Von Hand zu Hause vernickeln. Warum ist eine chemische Vernickelung notwendig? Für Kupfer und seine Legierungen

Vernickeln wird im Maschinenbau, im Instrumentenbau und in anderen Branchen eingesetzt. Nickel wird zur Beschichtung von Teilen aus Stahl und Nichteisenmetallen verwendet, um sie vor Korrosion zu schützen, dekorative Oberflächen zu verleihen und die Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Verschleiß zu erhöhen. Aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit in alkalischen Lösungen werden Nickelbeschichtungen zum Schutz chemischer Apparate vor alkalischen Lösungen eingesetzt. IN Nahrungsmittelindustrie Nickel kann Zinnbeschichtungen ersetzen. Das Verfahren der Schwarzvernickelung hat sich in der optischen Industrie weit verbreitet.
Bei der elektrochemischen Abscheidung von Nickel auf der Kathode laufen zwei Hauptprozesse ab: Ni 2+ + 2e - → Ni und 2H + + 2e - → H 2 .
Durch die Entladung von Wasserstoffionen nimmt deren Konzentration in der Kathodenschicht ab, d. h. der Elektrolyt wird alkalisiert. Dabei können basische Nickelsalze entstehen, die die Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Nickelbeschichtung beeinflussen. Die Freisetzung von Wasserstoff verursacht auch Lochfraß, ein Phänomen, bei dem Wasserstoffblasen, die auf der Kathodenoberfläche verbleiben, die Entladung von Nickelionen an diesen Stellen verhindern. Es bilden sich Gruben auf der Beschichtung und das Sediment verliert seinen Halt dekorativer Look. Im Kampf gegen Lochfraß werden Stoffe eingesetzt, die die Oberflächenspannung an der Grenzfläche Metall-Lösung reduzieren.
Nickel wird bei der anodischen Auflösung leicht passiviert. Bei der Passivierung der Anoden im Elektrolyten sinkt die Konzentration der Nickelionen und die Konzentration der Wasserstoffionen steigt schnell an, was zu einem Abfall der Stromausbeute und einer Verschlechterung der Qualität der Ablagerungen führt. Um eine Passivierung der Anoden zu verhindern, werden Aktivatoren in die Elektrolyte zur Vernickelung eingebracht. Solche Aktivatoren sind Chloridionen, die in Form von Nickelchlorid oder Natriumchlorid in den Elektrolyten eingebracht werden.

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Sulfatelektrolyte zur Vernickelung

Am häufigsten werden Sulfat-Nickel-Elektrolyte verwendet. Diese Elektrolyte sind betriebsstabil, bei ordnungsgemäßem Betrieb können sie mehrere Jahre ersatzlos verwendet werden. Die Zusammensetzung einiger Elektrolyte und Vernickelungsarten:

Verbindung	Elektrolyt Nr. 1	Elektrolyt Nr. 2	Elektrolyt Nr. 3
Nickelsulfat		280-300	400-420
Natriumsulfat	50-70	-	-
Magnesiumsulfat	30-50	50-60	-
Borsäure	25-30	25-40	25-40
Natriumchlorid	5-10	5-10	-
Natriumfluorid	-	-	2-3
Temperatur, °C	15-25	30-40	50-60
Stromdichte. A/dm 2	0,5-0,8	2-4	5-10
pH-Wert	5,0-5,5	3-5	2-3

Um die elektrische Leitfähigkeit der Lösung zu erhöhen, werden Natriumsulfat und Magnesiumsulfat in den Elektrolyten eingebracht. Die Leitfähigkeit von Natriumlösungen ist höher, aber in Gegenwart von Magnesiumsulfat werden leichtere, weichere und leicht polierbare Niederschläge erhalten.
Nickelelektrolyt reagiert sehr empfindlich auf selbst kleine Änderungen des Säuregehalts. Um den pH-Wert innerhalb der erforderlichen Grenzen zu halten, müssen Pufferverbindungen verwendet werden. Borsäure wird als solche Verbindung verwendet, die eine schnelle Änderung des Säuregehalts des Elektrolyten verhindert.
Um die Auflösung der Anoden zu erleichtern, werden Natriumchloridsalze in das Bad eingebracht.
Zur Herstellung von Sulfatelektrolyten muss die Vernickelung in separaten Behältern gelöst werden heißes Wasser alle Komponenten. Nach dem Absetzen werden die Lösungen in ein Arbeitsbad filtriert. Die Lösungen werden gemischt, der pH-Wert des Elektrolyten überprüft und gegebenenfalls mit einer 3 %igen Natronlauge oder einer 5 %igen Schwefelsäurelösung korrigiert. Anschließend wird der Elektrolyt mit Wasser auf das erforderliche Volumen eingestellt. Bei Vorhandensein von Verunreinigungen muss der Elektrolyt vor Inbetriebnahme untersucht werden, da Nickelelektrolyte äußerst empfindlich gegenüber organischen und anorganischen Fremdverunreinigungen sind.
Mängel beim Betrieb des Glanznickelelektrolyten und Methoden zu deren Beseitigung sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1. Betriebsstörungen von Nickelsulfat-Elektrolyten und Methoden zu deren Beseitigung

Defekt	Fehlerursache	Abhilfe
Nickel fällt nicht aus. Reichliche Freisetzung von Wasserstoff	Niedriger pH-Wert	Stellen Sie den pH-Wert mit 3 %iger Natriumhydroxidlösung ein
Teilweise vernickelt	Schlechte Entfettung der Teile	Verbessern Sie Ihre Vorbereitung
	Falsche Position der Anoden	Verteilen Sie die Anoden gleichmäßig
	Teile schirmen sich gegenseitig ab	Ändern Sie die Anordnung der Teile im Bad
Die Beschichtung hat graue Farbe	Das Vorhandensein von Kupfersalzen im Elektrolyten	Elektrolyt vom Kupfer reinigen
Spröde, rissige Beschichtung		Behandeln Sie den Elektrolyten mit Aktivkohle und bearbeiten Sie ihn mit Strom
	Das Vorhandensein von Eisenverunreinigungen	Elektrolyt vom Eisen reinigen
	Niedriger pH-Wert	pH-Wert anpassen
Lochfraßbildung	Elektrolytverunreinigung organische Verbindungen	Berechnen Sie den Elektrolyten
	Termin bei niedrigem pH-Wert	pH-Wert anpassen
	Schwaches Mischen	Verbessern Sie das Mischen
Auf der Beschichtung erscheinen schwarze oder braune Streifen	Das Vorhandensein von Zinkverunreinigungen	Elektrolyt vom Zink reinigen
Bildung von Dendriten an den Kanten von Teilen	Hohe Stromdichte	Stromdichte reduzieren
Bildung von Dendriten an den Kanten von Teilen	Übermäßig langer Vernickelungsprozess	Bringen Sie eine Kupferzwischenschicht an oder verkürzen Sie die Elektrolysezeit
Anoden mit brauner oder schwarzer Folie bedeckt	Hohe Anodenstromdichte	Vergrößern Sie die Oberfläche der Anoden
Anoden mit brauner oder schwarzer Folie bedeckt	Geringe Konzentration an Natriumchlorid	2-3 g/l Natriumchlorid hinzufügen

