Химическое никелирование

Наряду с широко применяемым электролитическим никелированием в последнее время большое внимание уделяется химическому никелированию, осуществляемому без электрического тока — при  помощи химического восстановителя. Принципиально способность гипофосфористой кислоты восстанавливать металлы из растворов их солей была известна еще в середине прошлого столетия, однако промышленный метод химического никелирования был разработан в середине сороковых годов текущего столетия. Главной отличительной особенностью процесса является возможность нанесения равномерных по толщине покрытий на любые участки изделий сложного профиля. Никелевые покрытия, восстановленные гипофосфитом, содержат около 15% фосфора и по своим физико-химическим свойствам существенно отличаются от электроосажденного никеля, не содержащего фосфора. Химически восстановленный никель отличается высокой коррозионной стойкостью и твердостью, которая может быть значительно повышена в результате термической обработки.

Восстановление никеля гипофосфитом может быть представлено реакцией:
NiCl₂ + NaH₂PO₂ + H₂O + Ni + NiH₂PO₃ + 2НCl.

Одновременно происходит гидролиз гипофосфита с выделением водорода
NaH₂PO₂ + H₂O → NaH₂PO₃ + H₂.

Выделение никеля гипофосфитом самопроизвольно протекает на никеле, кобальте, палладии, железе и алюминии. На других металлах, например меди, требуется предварительное нанесение тонкого слоя никеля контактным методом или палладия методом погружения на несколько секунд изделий в подкисленный раствор хлористого палладия. Такие металлы, как свинец, кадмий, цинк, олово, висмут и сурьма не удается химически никелировать даже при использовании этих методов.

Скорость образования никелевого покрытия в сильной степени зависит от температуры раствора: при 98° С за 30 мин толщина покрытия равна примерно 10 мкм. В сильной степени скорость процесса определяется кислотностью, резко падая по мере повышения содержания свободной кислоты. Так как при взаимодействии никелевой соли с гипофосфитом освобождается кислота, то необходимо раствор буферировать с таким расчетом, чтобы рН поддерживать в пределах 5,0—5,5. Меньшее распространение имеют растворы со щелочной реакцией, в которых рН поддерживается на уровне 8,5—9. Такие растворы, в частности, иногда используют для химического никелирования алюминиевых деталей.

Таким образом, составы никелевых растворов состоят из трех компонентов: 30 г/л никелевой соли (NiCl₂·6H₂O или NiSO₄·7H₂O), 10 г/л гипофосфита натрия (NaH₂·РO₂·10H₂O) и 10 г/л уксуснокислого натрия (CH₃COONa) или какой-нибудь другой буферной соли.

Гипофосфит не полностью используется для восстановления металлического никеля, большая его часть разлагается водой с выделением водорода. В зависимости от соотношения покрываемой поверхности и объема раствора, а также от некоторых других условий проведения процесса степень полезного использования гипофосфита может колебаться, однако в среднем коэффициент использования гипофосфита принимают равным 40%.

Твердость химически восстановленного никеля повышается после 10—15-мин. нагрева при температуре 400° С до 800 кгс/мм². Нагрев при более высокой температуре приводит к снижению твердости до начальной, которая все же несколько выше твердости электролитически осажденного никеля.

Главным достоинством химически восстановленного никеля является равномерное распределение его на участках изделий такого сложного профиля, для которых электролитическое никелирование сопряжено порой с непреодолимыми трудностями. Но наряду с этим достоинством, химически осажденный никель отличается хрупкостью и в толщинах, превышающих 10 мкм, выкрошивается при изгибе или ударе. По-видимому, с этим связано также недостаточное сцепление химически восстановленного никеля в толщинах порядка 20—30 мкм. Благодаря высокой твердости термически обработанного химического никеля и низкого коэффициента трения, изделия, подвергнутые химическому никелированию, хорошо сопротивляются износу при трении.

Пористость покрытий из химически восстановленного никеля примерно такая же, как у гальванического никеля, а химическая стойкость несколько больше.

После предварительного погружения в растворы хлористого палладия и двухлористого олова представляется возможным химическим методом покрывать никелем неметаллические изделия из кварца, ультрафарфора, пьезо-керамики, германия, кремния, текстолита и др.