Практическая часть. Получение никелевого покрытия электрохимическим методом.

Никелевые покрытия применяются для защиты металлов и сплавов от коррозии и для изготовления художественных изделий.

Нормальный электродный потенциал никеля E^o(Ni/Ni²⁺) = –0.25 В. Однако в атмосферных условиях благодаря образованию пассивной пленки никель длительное время сохраняет свой блеск.

В контакте с железом (Е^o(Fe/Fe²⁺)= –0.44) никель служит катодом, поэтому он защищает железо чисто механически. При наличии пор и других нарушений покрытия довольно быстро развивается коррозия железа, приводящая к отслаиванию никеля. Для уменьшения пористости никелевого покрытия и увеличения прочности сцепления его со сталью на последнюю предварительно наносят тонкий слой меди.

Существует много рецептов приготовления электролитов для получения никелевых покрытий. Наиболее распространены ванны на основе сульфата никеля. Для увеличения электропроводности в электролит добавляют сульфаты натрия и магния. Для повышения стабильности рН раствора в него водят борную кислоту или ацетат натрия. Для лучшего растворения никелевых анодов в электролит вводят в небольших количествах ионы хлора (хлорид натрия, хлорид калия и хлорид никеля).

На работу электролита при никелировании большое влияние оказывает рН раствора. В сильнокислых растворах выделение никеля вообще не происходит, и на катоде выделяется только водород. Если же рН раствора будет превышать 6.3, то из электролита начинает выпадать гидроксид никеля (Ni(OH)₂) и покрытия становятся темными. На практике рН никелевой ванны выдерживается в интервале от 4 до 6.3. При рН = 4 покрытия получаются блестящими, но они сравнительно плохо сцеплены с металлом и содержат большое количество пор и трещин.

При нормальной работе ванны убыль никеля из электролита должна восполняться за счет растворения никелевого анода. Однако нормальное растворение никелевого анода часто нарушается вследствие поляризации. Внешним признаком ухудшения растворимости анода является потемнение пластин и выделение на них пузырьков кислорода.

Электролиты для никелирования весьма чувствительны к загрязнениям, особенно ионами меди, цинка и железа. Поэтому содержание примесей в солях, применяемых для приготовления электролита, должно быть минимальным.

Оборудование и материалы.

1. Стеклянный электролизер

2. Реостат на 8–10 Ом

3. Амперметр постоянного тока на 5–8 А

4. Вольтметр постоянного тока на 5–10 В

5. Выпрямитель или батарея аккумуляторов на 10 В

6. Стальные электроды

7. Никелевые электроды

8. Электролит для никелирования состава: сульфат никеля 150–200 г/дм³; сульфат натрия 70 г/дм³; сульфат магния 10 г/дм³; борная кислота 30 г/дм³; хлорид натрия 5 г/дм³.

9. Весы лабораторные общего назначения

Никелирование складывается из следующих операций:

– подготовка поверхности металла или сплава;

– собственно никелирование;

– полировка никелевого покрытия.

1. Подготовка поверхности железного катода.

Предварительно нужно при помощи штангенциркуля или линейки измерить геометрические размеры катода (пластинки) в дм и рассчитать ее площадь. Пластинки железа необходимо зачистить крупной, а затем мелкой наждачной шкуркой. При переходе к более мелким номерам необходимо полностью сошлифовать царапины, оставшиеся от более крупных номеров шкурок.

Для получения ровного блестящего покрытия пластинку после шлифовки полируют порошком оксида хрома или алюминия, который наносится на сукно, набитое на деревянный брусок. Для обезжиривания пластинку натирают гидроксидом кальция, нанесенным на зубную щетку. Пасту удаляют дистиллированной водой и щеткой, удерживая пластинку пинцетом. После обезжиривания пластинку ополаскивают дистиллированной водой, помещают примерно на 1 минуту в 3–5 процентный раствор серной кислоты. При кратковременном травлении железа кислотой на поверхности выявляется кристаллическая структура железа, вследствие чего улучшается контакт покрытия с железом. Пластинку снова промывают водой, высушивают и взвешивают.