Гальваническое никелирование: основы процесса

Пример никелированной детали

• Толщина покрытия
  Средняя толщина покрытия может быть определена путем деления массы осажденного покрытия (в граммах) на произведение плотности никеля (8,907 г/см³) и площади поверхности, подлежащей электролитическому осаждению (в дм²), а затем умножения на 100 для получения толщины в микрометрах (мкм).
  Также среднюю толщину можно вычислить непосредственно из тока и времени, используя уравнение:
  T = (12.294*It)/S,
  Где T — средняя толщина (мкм), 
  S — площадь, подвергаемая электролитическому осаждению (дм²), 
  I — ток, протекающий через гальваническую ванну, в амперах,
  t — время протекания тока, в часах.
  Толщину покрытия можно измерить с помощью специальных приборов - толщинометров. 
  От толщины покрытия и состояния поверхности до нанесения будет зависеть коррозионная стойкость изделия. Минимальные требования к толщине могут варьироваться от 5 мкм, если никель используется в качестве подслоя перед нанесением других покрытий, и до 125 мкм для применения в условиях интенсивной коррозии.
• Подготовка поверхности
  Перед никелированием поверхность детали готовят, чтобы удалить загрязнения, масла, ржавчину или окислы, которые могут помешать процессу нанесения покрытия.
  Механическая обработка требуется для удаления неровностей, царапин и заусенцев. Для механической обработки используется шлифование, полирование, галтовка, пескоструйная обработка. Выбор способа зависит от состояния поверхности детали, требований к внешнему виду и размеров.
  Химическая обработка. 
  Обезжиривание — удаление масел и жиров; часто проводится с использованием щелочных растворов. 
  Активация поверхности — удаление оксидных плёнок. Может выполняться в растворе соляной кислоты (HCl) или серной кислоты (H₂SO₄), которые удаляют оксиды металлов.
   
• Электролит никелирования
  Большинство растворов для никелирования, особенно используемых для декоративного покрытия, основаны на рецептуре, разработанной профессором Оливером П. Уоттсом в 1916 году. Так называемый "электролит Уоттса" готовится на основе борной кислоты, сульфата и хлорида никеля.
   
• Роль блескообразователей и выравнивающих добавок
  Блескообразователи в комбинации с выравнивающими добавками способствуют образованию блестящих покрытий с хорошей пластичностью и выравнивающими свойствами в широком диапазоне плотностей тока. Эти добавки, как правило, присутствуют в электролите в очень низких концентрациях и расходуются при электролизе, поэтому их необходимо регулярно пополнять для поддержания желаемой яркости.
   
• Аноды
  Основные функции никелевых анодов:
  - Проведение электрического тока к электролиту.
  - Восполнение ионов никеля в растворе.
  - Равномерное распределение тока по поверхности катода.
  Наилучшими вариантами являются никелевые пластины марки НПА или Н1. Площадь поверхности анодов должна обязательно быть больше площади никелируемого изделия.
   
• Контроль процесса
  Плотность тока должна находиться в корректном рабочем диапазоне для получения качественных покрытий с равномерной поверхностью, без подгорания или образования дендритов.
  - Температура. Изменения температуры могут влиять на характеристики никелирования и других технологических процессов. В частности, температура может влиять на блеск, рассеивающую способность, пластичность, твердость и внутренние напряжения.
  - pH. В случае растворов  никелирования pH оказывает большое влияние на характеристики электролита. pH может влиять на блеск покрытия, воздействие содержащихся примесей, рассеивающую способность, напряжение, а также физические свойства осадка.
  - Фильтрация. Загрязняющие частицы могут попадать в раствор от обрабатываемых деталей, нечистых химикатов, из воздуха и т.д. Для наилучшего качества покрытия важно устранить как можно больше источников загрязнений и периодически фильтровать раствор. В большинстве случаев для фильтрации раствора подойдут полипропиленовые фильтры, предназначенные для удаления частиц размером от 5 до 15 микрон.
  
  Нанесение никеля является одной из ключевых процедур при подготовке изделия под целевое финишное покрытие и широко используется в гальванике.