Bei der Vernickelung werden sowohl warmgewalzte als auch nicht passivierte Anoden verwendet. Anoden werden auch in Form von Platten (Karten) verwendet, die in ummantelte Titankörbe eingelegt werden. Kartenanoden tragen zur gleichmäßigen Auflösung von Nickel bei. Um eine Verunreinigung des Elektrolyten durch Anodenschlamm zu vermeiden, sollten Nickelanoden in Stoffhüllen eingeschlossen werden, die mit einer 2-10 %igen Salzsäurelösung vorbehandelt werden.
Das Verhältnis der Anodenoberfläche zur Kathode beträgt bei der Elektrolyse 2:1.
Die Vernickelung von Kleinteilen erfolgt in Glocken- und Trommelbädern. Beim Vernickeln in Glockenbädern wird ein erhöhter Gehalt an Chloridsalzen im Elektrolyten verwendet, um eine Passivierung der Anoden zu verhindern, die aufgrund einer Diskrepanz zwischen der Oberfläche der Anoden und der Kathoden auftreten kann, wodurch die Nickelkonzentration sinkt im Elektrolyten sinkt und der pH-Wert sinkt. Es können solche Grenzen erreicht werden, bei denen die Nickelabscheidung ganz aufhört. Ein Nachteil beim Arbeiten in Glocken und Trommeln ist auch eine starke Verschleppung des Elektrolyten mit Teilen aus den Bädern. Die spezifischen Verlustraten liegen hier zwischen 220 und 370 ml/m 2 .

Glanznickel-Elektrolyte

Zur schützenden und dekorativen Veredelung von Teilen werden häufig glänzende und spiegelnde Nickelbeschichtungen verwendet, die direkt aus Elektrolyten mit aufhellenden Zusätzen hergestellt werden. Elektrolytzusammensetzung und Vernickelungsmodus:

Nickelsulfat – 280–300 g/l
Nickelchlorid – 50–60 g/l
Borsäure – 25–40 g/l
Saccharin 1-2 g/l
1,4-Butyndiol – 0,15–0,18 ml/l
Phthalimid 0,02–0,04 g/l
pH = 4-4,8
Temperatur = 50-60°C
Stromdichte = 3-8 A / dm 2

Um glänzende Nickelbeschichtungen zu erhalten, werden auch Elektrolyte mit anderen aufhellenden Zusätzen verwendet: Chloramin B, Propargylalkohol, Benzosulfamid usw.
Beim Auftragen einer brillanten Beschichtung ist eine intensive Durchmischung des Elektrolyten mit Druckluft, vorzugsweise in Kombination mit einem Schwenken der Kathodenstäbe, sowie eine kontinuierliche Filterung des Elektrolyten erforderlich.
Der Elektrolyt wird wie folgt hergestellt. In destilliertem oder entionisiertem heißem (80-90°C) Wasser werden Schwefelsäure und Nickelchlorid, Borsäure unter Rühren gelöst. Der mit Wasser in das Arbeitsvolumen gebrachte Elektrolyt wird einer chemischen und selektiven Reinigung unterzogen. Zur Entfernung von Kupfer und Zink wird der Elektrolyt mit Schwefelsäure auf pH 2-3 angesäuert, die Kathoden werden aufgehängt großes Gebiet aus Wellblech und arbeiten tagsüber bei einer Temperatur von 50-60 °C unter Vermischung mit Druckluft durch den Elektrolyten. Die Stromdichte beträgt 0,1-0,3 A/dm 2. Anschließend wird der pH-Wert der Lösung auf 5,0–5,5 eingestellt und anschließend Kaliumpermanganat (2 g/l) oder eine 30 %ige Wasserstoffperoxidlösung (2 ml/l) zugegeben.
Die Lösung wird 30 Minuten lang gerührt, 3 g/l werden zugegeben Aktivkohle, mit Schwefelsäure behandelt und den Elektrolyten 3-4 mit vermischen Druckluft. Die Lösung setzt sich 7–12 Stunden lang ab und wird dann in ein Arbeitsbad filtriert.
In den gereinigten Elektrolyten werden Aufheller eingebracht: Saccharin und 1,4-Butyndiol direkt, Phthalimid – zuvor in einer kleinen Menge auf 70-80 °C erhitztem Elektrolyten gelöst. Der pH-Wert wird auf den erforderlichen Wert eingestellt und mit der Arbeit begonnen . Der Verbrauch an Aufhellern bei der Elektrolyteinstellung beträgt: Saccharin 0,01-0,012 g/(A.h); 1,4-Butndiol (35 %ige Lösung) 0,7–0,8 ml/(A. h); Phthalimid 0,003–0,005 g/(A.h).
Mängel beim Betrieb des Glanznickelelektrolyten und Methoden zu deren Beseitigung sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2. Betriebsstörungen des Glanznickelelektrolyten und Methoden zu deren Beseitigung

Defekt	Fehlerursache	Abhilfe
Unzureichender Glanz der Beschichtung	Geringe Konzentration an Aufhellern	Aufheller einführen
Unzureichender Glanz der Beschichtung	Die angegebene Stromdichte und der pH-Wert werden nicht eingehalten	Stromdichte und pH-Wert anpassen
Dunkle Streichfarbe bzw dunkle Flecken	Der Elektrolyt enthält Verunreinigungen von Schwermetallen	Führen Sie eine selektive Reinigung des Elektrolyten bei niedriger Stromdichte durch
Lochfraß	Das Vorhandensein von Eisenverunreinigungen im Elektrolyten	Reinigen Sie den Elektrolyten und fügen Sie einen Anti-Lochfraß-Zusatz hinzu
	Unzureichende Durchmischung	Luftmischung erhöhen
	Niedrige Elektrolyttemperatur	Erhöhen Sie die Temperatur des Elektrolyten
fragiler Niederschlag	Elektrolytverunreinigung mit organischen Verbindungen	Reinigen Sie den Elektrolyten mit Aktivkohle
fragiler Niederschlag	Reduzierter Gehalt an 1,4-Butyndiol	Führen Sie ein 1,4-Butyndiol-Ergänzungsmittel ein

Durch die Vernickelung von Metallprodukten können nicht nur deren Oberflächen vor Korrosion geschützt, sondern auch eine glänzende Beschichtung darauf erzeugt werden. Solche Produkte werden häufig bei der Herstellung von Sanitärartikeln, Autoteilen, medizinischen Instrumenten usw. verwendet. In diesem Zusammenhang fragen sich viele Menschen, ob die Vernickelung von Stahl zu Hause durchgeführt werden kann.

