Учебно-методическое пособие «Защита материалов от коррозии», страница 31

1.  Реакции химического осаждения покрытий протекают только на поверхности металлов, являющихся хорошими катализаторами реакций гидрогенизации и дегидрогенизации.

2.  В ходе почти всех процессов химического восстановителя выделяется водород.

3.  Скорость химического восстановления всегда увеличивается с повышением рН раствора (за исключением борсодержащих систем).

Скорость нанесения покрытий методом химического восстановления можно определить по величине тока, соответствующего величине смешанного потенциала. Нестабильность раствора устраняется введением стабилизирующих добавок, к ним относятся ионы Рb⁺², Sn⁺², неорганические соединения S, Те, Se, Ti, кислородосодержащие соединения Н₂О₂, MоО₃.

Химическое осаждение металла применяют в качестве твердых, износостойких и антикоррозионных систем в машино- и приборостроении, нефтяной и газовой промышленности, судостроении, химической, полиграфической и текстильной промышленности. В электронике и радиотехнике покрытия, полученные методом химического восстановления, применяют при изготовлении печатных схем, волноводов, шаблонов, для получения пленок, обладающих специфическими магнитными свойствами для звуко- и видеозаписывающих устройств. Покрытия Ni–B, (содержат В < 1%) могут заменить покрытия из золота и других драгоценных металлов. Химические покрытия более экономичны, чем электрохимические и получение покрытий менее трудоемко.

Химическое никелирование.

Основой процесса химического никелирования является реакция восстановления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия. Осажденное покрытие имеет полублестящий металлический вид, мелкозернистую структуру и является сплавом никеля с фосфором. Содержание фосфора в осадке находится в пределах 4¸6 % для щелочных и 8¸10 % для кислых растворов.

После термообработки при 300¸400°C твердость никель-фосфорного покрытия возрастает до 900¸1000 кг/мм² и увеличивается прочность сцепления. Никель-фосфорное покрытие можно применять для покрытия деталей сложного профиля, внутренней поверхности трубок и змеевиков, для равномерного покрытия деталей с точными размерами, для повышения износостойкости трущихся поверхностей и деталей, подвергающихся температурным воздействиям. Никель-фосфорному покрытию подвергаются детали из черных сплавов и металлов, меди, алюминия и никеля.

Метод не пригоден для осаждения на свинце, цинке, кадмии и олове.

Восстановление никеля с помощью гипофосфита происходит посредством атомарного водорода, выделяющегося в результате взаимодействия гипофосфита с водой и присоединения иона OH^- от молекулы воды на месте разрыва связи Р-Н в молекуле гипофосфита натрия.

H₂O Û H⁺ + OH^-

H₂PO₂^- + OH^- ® H₂PO₃^- + H_адс + e

Электрон от аниона гипофосфита передаётся иону водорода и превращает его в атомарный водород:

H⁺ + e ® H; H + H ® H₂

Суммарное уравнение реакции гипофосфита с водой:

H₂PO₂^- + H₂O ® H₂PO₃^- + H₂

Ni⁺² + 2e ® Ni

Суммарное уравнение реакции восстановления ионов никеля гипофосфитом:

Ni⁺² + 4H₂PO₂^- + H₂O +2e ® Ni + 4H₂PO₃^- + H₂

Одновременно с восстановлением никеля происходит восстановление фосфора из ионов H₂PO₂^- до элементарного состояния

H₂PO₂^- + e ® P + 2OH^-;

2H₂PO₂^- + e ® H₂PO₃^- + P + OH^- + H

Процесс восстановления гипофосфитом натрия является автокаталитическим. При осаждении никеля восстановление его может происходить не только на поверхности металла, но и в виде порошка в объёме раствора.

Осаждение никеля из щелочных растворов

Щелочные растворы характеризуются высокой устойчивостью, простотой корректировки, отсутствием склонности к бурному и мгновенному выпадению порошкообразного никеля и возможностью их длительной эксплуатации без замены.

Таблица 4.1. Состав щелочного раствора для химического никелирования: