Хімічне нікелювання, Захисні покриття металів.
Поряд із широко застосовуваним електролітичним нікелюванням останнім часом велика увага приділяється хімічному нікелюванню, яке здійснюється без електричного струму - за допомогою хімічного відновника. Принципово здатність гіпофосфористої кислоти відновлювати метали з розчинів їх солей була відома ще в середині минулого століття, проте промисловий метод хімічного нікелювання був розроблений у середині сорокових років цього століття. Головною відмінністю процесу є можливість нанесення рівномірних по товщині покриттів на будь-які ділянки виробів складного профілю. Нікелеві покриття, відновлені гіпофосфітом, містять близько 15% фосфору і за своїми фізико-хімічними властивостями суттєво відрізняються від електроосадженого нікелю, що не містить фосфору. Хімічно відновлений нікель відрізняється високою корозійною стійкістю та твердістю, яка може бути значно підвищена внаслідок термічної обробки.
Відновлення нікелю гіпофосфітом може бути реакцією: NiCl2 + NaH2PO2 + H2O + Ni + NiH2PO3 + 2НCl.
Одночасно відбувається гідроліз гіпофосфіту з виділенням водню NaH2PO2 + H2O → NaH2PO3 + H2.
Виділення нікелю гіпофосфітом мимовільно протікає на нікелі, кобальті, паладії, залозі та алюмінію. На інших металах, наприклад міді, потрібно попереднє нанесення тонкого шару нікелю контактним методом або паладію методом занурення на кілька секунд виробів підкислений розчин хлористого паладію. Такі метали як свинець, кадмій, цинк, олово, вісмут і сурма не вдається хімічно нікелювати навіть при використанні цих методів.
Швидкість утворення нікелевого покриття сильно залежить відтемператури розчину: при 98 ° С за 30 хв товщина покриття дорівнює приблизно 10 мкм. В сильній мірі швидкість процесу визначається кислотністю, різко падаючи в міру підвищення вмісту вільної кислоти. Так як при взаємодії нікелевої солі з гіпофосфітом звільняється кислота, то необхідно буферувати розчин з таким розрахунком, щоб рН підтримувати в межах 5,0-5,5. Найменше поширення мають розчини зі лужною реакцією, у яких рН підтримується лише на рівні 8,5—9. Такі розчини, зокрема, іноді використовують для хімічного нікелювання алюмінієвих деталей.
Таким чином, склади нікелевих розчинів складаються з трьох компонентів: 30 г/л нікелевої солі (NiCl2·6H2O або NiSO4·7H2O), 10 г/л гіпофосфіту натрію (NaH2·РO2·10H2O) та 10 г/л оцтовокислого натрію або якийсь інший буферної солі.
Гіпофосфіт не повністю використовується для відновлення металевого нікелю, більша частина його розкладається водою з виділенням водню. Залежно від співвідношення поверхні, що покривається, і об'єму розчину, а також від деяких інших умов проведення процесу ступінь корисного використання гіпофосфіту може коливатися, проте в середньому коефіцієнт використання гіпофосфіту приймають рівним 40%.
Твердість хімічно відновленого нікелю підвищується після 10-15 хв. нагрівання при температурі 400° до 800 кгс/мм 2 . Нагрів при більш високій температурі призводить до зниження твердості до початкової, яка все ж трохи вище твердості електролітично обложеного нікелю.
Головною перевагою хімічно відновленого нікелю є рівномірне розподілення його на ділянках виробів такого складного профілю, для яких електролітичне нікелювання пов'язане часом з непереборними труднощами. Але поряд із цимгідністю, хімічно обложений нікель відрізняється крихкістю і в товщинах, що перевищують 10 мкм, викришується при згинанні або ударі. Очевидно, із цим пов'язане також недостатнє зчеплення хімічно відновленого нікелю в товщинах близько 20-30 мкм. Завдяки високій твердості термічно обробленого хімічного нікелю та низького коефіцієнта тертя, вироби, піддані хімічному нікелюванню, добре опираються зносу при терті.
Пористість покриттів із хімічно відновленого нікелю приблизно така ж, як у гальванічного нікелю, а хімічна стійкість дещо більша.
Після попереднього занурення в розчини хлористого паладію та дволористого олова є можливим хімічним методом покривати нікелем неметалеві вироби з кварцу, ультрапорцеляни, п'єзо-кераміки, германію, кремнію, текстоліту та ін.