Metallvernickelungstechnologie

Beim Vernickeln wird eine dünne Nickelschicht auf einen Metallgegenstand aufgetragen. Sie können Produkte aus verschiedenen Metallen mit Nickel beschichten, wie zum Beispiel:

Stahl;
Kupfer;
Titan;
Aluminium.

Es gibt Metalle, die nicht vernickelt werden können:

Zinn;
führen;
Cadmium;
Antimon.

Die Nickelbeschichtung schützt das Produkt vor dem Einfluss von Feuchtigkeit und verschiedenen aggressiven Substanzen. Oft wird es als Grundschicht vor dem Verchromen von Teilen aufgetragen. Nach dem Auftragen eines dünnen Nickelfilms halten Sputterpartikel aus Silber, Gold und anderen Metallen fester.

Zu Hause werden Methoden angewendet, die keine spezielle Ausrüstung erfordern. Aus diesem Grund ist die Vernickelung von Stahl, Kupfer und Aluminium möglich Lebensbedingungen für fast jeden verfügbar. Um eine gleichmäßige Beschichtung zu erhalten, ist eine Vorvorbereitung des Teils erforderlich.

Wie bereite ich ein Produkt für die Vernickelung vor?

Die Herstellung des Produkts ist ein ziemlich mühsamer Prozess. Das Vorhandensein von Korrosion, Oxidation usw. sollte vollständig ausgeschlossen sein. Die Vorbereitung erfolgt in mehreren Schritten.

Sandstrahlen

Diese Art der Verarbeitung kann als Spezialverarbeitung durchgeführt werden Sandstrahlmaschine, und hausgemacht. Bei der Bearbeitung sollten Sie versuchen, möglichst viele Fremdschichten von der Werkstückoberfläche zu entfernen. Besondere Aufmerksamkeit darauf verwiesen werden sollte schwer zugängliche Orte. Sie sollten auf die gleiche Weise gereinigt werden wie andere Oberflächenbereiche.

Schleifen

Damit die Nickelbeschichtung gleichmäßig wird, müssen Sie die Oberfläche so weit wie möglich nivellieren. Durch Schleifen ist es möglich, das Objekt vom Oxidfilm zu reinigen. Verwenden Sie für diesen Schritt Schleifpapier, und auch verschiedene Werkzeuge und Werkzeuge zum Schleifen.

Beratung: Vernachlässigen Sie das Schleifen der Werkstücke nicht, eine unsachgemäße Vorbereitung kann zum Abblättern der Beschichtung führen.

Beseitigung von Fett

Nach Abschluss des Schleifvorgangs sollte der entstandene Schmutz unter fließendem Wasser abgewaschen werden. Anschließend müssen Sie das Werkstück entfetten. Hierzu können Sie sowohl fertige als auch selbst hergestellte Lösungsmittel verwenden. Nach dem Auftragen des Lösungsmittels muss das Teil noch einmal mit Wasser abgespült und gründlich getrocknet werden.

Aufmerksamkeit: Bei der Auswahl eines Lösungsmittels muss der Grad seiner Wirkung auf das Metall, aus dem das Produkt hergestellt wird, berücksichtigt werden. Verwenden Sie keine eintretenden Entfettungslösungen chemische Reaktion mit Oberfläche.

Verkupferung

Die Vernickelung des Produkts erfolgt am besten mit einer Vorverkupferung des Werkstücks. Dieser Schritt ist optional, die Vernickelung von Stahl und anderen Metallen gelingt jedoch besser, wenn die Beschichtung auf eine dünne Kupferschicht aufgetragen wird.

Zum Verkupfern muss das Teil in einen Glasbehälter mit einem wässrigen Elektrolyten, bestehend aus, gegeben werden blaues Vitriol und Schwefelsäure. Das Objekt wird an einem Draht aufgehängt, sodass es die Wände und den Boden des Behälters nicht berührt. Auf beiden Seiten des Werkstücks werden Kupferplatten, also Elektroden, angebracht. Danach wird eine Quelle an die Elektroden und das Werkstück angeschlossen. Gleichstrom. Der Grad der Verkupferung hängt direkt von der Dauer des Prozesses ab.

Vernickelungsmethoden

Die Vernickelung eines Produkts zu Hause kann auf zwei Arten erfolgen: chemisch und elektrolytisch.

elektrolytische Methode

Das Galvanisieren mit einem Elektrolyten wird als Nickelplattieren bezeichnet. Zuerst müssen Sie eine wässrige Lösung (Elektrolyt) vorbereiten. Hierzu sind folgende Komponenten erforderlich:

Nickelsulfat- 70 g;
Magnesiumsulfat- 15 g;
Salz- 2,5 g;
Natriumsulfat- 25 g;
Borsäure- 10g;
Wasser- 500g.

Jede der Komponenten muss separat in Wasser gelöst und filtriert werden. Die resultierenden Lösungen werden gemischt und in einen Glasbehälter gegossen. Bei der galvanischen Vernickelung werden Nickelelektroden in ein Gefäß mit Elektrolyt gegeben. Damit die Beschichtung auf dem Werkstück gleichmäßig ist, werden auf allen Seiten mindestens zwei Elektroden angebracht.

Das vorbereitete Werkstück wird so zwischen die Elektroden in das Gefäß gelegt, dass es die Wände und den Boden des Gefäßes nicht berührt. Die Elektroden sind durch Kupferleiter miteinander verbunden und mit dem positiven Kontakt der Gleichstromquelle verbunden. Der leitende Draht ist mit dem Minuspol verbunden.

Beim Vernickeln von Stahl sollte die Versorgungsspannung 6 Volt nicht überschreiten. Die Stromdichte sollte kontrolliert werden, sie sollte 1,2 A nicht überschreiten. Der Vorgang dauert etwa 30–40 Minuten. Nach Abschluss muss der Artikel unter fließendem Wasser abgespült und gründlich getrocknet werden. Die aufgetragene Beschichtung sollte matt und glatt sein. Damit die Oberfläche des Produkts glänzt, muss sie poliert werden.

chemische Methode

Vernickeln von Stahl und anderen Metallen auf chemischem Wege unterscheidet sich von der galvanischen Beschichtungsstärke. Mit Hilfe der chemischen Vernickelung können Sie den Stoff auch an den unzugänglichsten Stellen problemlos auftragen.

Wasser wird in emaillierte Schalen gegossen und darin Bernsteinsäurenatrium und Nickelchlorid gelöst. Anschließend wird die Lösung auf eine Temperatur von 90 Grad erhitzt. Bei Erreichen der erforderlichen Temperatur wird Natriumhypophosphit zugegeben. Das Produkt wird vorsichtig über einen Behälter mit einer Lösung gehängt. Die Flüssigkeitsmenge wird auf der Grundlage der Tatsache berechnet, dass mit 1 Liter Lösung eine Oberfläche von 2 dm 2 abgedeckt werden kann.

