способом, содержит до 7-9 % фосфора, который снижает пористость покрытий. Эти покрытия находят применения в электронике.

Дата добавления: 2014-01-07