Температура и перемешивание

Увеличение температуры в заданных пределах способствует уменьшению внутреннего напряжения и увеличению блеска покрытий. Оптимальной считается температура 50-60 °С.

 

При увеличении температуры выход по току никеля возрастает так как вследствие ускорения процесса диффузии снижается поляризация - потенциал осаждения никеля становится более положительным. Перенапряжение водорода при этом изменяется незначительно.

Такое же влияние оказывает и перемешивание раствора, которое необходимо вести постоянно очищенным от масла и других примесей сжатым воздухом из расчета 10л/дм катодной штанги в минуту.

 

Вместо перемешивания воздухом можно использовать циркуляцию. В этом случае систему циркуляции можно оснастить фильтрами либо кассетами с активированным углем (метод применяется на ОАО "Уральский приборостроительный завод", причем электролит в этом случае можно делать на простой водопроводной воде).

Кислотность электролита (рН)

Ионы никеля в электролите окружены оболочкой из дипольных молекул воды. В двойном электрическом слое часть молекул воды отрывается. Дегидратация последних молекул воды требует затрат энергии, что проявляется ростом перенапряжения, называемого химической поляризацией. При этом равновесный потенциал никеля даже при малых плотностях тока становится отрицательным. При низких значениях рН<1-2 никель почти не осаждается и на катоде выделяется водород. По мере увеличения рН потенциал выделения водорода становится более отрицательным и на катоде создаются условия для совместного выделения водорода и никеля. При этом доля выделения водорода тем меньше, чем выше рН.  При высоких значениях рН вести осаждение никеля нельзя, так как начинается гидролиз. Продукты гидролиза (оксид и гидроксид никеля), внедряясь в покрытие, способствуют удержанию пузырьков водорода на поверхности катода, поэтому осажденный никель становится пористым, шероховатым и темным. При очень высоких значениях рН невооруженным глазом можно заметить на деталях зеленый осадок нерастворимых солей никеля.

Твердые, напряженные осадки получаются при рН >5,5, особенно при температуре ниже 20 °С. Повышение температуры приводит к некоторому снижению внутренних напряжений. Осадки, полученные при низких значениях рН, более мягки и эластичны.

 

При никелировании чаще всего применяют электролиты с рН 4,5-5,5. Такие электролиты имеют высокую рассеивающую способность, а осадки  из них получаются мелкокристаллическими.

 

Никелевые электролиты устойчивы в работе и при соблюдении режима работы и систематической очистке от вредных примесей могут использоваться в течение нескольких лет.

Плотность и форма тока

Увеличение плотности тока в заданных пределах способствует уменьшению внутреннего напряжения и увеличению блеска покрытий. Рабочий интервал плотностей тока тем шире, чем выше температура. Следует помнить, что при значительном завышении плотности тока покрытие из мелкокристаллического (компактного) переходит в дендритное (порошкообразное) из-за нарушения устойчивости плоского фронта роста осадка. В сульфатном электролите без добавок средняя оптимальная плотность тока равняется 2-3 А/дм², при введении блескообразователей - свыше 4А/дм².

 

Перспективным сегодня является применение нестационарных режимов электролиза и ультразвука. Никелирование с реверсированием тока и воздействием ультразвука проводят в сульфатных электролитах. Никель может пассивироваться при анодной поляризации, поэтому осаждение проводят короткими анодными импульсами или прерывистым током. Реверсирование и прерывание тока обеспечивает получение покрытий с незначительной пористостью, малыми внутренними напряжениями и высокими защитными свойствами.

Положительное влияние оказывает последовательное применение асимметричного и постоянного тока. Осаждение постоянным током позволяет повысить блеск и твердость никелевых покрытий. Режим чередования тока τ_пост/ τ_{асимметр} = 1:3 - 1:2.

Электроосаждение никеля импульсным током дает возможность получить зеркально-блестящие покрытия из обычных электролитов никелирования без применения блескообразующих добавок. Плотность тока в импульсе 25А/дм². Полный период 0,02с, частота 50 Гц, длительность импульса 4 мс.

 

Наложение ультразвука, а также совместное применение ультразвука и реверсированного тока позволяют существенно интенсифицировать процесс электроосаждения. При этом повышается допустимая плотность тока осаждения, из электролитов обычного состава получаются светлые, прочные и практически беспористые осадки при весьма малых толщинах покрытия, одновременно улучшается блеск покрытий, снижаются внутренние напряжения.

 

Для электролита с добавкой 2,2-4,0 г/л фторида натрия можно применять режим осаждения с полным периодом 1,1с, катодным периодом 1,0с, анодным периодом 0,1с, плотностью тока 10А/дм² и температурой 50-60 ⁰С.

 

Для применения нестационарных режимов электролиза необходимо использовать выпрямители со специальными функциями. Такие функции есть, например, у некоторых аппаратов "Пульсар","Flex Kraft" и других.