Die Vernickelung wird visuell kontrolliert: Wenn das Teil gleichmäßig mit einer Folie bedeckt ist, ist der Vorgang abgeschlossen. Zum Schluss muss das Teil in einer Lösung aus Wasser und etwas Kreide gewaschen werden. Anschließend erfolgt das Trocknen und Polieren des Teils.

Wie kann die Lebensdauer der Beschichtung erhöht werden?

Die resultierende Beschichtung hat eine poröse Struktur. Daher ist das Metall des Produkts Korrosion ausgesetzt. Um das Risiko seines Auftretens zu verringern, ist die Nickelschicht mit Gleitmitteln beschichtet. Nach dem Auftragen wird das Objekt in einen Behälter mit Fischöl getaucht. Nach 24 Stunden wird der Überschuss mit einem Lösungsmittel entfernt.

Wenn das Produkt große Abmessungen hat und es nicht in einen Behälter eingetaucht werden kann, wird seine Oberfläche einfach mit Fischöl eingerieben. Dieser Vorgang muss zweimal im Abstand von etwa 12 Stunden durchgeführt werden. 48 Stunden nach der Behandlung muss das restliche Fett entfernt werden.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Stahl zu Hause zu vernickeln. Dieser Vorgang ist einfach, erfordert jedoch sorgfältige Vorbereitung und größte Sorgfalt bei der Ausführung. Für die Herstellung der Lösung ist es notwendig, hochwertige Komponenten zu kaufen und diese im Voraus vorzubereiten Arbeitsbereich, Behälter, Werkzeuge und Geräte.

Bei der Arbeit ist es wichtig, Sicherheitsmaßnahmen zu beachten: Schützen Sie Augen und Haut vor Kontakt mit Chemikalien Sorgen Sie für eine ausreichende Belüftung des Raumes und verhindern Sie die Möglichkeit einer Entzündung des Gemisches und der Elektroinstallation.

Die Beschichtung von Teilen aus Nichteisenmetallen und Stahl mit Nickel erhöht deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosionsprozessen und mechanischem Verschleiß. Das Vernickeln zu Hause ist für jedermann möglich und zeichnet sich durch einfache Technik aus.

1 Vernickeln von Metalloberflächen – Grundlagen der Technik

Bei der Vernickelung wird auf die Oberfläche des Werkstücks eine dünne Nickelschicht aufgetragen, deren Dicke in der Regel 1–50 Mikrometer beträgt. Teile werden diesem Vorgang unterzogen, um sie zu schützen oder um eine charakteristische Eigenschaft (mattschwarz oder glänzend) zu erhalten. Aussehen vernickelte Oberfläche. Die Beschichtung schützt Metallgegenstände unabhängig vom Farbton zuverlässig vor Korrosion draußen, in Lösungen von Salzen, Laugen, schwachen organischen Säuren.

In der Regel werden Teile aus Stahl oder Metallen und Legierungen daraus wie Kupfer, Aluminium, Zink, seltener Titan, Mangan, Molybdän und Wolfram vernickelt. Es ist unmöglich, die Oberfläche von Produkten aus Blei, Zinn, Cadmium, Wismut, Antimon durch chemische Vernickelung zu bearbeiten. Vernickeln wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt Industriesektoren für schützend-dekorative und besondere Zwecke oder als Unterlage.

Diese Technologie wird verwendet, um die Oberfläche verschlissener Teile verschiedener Mechanismen und Fahrzeuge, Beschichtungen von Mess- und medizinischen Instrumenten, Haushaltsgegenständen und -produkten, chemischen Geräten sowie Teilen, die unter leichter Belastung unter dem Einfluss starker Alkalilösungen oder Trockenreibung betrieben werden, wiederherzustellen. Es gibt zwei Methoden zur Vernickelung: elektrolytisch und chemisch.

Die zweite Lösung ist etwas teurer als die erste, ermöglicht jedoch die Erzielung einer Beschichtung mit gleichmäßiger Dicke und Qualität auf der gesamten Oberfläche des Teils, vorausgesetzt, dass alle Abschnitte der Lösung zugänglich sind. Das Vernickeln zu Hause ist eine durchaus machbare Aufgabe. Vor Beginn der Arbeiten wird das Produkt gründlich von Schmutz und Rost (falls vorhanden) gereinigt, mit feinem Schleifpapier behandelt, um den Oxidfilm zu entfernen, mit Wasser gewaschen, anschließend entfettet und erneut gewaschen.

2 Geheimnisse zur Erhöhung der Haltbarkeit und Lebensdauer der Vernickelung

Vor dem Vernickeln von Stahl ist es wünschenswert, das Produkt zu verkupfern (mit einer Kupferunterschicht abdecken). Diese Technologie wird in der Industrie als separater Prozess sowie als Vorbereitungsprozess vor dem Versilbern, Verchromen und Vernickeln eingesetzt. Durch die Verkupferung, die dem Auftragen anderer Schichten vorangeht, können Sie Oberflächenfehler ausgleichen und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Äußeren gewährleisten Schutzanstrich. Kupfer haftet sehr stark auf Stahl und andere Metalle lagern sich darauf deutlich besser ab als auf reinem Stahl. Darüber hinaus sind Nickelbeschichtungen nicht durchgehend und weisen pro 1 cm2 durchgehende Poren (bis zum Substratmetall) auf:

mehrere Zehner - für einschichtige Nickelbeschichtungen;
mehrere - für dreischichtig.

Dadurch unterliegt das Metall des Substrats unter dem Nickel Korrosionsprozessen und es entstehen Bedingungen, die zum Ablösen der Schutzschicht führen. Daher ist es auch bei der Vorverkupferung, der mehrschichtigen Vernickelung und insbesondere bei der einschichtigen Vernickelung erforderlich, die Oberfläche der Nickelschutzschicht mit speziellen, die Poren schließenden Verbindungen zu behandeln. Bei der Selbstverarbeitung zu Hause sind folgende Methoden möglich:

Wischen Sie den beschichteten Teil mit einer breiigen Mischung aus Wasser und Magnesiumoxid ab und tauchen Sie ihn sofort 1–2 Minuten lang in eine 50 %ige Salzsäurezusammensetzung.
Wischen Sie die Oberfläche des Teils 2–3 Mal mit einem leicht eindringenden Schmiermittel ab.
Tauchen Sie das noch nicht abgekühlte Produkt unmittelbar nach der Verarbeitung in Fischöl (nicht angereichert, vorzugsweise alt, das für den vorgesehenen Zweck nicht mehr geeignet ist).

