Химическо никелиране, Защитни метални покрития
Наред с широко използваното електролитно никелиране, напоследък голямо внимание се отделя на химическото никелиране, извършвано без електрически ток - с помощта на химически редуциращ агент. По принцип способността на хипофосфорната киселина да редуцира метали от разтвори на техните соли е известна още в средата на миналия век, но индустриалният метод за химическо никелиране е разработен в средата на четиридесетте години на настоящия век. Основната отличителна черта на процеса е възможността за нанасяне на покрития с еднаква дебелина върху всякакви части от продукти със сложен профил. Никеловите покрития, редуцирани с хипофосфит, съдържат около 15% фосфор и по отношение на техните физикохимични свойства се различават значително от електроотложения никел, който не съдържа фосфор. Химически редуцираният никел се характеризира с висока устойчивост на корозия и твърдост, които могат да бъдат значително увеличени чрез термична обработка.
Редукцията на никел с хипофосфит може да бъде представена чрез реакцията: NiCl2 + NaH2PO2 + H2O + Ni + NiH2PO3 + 2НCl.
Едновременно с това протича хидролиза на хипофосфит с отделяне на водород NaH2PO2 + H2O → NaH2PO3 + H2.
Изолирането на никел чрез хипофосфит протича спонтанно върху никел, кобалт, паладий, желязо и алуминий. При други метали, като мед, е необходимо предварително нанасяне на тънък слой никел чрез контактен метод или паладий чрез потапяне за няколко секунди в подкислен разтвор на паладиев хлорид. Метали като олово, кадмий, цинк, калай, бисмут и антимон не могат да бъдат химически никелирани дори с тези методи.
Скоростта на образуване на никеловото покритие силно зависи оттемпература на разтвора: при 98°C за 30 минути, дебелината на покритието е около 10 µm. До голяма степен скоростта на процеса се определя от киселинността, която рязко спада с увеличаване на съдържанието на свободна киселина. Тъй като по време на взаимодействието на никелова сол с хипофосфит се отделя киселина, е необходимо разтворът да се буферира по такъв начин, че рН да се поддържа в диапазона 5,0–5,5. По-малко разпространени са разтворите с алкална реакция, в които рН се поддържа на ниво 8,5-9. Такива решения, по-специално, понякога се използват за химическо никелиране на алуминиеви части.
Така съставите на никелови разтвори се състоят от три компонента: 30 g/l никелова сол (NiCl2 6H2O или NiSO4 7H2O), 10 g/l натриев хипофосфит (NaH2 PO2 10H2O) и 10 g/l натриев ацетат (CH3COONa) или друга буферна сол.
Хипофосфитът не се използва напълно за намаляване на металния никел, по-голямата част от него се разлага с вода, за да се освободи водород. В зависимост от съотношението на повърхността, която трябва да бъде покрита, и обема на разтвора, както и от някои други условия на процеса, степента на полезно използване на хипофосфита може да варира, но средно се приема, че степента на използване на хипофосфита е 40%.
Твърдостта на химически редуцирания никел се увеличава след 10–15 минути. нагряване при температура от 400 ° C до 800 kgf / mm 2. Нагряването при по-висока температура води до намаляване на твърдостта до първоначалната, която все пак е малко по-висока от твърдостта на електролитно отложения никел.
Основното предимство на химически редуцирания никел е равномерното му разпределение върху секциите на продукти с такъв сложен профил, за които електролитното никелиране понякога е свързано с непреодолими трудности. Но заедно с товаОт друга страна, химически отложеният никел е чуплив и при дебелини над 10 µm се разпада при огъване или удар. Очевидно недостатъчната адхезия на химически редуциран никел с дебелина от порядъка на 20–30 μm също е свързана с това. Благодарение на високата твърдост на топлинно обработения химически никел и ниския коефициент на триене, химически никелираните продукти издържат добре на износване при триене.
Порьозността на химически намалените никелови покрития е приблизително същата като тази на галванизирания никел, а химическата устойчивост е малко по-висока.
След предварително потапяне в разтвори на паладиев хлорид и калаен дихлорид изглежда възможно химически да се покрият с никел неметални продукти от кварц, ултрапорцелан, пиезокерамика, германий, силиций, текстолит и др.