Осаждение никелевых покрытий из электролитов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Осаждение никелевых покрытий из электролитов

П.П. Строкач, Н.П. Яловая, В.А. Халецкий, С.В. Басов, Э.А. Тур

Брест, БрГТУ

Химическое никелирование основано на восстановлении ионов никеля до металла в соответствующих растворах. Основным преимуществом химического никелирования является возможность нанесения равномерного осадка на сложнопрофилированные изделия.

Для химического никелирования можно применять кислые и щелочные растворы, причем первые, как правило, обладают повышенной производительностью (до 30 мкм/ч).

Предварительная подготовка образцов для никелирования включает обезжиривание и травление. Основными трудностями, которые препятствуют широкому применению химического никелирования, являются: изменение состава электролита во времени, в результате чего уменьшается концентрация ионов никеля, накопление слаборастворимых продуктов восстановления никеля и выпадение их в осадок, что приводит к снижению скорости восстановления никеля вплоть до полного прекращения процесса. По этой причине хорошие по качеству химические никелевые покрытия получают только из свежеприготовленных растворов электролитов.

Микротвердость покрытий, полученных химическим никелированием, колеблется в пределах 400-600 кг/мм2. Отпуск химических никелевых покрытий при температуре 350-400єС способствует повышению твердости осадка до 900-1000 кг/мм2. Износостойкость таких покрытий конкурирует с износостойкостью электролитического хрома.

Таблица 1 - Состав электролитов, использованных для осаждения никелевых покрытий

Нами были проведены исследования по осаждению никелевых покрытий из электролитов, составы которых приведены в таблице 1.

Осаждение никеля на алюминиевые подложки осуществляли без нанесения предварительных промежуточных цинковых слоёв.

Качество покрытия в значительной степени определяется предварительной подготовкой основания. Подготовка поверхности алюминия осуществлялась предварительной обработкой поверхности в 10%-ном растворе гидроксида натрия при температуре 60°С в течение 15 с. При этом происходит травление поверхности алюминия с бурным выделением пузырьков водорода, очищающих металл от поверхностных загрязнений. После этого подложки немедленно промывали в холодной дистиллированной воде и осветляли в 15%-ном растворе азотной кислоты при температуре 20°С. Для сравнения осаждение покрытий осуществляли на образцы с минимальной обработкой поверхности (4%-ный раствор NaOH при 20°С в течение 10 сс последующим промыванием в дистиллированной воде).

Осаждение покрытий осуществляли при температуре 60°С, плотность тока составляла 0,2 А/дм2. Для предотвращения питтинга подложки периодически встряхивали.

Дополнительно в состав электролита при интенсивном механическом перемешивании вводили мелкодисперсный диоксид кремния Aerosil 200 (Evonik) в количестве 2 г/л. Характеристики диоксида кремния приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Свойства мелкодисперсного диоксида кремния

В результате никелирования образцов с упрощённой формой подготовки поверхности были получены следующие результаты. При малом времени осаждения в электролите №1 на начальных стадиях формирования покрытия (4,05 мг/см2) наблюдаются круглые пятна (до1 мм), где осаждение никеля не происходит. При увеличении времени электролиза (9,35 мг/см2) образуется матовое покрытие с сильным питтингом. При ещё большем времени электролиза (48,41 мг/см2) образуется матовое покрытие с умеренным питтингом с неудовлетворительной адгезией к алюминию: покрытие отслаивается с поверхности в виде фольги. Выход по току для полученных образцов составляет 87-92%. В силу неудовлетворительного внешнего вида данные образцы коррозионным испытания не подвергали. Фотографии полученных покрытий приведены на рисунке 1.

Образцы, полученные при обработке поверхности алюминия с помощью гидроксида натрия и азотной кислоты, показали следующие результаты. На начальных стадиях осаждения формируется матовое покрытие в электролите №1 (9,41 мг/см2) и чуть менее матовое покрытие в электролите №2 (8,68 мг/см2). Несмотря на интенсивное встряхивание образцов в процессе осаждения на краях поверхности заметен незначительный питтинг. Выход по току для полученных образцов составляет 88-92%.

Покрытия, полученные при введении в электролит мелкодисперсного диоксида кремния более матовые, чем аналогичные покрытия, полученные из чистых электролитов, что можно объяснить включением частиц SiO2 в гальванический слой никеля. Выход по току для полученных образцов составляет 92-94%, что несколько выше, чем для чистых никелевых покрытий, что также может быть частично объяснено увеличением массы покрытия за счёт диоксида кремния.

а

б

в

а - слой никеля4,05 мг/см2;

б - слой никеля 9,35 мг/см2;

в - слой никеля 48,41 мг/см2.

Рисунок 1 - Фотографии дефектной поверхности никелевых покрытий при неудовлетворительной обработке поверхности

На второй стадии была исследована коррозионная стойкость полученных образцов. В качестве сред для испытания были выбраны растворы 0,1 М соляной кислоты, 0,1 М гидроксида натрия и дистиллированная вода. Время выдержки образцов составило 24 ч, после чего была произведена оценка изменения их внешнего вида. Результаты испытания приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Оценка внешнего вида никелевых покрытий после коррозионных испытаний

никелевый покрытие электролит

Таким образом, в результате проведенных исследований по осаждению никелевых покрытий нами было установлено, что никелевые покрытия, осаждённые в присутствии микрочастиц SiO2, демонстрируют незначительное улучшение коррозионной стойкости по сравнению с образцами из чистого никеля.

Размещено на Allbest.ru