In den letzten beiden Fällen wird überschüssiges Schmiermittel (Fett) innerhalb eines Tages mit Benzin von der Oberfläche entfernt. Bei der Bearbeitung großer Flächen (Formteile, Autostoßstangen) wird Fischöl wie folgt verwendet. Bei heißem Wetter wischen sie den Gegenstand zweimal im Abstand von 12 bis 14 Stunden ab und entfernen den Überschuss nach 2 Tagen mit Benzin.

3 Elektrolytische Vernickelung zu Hause

Diese Methode erfordert die Herstellung eines Elektrolyten, dessen Zusammensetzung wie folgt ist:

140 g Nickelsulfat;
50 g Natriumsulfat;
30 g Magnesiumsulfat;
5 g Tisch salz(Natriumchlorid);
20 g Borsäure;
1000 g Wasser.

Die Chemikalien werden separat in Wasser gelöst, die resultierenden Lösungen filtriert und anschließend gemischt. Der fertige Elektrolyt wird in einen Behälter gegossen. Für die Vernickelung sind Nickelelektroden (Anoden) erforderlich, die in ein Elektrolytbad eingetaucht werden (eine Elektrode reicht nicht aus, da die resultierende Beschichtung ungleichmäßig ist). Zwischen den Anoden hängt ein Werkstück an einem Draht. Die von den Nickelplatten kommenden Kupferleiter werden zu einem Stromkreis verbunden und mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbunden, der Draht vom Teil zum Minuspol.

Zur Steuerung der Stromstärke sind im Stromkreis ein Widerstand (Rheostat) und ein Milliamperemeter (Gerät) enthalten. Die Spannung der Stromquelle darf nicht mehr als 6 V betragen, die Stromdichte muss auf dem Niveau von 0,8–1,2 A/dm2 (Oberfläche des Produkts) gehalten werden, die Elektrolyttemperatur beträgt Raumtemperatur 18–25 °C. Die Stromzufuhr erfolgt für 20–30 Minuten. Während dieser Zeit bildet sich eine Nickelschicht mit einer Dicke von ca. 1 µm. Dann wird das Teil herausgenommen, gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die resultierende Beschichtung hat eine grau-matte Farbe. Damit die Nickelschicht glänzt, wird die Oberfläche des Teils poliert.

Wenn kein Natrium- und Magnesiumsulfat vorhanden ist, nehmen Sie mehr Nickelsulfat und erhöhen die Menge im Elektrolyten auf 250 g sowie Borsäure - 30 g, Natriumchlorid - 25 g. Die Vernickelung erfolgt in diesem Fall bei Strom Bei Dichtewerten im Bereich von 3–5 A/dm2 wird die Lösung auf 50–60 °C erhitzt.

Nachteile der elektrolytischen Methode:

auf geprägten, unebenen Oberflächen lagert sich Nickel ungleichmäßig ab;
die Unmöglichkeit der Beschichtung in tiefen und engen Hohlräumen, Löchern und dergleichen.

4 Chemische Vernickelung von Produkten zu Hause

Alle Zusammensetzungen zur chemischen Vernickelung sind universell – für die Bearbeitung aller Metalle geeignet. Lösungen werden in einer bestimmten Reihenfolge vorbereitet. Alle Chemikalien sind in Wasser gelöst (außer Natriumhypophosphit). Geschirr muss emailliert sein. Dann wird die Lösung erhitzt und auf die Arbeitstemperatur gebracht, woraufhin Natriumhypophosphit gelöst wird. Das Teil wird in eine flüssige Zusammensetzung gehängt, deren Temperatur auf dem erforderlichen Niveau gehalten wird. In 1 Liter der vorbereiteten Lösung ist eine Vernickelung des Produkts möglich, dessen Oberfläche bis zu 2 dm2 beträgt.

Verwenden Sie die folgenden Lösungszusammensetzungen, g/l:

Natriumbernsteinsäure – 15, Nickelchlorid – 25, Natriumhypophosphit – 30 (Säuregehalt der pH-Lösung – 5,5). Arbeitstemperatur Mischung – 90–92 °C, Beschichtungswachstumsrate – 18–25 µm/h.
Nickelsulfat – 25, Natriumbernsteinsäure – 15, Natriumhypophosphit – 30 (pH – 4,5). Temperatur – 90 °C, Geschwindigkeit – 15–20 µm/h.
Nickelchlorid – 30, Glykolsäure – 39, Natriumhypophosphit – 10 (pH – 4,2). 85–89 °С, 15–20 µm/h.
Nickelsulfat – 21, Natriumacetat – 10, Bleisulfid – 20, Natriumhypophosphit – 24 (pH – 5). 90 °C, bis zu 90 µm/h.
Nickelchlorid – 21, Natriumacetat – 10, Natriumhypophosphit – 24 (pH – 5,2). 97 °C, bis zu 60 µm/h.
Nickelchlorid – 30, Essigsäure – 15, Bleisulfid – 10–15, Natriumhypophosphit – 15 (pH – 4,5). 85–87 °C, 12–15 µm/h.
Nickelchlorid – 30, Ammoniumchlorid – 30, Natriumbernsteinsäure – 100, Ammoniak (25 %ige Lösung) – 35, Natriumhypophosphit – 25 (pH – 8–8,5). 90 °C, 8–12 µm/h.
Nickelchlorid – 45, Ammoniumchlorid – 45, Natriumcitrat – 45, Natriumhypophosphit – 20 (pH – 8,5). 90 °C, 18–20 µm/h.
Nickelsulfat – 30, Ammoniumsulfat – 30, Natriumhypophosphit – 10 (pH – 8,2–8,5). 85 °C, 15–18 µm/h.
Nickelchlorid – 45, Ammoniumchlorid – 45, Natriumacetat – 45, Natriumhypophosphit – 20 (pH – 8–9). 88–90 °C, 18–20 µm/h.

Nach Ablauf der erforderlichen Zeit wird das Produkt in Wasser mit einer kleinen Menge gelöster Kreide gewaschen, anschließend getrocknet und poliert. Die so erhaltene Stahl- und Eisenbeschichtung hält recht fest.

Im Kern chemischer Prozess Die Vernickelung ist eine Reaktion, bei der Nickel aus einer Lösung darauf basierender Salze in Gegenwart von Natriumhypophosphit und mit Hilfe anderer chemischer Reagenzien reduziert wird. Die verwendeten Zusammensetzungen werden in alkalische (pH-Wert über 6,5) und saure (pH-Wert beträgt 4–6,5) unterteilt. Letztere eignen sich am besten für die Bearbeitung von Eisenmetallen, Kupfer, Messing und alkalische Metalle sind für die Vernickelung vorgesehen.

Die Verwendung saurer Zusammensetzungen ermöglicht es, auf einem polierten Produkt eine glattere und gleichmäßigere Oberfläche zu erhalten als mit alkalischen. Saure Lösungen haben ein weiteres wichtiges Merkmal: Die Wahrscheinlichkeit ihrer Selbstentladung bei Überschreitung der Betriebstemperatur ist geringer als bei alkalischen Lösungen. Die Vernickelung mit alkalischen Verbindungen in Eigenregie garantiert eine stärkere und zuverlässigere Haftung der Nickelschicht auf dem Metall, auf das sie aufgetragen wurde.

Der Schutz von „Eisen“ vor Korrosion wird in mehreren Fällen durchgeführt: während der Primärverarbeitung, um Schäden in einem separaten Bereich wiederherzustellen oder eine Probe zu dekorieren. Gleichzeitig nutzen sie verschiedene Metalle- Messing, Kupfer, Silber und viele andere. Wir werden die Vernickelungstechnologie zu Hause als eine der einfachsten und kostengünstigsten in Bezug auf die Selbstimplementierung betrachten.

Darüber hinaus ist es auch das häufigste. Beim Beschichten von Teilen Schutzschicht Bei anderen Metallen spielt der dünnste Nickelfilm die Rolle eines Zwischenprodukts. Es empfiehlt sich, es z. B. vorher anzuwenden.

Notiz. Es gibt eine ganze Reihe von Rezepten für die verwendeten Chemikalien. Der Autor hielt es für richtig, nur diejenigen zu nennen, von deren Wirksamkeit er durch das Aufbringen einer schützenden Nickelbeschichtung zu Hause persönlich überzeugt war.

Die Maßeinheit der Komponenten ist g/l Wasser (sofern nicht anders angegeben). Alle verwendeten Chemikalien werden separat verdünnt, sorgfältig filtriert und erst dann gemischt, um eine Elektrolytlösung zu erhalten.

Vorbereitung von Proben für die Vernickelung

Alle Tätigkeiten sind nicht nur identisch, sondern auch obligatorisch, unabhängig von der gewählten Technologie zum Aufbringen einer schützenden (dekorativen) Schicht.

Sandstrahlen

Ziel ist es, Rost, Oxide (Beizen) und andere Fremdschichten so weit wie möglich zu entfernen. Sie können einen Artikel darüber lesen, wie man aus improvisierten Materialien zu Hause etwas macht. Machen Sie zum Beispiel die Spritzpistole neu.

Kompositionen zur Enthauptung

Nr. 1. Schwefelsäure (konzentriert) (75 g) + Chromsäure (3 g) in einem halben Glas Wasser. Die Haltezeit des Teils in der Lösung beträgt etwa 20 Sekunden.

Nr. 2. Schwefelsäure (Salzsäure) 5 g + Wasser (ein halbes Glas). Bearbeitungszeit – bis zu 1 Minute.

Schleifen

Eine solche sorgfältige Nivellierung trägt dazu bei, eine gleichmäßige Nickelschicht zu erhalten und reduziert den Verbrauch der vorbereiteten Lösung. Abhängig von der Bedeutung der Mängel (Größe der Lücken, Kratzer) werden Schleifpapier mit unterschiedlichen Körnungen, Kartsovochny-Bürsten und Schleifpasten verwendet.

Entfetten

Zuvor wird die Probe nach dem Mahlen unter fließendem Wasser gewaschen, um alle anhaftenden Anteile zu entfernen. Was verwendet werden soll (Alkohol, Benzin, Testbenzin oder eine speziell zubereitete Lösung), wird vor Ort entschieden. Die wichtigste Voraussetzung ist, dass das Lösungsmittel mit dem zu vernickelnden Grundmaterial „kompatibel“ sein muss.

Insbesondere schwierige Fälle Sollten handelsübliche Lösungsmittel nicht helfen, empfiehlt es sich, Präparate zum Entfetten selbst vorzubereiten.

Rezepte für wässrige Lösungen für Stahl und Gusseisen

Nr. 1. Natronlauge (10 - 15) + " flüssiges Glas» (10) + Soda (50).

Nr. 2. Natronlauge (50) + Natriumphosphat und Soda (je 30) + „flüssiges Glas“ (5).

Nichteisenmetalle

Nr. 1. Natriumphosphat + Waschseife (jeweils 10 - 15).

Nr. 2. Natronlauge (10) + Natriumphosphat (50 - 55).

Zur Überprüfung der Entfettungsqualität genügt es, die Probe mit Wasser zu befeuchten. Wenn es die Oberfläche bedeckt der dünnste Film Ohne Tropfenbildung bedeutet dies, dass das Ziel des technologischen Vorgangs erreicht wurde und das Teil zur Vernickelung bereit ist.
Die Arbeitstemperatur der Lösungen liegt im Bereich von + (65 - 85) ºС.

Vernickelungstechnologien

Elektrolytische Vernickelung

Die einfachsten Schemata für Heimgebrauch in der Abbildung dargestellt.

Gefäß (1) – jede geeignete Form und Kapazität. Voraussetzung ist lediglich, dass das Material gegenüber dem verwendeten Elektrolyten chemisch neutral ist. Am häufigsten werden zu Hause Glasbehälter zum Vernickeln verwendet.
Anoden (2) sind aus Nickel. Damit die Beschichtung der Probe gleichmäßig und homogen ist, müssen sie sich auf verschiedenen Seiten des Werkstücks befinden. Daher mindestens 2.
Detail (3). Es ist auch die Kathode. Es wird so aufgehängt, dass es die Wände und den Boden des Behälters nicht berührt.

Anschlüsse: Plusquelle – mit Platten, Minus – mit der Probe.

Die Zusammensetzung der Lösung zur Vernickelung: Natriumsulfat (50), Nickel (140), Magnesium (30) + Borsäure (20) + Speisesalz (5).

Bedingungen für die Vernickelung: Temperatur +22 (±2) ºС, Stromdichte - innerhalb von 1 (±0,2) A/dm².

Vernickelungstechnologie. Der Strom wird eingeschaltet und der gewünschte Stromwert eingestellt. Der Vorgang dauert zwischen 20 Minuten und einer halben Stunde. Der Reifegrad des Teils wird optisch, durch den Farbton (gräulich-matt) und seine Gleichmäßigkeit bestimmt.

Bei einem Mangel (Fehlen) einiger Komponenten zu Hause können Sie eine Zusammensetzung mit einer begrenzten Anzahl von Zutaten zubereiten, indem Sie deren Anteil pro Liter Wasser erhöhen.

Nickelsulfat (250) – Natriumchlorid (25) – Borsäure (30). Bei einer solchen Elektrolytzusammensetzung ändern sich jedoch die Vernickelungsbedingungen. Die Lösung wird auf ca. +55 ºС erhitzt (um den Prozess wie bei zu aktivieren) und die Stromdichte steigt auf 4 - 5.

Was ist zu beachten?

Die Qualität der Vernickelung hängt maßgeblich vom Säuregehalt der Lösung ab. Die Überprüfung erfolgt durch Färben von Lackmuspapier – die Farbe sollte rot sein. Wenn es notwendig ist, den Säurewert zu senken, kann eine Ammoniaklösung in den Elektrolyten eingebracht werden. Die Dosierung wird unabhängig bestimmt; Bezugspunkt - der Farbton des Lackmus-Indikators.
Die elektrolytische Vernickelung ist nicht immer effektiv. Wenn die Oberfläche der Probe ein komplexes Relief aufweist, liegt die Beschichtung ungleichmäßig auf und an besonders problematischen Stellen ist dies möglicherweise überhaupt nicht der Fall. Beispielsweise in Nuten, Schlitzen, Löchern usw.

Chemikalie zur Vernickelung

Die Technik ist deutlich einfacher, da lediglich Porzellan (emailliertes Geschirr) benötigt wird. Gleichzeitig ist die Qualität höher, da keine unbehandelten Stellen mehr vorhanden sind. Alle Komponenten werden in Wasser gelöst, anschließend wird die Lösung auf eine Temperatur von etwa + (85 - 90) ºС erhitzt. Und danach wird, unabhängig vom verwendeten Rezept, Natriumhypophosphit hinzugefügt (wir nennen es NG).

Nach dem Mischen können Sie mit der Vernickelung beginnen. Es besteht darin, dass das Teil so aufgehängt wird, dass es vollständig in die Chemikalie/das Reagenz eingetaucht ist. Die Qualitätskontrolle ist die gleiche – visuell.

Für die chemische Vernickelung gibt es eine ganze Reihe von Zusammensetzungen. Hier einige Rezepte:

Nr. 1. Sulfat-Ammonium und Nickel (je 30) – Temperaturanstieg – NG (10). Der erforderliche Säuregehalt liegt bei etwa 8,5.

Nr. 2. Nickelchlorid (30) + Glykolsäure (40) – Erhitzen – NG 10 (Säuregehalt 4,2 – 4,4).

Nr. 3. Natriumcitrat, Ammoniumchlorid und Nickelchlorid (jeweils 45) – Erhitzen – NG (20; 8,5).

Empfehlung - Bei sauren Lösungen (pH-Wert unter 6,5) ist es besser, Produkte aus Kupfer, Eisenmetallen (Legierungen) und Messing zu verarbeiten. Dadurch entsteht eine nahezu vollkommen glatte Schicht. Für die Vernickelung von Edelstahlprodukten werden in der Regel alkalische Zusammensetzungen (pH-Wert ab 6,5) verwendet. Eine solche Beschichtung zeichnet sich durch eine hochwertige Haftung auf dem Untergrund aus.

Vernickelung

Bei der Bearbeitung großformatiger Werkstücke, für die es zu Hause schwierig oder gar nicht möglich ist, einen Behälter in der gewünschten Größe auszuwählen, empfiehlt sich Übung. Die Technik selbst ist einfach, da galvanische Prozesse damit ausgeschlossen sind. Der Schwierigkeitsgrad ist ein anderer – man muss viel Zeit in die Vorbereitung investieren notwendige Ausrüstung und Zubehör. Zunächst einmal ein Pinsel.

Die Zusammensetzung des Schemas:

Stufenlos einstellbare Gleichstromquelle im Bereich von 5 - 15 V (bis zu 2 A). Es macht keinen Sinn, es speziell zum Vernickeln zu kaufen, da es für eine abgeschlossene Person unabhängig hergestellt wird weiterführende Schule, wird nicht schwierig sein. Sie benötigen einen TR mit entsprechender Sekundärwicklung und einem Gleichrichter (Brücke). Dioden der Serie 303 - 305 sind durchaus geeignet.

Bürste. Ein Durchmesser von 25 (±) mm ist ausreichend. Sein Griff muss aus Dielektrikum bestehen. Wenn Sie sich auf das konzentrieren, was sich im Haus befindet, dann Beste Option- Machen Sie ein Stück PP- oder PE-Rohr. An einem Ende wird der Griff durch einen Deckel „unterdrückt“. Als Borsten wird ein Flor, beispielsweise aus Kunststoff, verwendet.

Die Zotten werden in einem Bündel gesammelt, dessen oberer Teil mit Draht (Edelstahl) umwickelt ist, unter den eine gebogene Nickelplatte gelegt wird. Es stellt sich ein Analogon eines Pinsels heraus. Dies ist die Anode des Stromkreises. Das Minus der Quelle ist mit dem Werkstück verbunden.

Drähte. Genug für 0,5 "Quadrat". In der Garage findet jeder Besitzer immer passende Stücke.

Die Formulierung der Komposition

Natriumsulfat und Nickel - 40 und 70.
Borsäure - 20.
Natriumchlorid - 5.

Notiz. Für die Vernickelung mit dieser Technologie können Sie die gleiche Lösung wie bei der elektrolytischen Methode (Absatz 2.1.3) verwenden.

Verfahren zur Vernickelung: Der vorbereitete Elektrolyt wird in den Griff gegossen, Spannung angelegt und die Bürste bewegt sich mit einer Klammer systematisch über das Teil. Der Nachteil besteht darin, dass Sie den Füllstand der Lösung im Griff ständig überwachen und regelmäßig nachfüllen müssen. Wenn Sie jedoch zu Hause etwas Voluminöses mit Nickel überziehen möchten, beispielsweise eine Autostoßstange, Felgen, dann gibt es einfach keine andere Möglichkeit.

Empfehlung: Um die Vorbereitung der Ausrüstung zu vereinfachen, kann anstelle einer Bürste eine Nickelplatte verwendet werden. Sie spielt die Rolle einer Anode. Es muss in ein mindestens 4 mm dickes Stück Flanell eingewickelt werden und ein Behälter mit Elektrolyt sollte neben das Werkstück gestellt werden. Die Technologie ist einfach: Benetzen Sie eine solche improvisierte Elektrode ständig mit einer Lösung und fahren Sie sie über die Oberfläche der Probe. Der Effekt ist derselbe und das Ergebnis hängt vollständig von der Sorgfalt und Genauigkeit des Heimmeisters ab.

Endbearbeitung der Teile

Trocknen. Wenn die Probe ein komplexes Relief aufweist, müssen Sie sicherstellen, dass sich in allen Problembereichen (Rillen, Vertiefungen usw.) keine Feuchtigkeit befindet.
Oberflächenversiegelung. Nickelfilm zeichnet sich durch Porosität aus, auch wenn die Beschichtung in mehreren Schichten erfolgt. Daher ist ein direkter Kontakt des Sockels mit der Flüssigkeit nicht zu vermeiden. Es ist nur eine Frage der Zeit. Die Folge sind Korrosion und Nickelabplatzungen.

So verschließen Sie die Poren zu Hause:

Etwas exotisch, aber effektive Methode- Eintauchen einer noch warmen Probe in Fischöl.
Mischen Sie Magnesiumoxid mit Wasser, bringen Sie es in den Zustand dicker Sauerrahm, reiben Sie den vernickelten Teil mit einer solchen „Aufschlämmung“ ein und tauchen Sie ihn einige Minuten lang in eine Salzsäurelösung (50 %).
Behandeln Sie die Oberfläche in 2-3 Durchgängen mit einem transparenten Gleitmittel, das tief in die Struktur eindringen kann.

Überschüssige Medikamente (frühestens nach 24 Stunden) lassen sich leicht mit Benzin abwaschen.

Polieren

In diesem Stadium erhält das vernickelte Werkstück einen besonderen Glanz.

Eine nützliche Information

Nicht jedes „Eisen“ wird vernickelt. Diese Behandlung gilt nicht für Zinn, Blei und andere im Alltag weniger verbreitete Metalle und Legierungen.

Für eine bessere Vernickelung ist es wünschenswert, das Werkstück vorab zu verkupfern. Es gibt zwei Hauptgründe.

Das erste ist bereits angedeutet – die Porosität der Beschichtung.

Der zweite Grund ist, dass bei Kupfer die Nickelschicht viel zuverlässiger haftet als bei jeder Legierung oder reinem Stahl. Dadurch behält das vernickelte Teil deutlich länger sein unverändert attraktives Aussehen. Wenn es möglich ist, eine Probe zu Hause zu verkupfern, dann dies Die beste Entscheidung Probleme.

Die Zusammensetzung des Elektrolyten für die Beschichtung Stahlteil Kupferfilm

Kupfersulfat (200) + Schwefelsäure, konzentriert (50). Probenverarbeitungsbedingungen: Stromdichte – 1,5 A/dm²; Temperatur - Raum +22 (±2) ºС.

Wenn Sie zu Hause eine Vernickelung durchführen, können Sie sich auf diese Daten konzentrieren: 1 Liter Elektrolyt reicht aus, um ein Teil mit einer Gesamtfläche von nicht mehr als 2 dm² zu bearbeiten. Auf dieser Grundlage wird die benötigte Lösungsmenge ermittelt.

Nickel ist ein Metall der Eisen-Untergruppe, das in der Galvanisierung am weitesten verbreitet ist.

Im Vergleich zur Verkupferung, Vermessingung, Versilberung usw. hat die Vernickelung zugenommen Industrielle Anwendung Viel später, aber seit dem Ende des 19. Jahrhunderts, hat sich dieses Verfahren zur gebräuchlichsten Methode zur „Veredelung“ der Oberfläche entwickelt Metallprodukte. Erst in den zwanziger Jahren des laufenden Jahrhunderts wurde ein anderes Verfahren weit verbreitet – die Verchromung, die die Vernickelung zu ersetzen schien. Allerdings werden beide Verfahren – Vernickeln und Verchromen zu Schutz- und Dekorationszwecken – kombiniert eingesetzt, d. h. die Produkte werden zunächst vernickelt und dann mit einer dünnen Chromschicht (Zehntel Mikrometer) überzogen. In diesem Fall wird die Rolle der Nickelbeschichtung nicht geschmälert, im Gegenteil, es werden erhöhte Anforderungen an sie gestellt.

Die weit verbreitete Verwendung der Nickelbeschichtung in der Galvanisierung erklärt sich aus den wertvollen physikalischen und chemischen Eigenschaften von elektrolytisch abgeschiedenem Nickel. Obwohl Nickel in einer Reihe von Spannungen höher ist als Wasserstoff, erweist es sich aufgrund einer stark ausgeprägten Passivierungsneigung jedoch als recht beständig gegenüber atmosphärischer Luft, Laugen und einigen Säuren. Im Vergleich zu Eisen hat Nickel ein geringeres elektronegatives Potenzial, daher wird das Grundmetall Eisen nur dann durch Nickel vor Korrosion geschützt, wenn keine Poren in der Beschichtung vorhanden sind.

Aus Lösungen einfacher Salze gewonnene Nickelüberzüge weisen eine sehr feine Struktur auf, und da sich elektrolytisches Nickel gleichzeitig hervorragend polieren lässt, können die Überzüge auf Hochglanz gebracht werden. Dieser Umstand ermöglicht den breiten Einsatz von Nickelbeschichtungen für dekorative Zwecke. Durch das Einbringen von Glanzmitteln in den Elektrolyten ist es möglich, ohne Polieren glänzende Nickelüberzüge in ausreichend dicken Schichten zu erhalten. Die Struktur normaler Nickelablagerungen ist extrem fein und selbst bei starker Vergrößerung schwer zu erkennen.

Meistens hat die Vernickelung zwei Ziele: Schutz des Grundmetalls vor Korrosion und Zierbesatz Oberflächen. Solche Beschichtungen werden häufig für die Außenseite von Autos, Fahrrädern, verschiedenen Apparaten, Instrumenten, chirurgischen Instrumenten, Haushaltsgegenständen usw. verwendet.

Aus elektrochemischer Sicht kann Nickel als Vertreter der Metalle der Eisengruppe charakterisiert werden. In einer stark sauren Umgebung ist die Abscheidung dieser Metalle im Allgemeinen unmöglich – an der Kathode wird fast ein Wasserstoff freigesetzt. Darüber hinaus beeinflusst eine Änderung des pH-Werts selbst in nahezu neutralen Lösungen die aktuelle Effizienz und die Eigenschaften von Metallablagerungen.

Das Phänomen der Sedimentablösung, das am charakteristischsten für Nickel ist, hängt auch stark mit dem Säuregehalt des Mediums zusammen. Daher besteht das erste Anliegen darin, den richtigen Säuregehalt beim Vernickeln aufrechtzuerhalten und zu regulieren sowie die richtige Temperatur dafür zu wählen Ordnungsgemäße Verwaltung Verfahren.

Die ersten Elektrolyte zur Vernickelung wurden auf Basis des Doppelsalzes NiSO 4 (NH 4) 2 SO 4 6H 2 O hergestellt. Diese Elektrolyte wurden erstmals 1866 von Harvard-Universitätsprofessor Isaac Adams erforscht und entwickelt. Im Vergleich zu modernen Hochleistungselektrolyten mit Eine hohe Konzentration an Nickelsalz-Doppelsalz-Elektrolyten ermöglicht eine Stromdichte von nicht mehr als 0,3–0,4 A/dm 2 . Die Löslichkeit von Doppelnickelsalz bei Raumtemperatur überschreitet nicht 60–90 g/l, während sich Nickelsulfat-Heptahydrat bei Raumtemperatur in einer Menge von 270–300 g/l auflöst. Der Gehalt an Nickelmetall beträgt im Doppelsalz 14,87 % und im Einfachsalz (Sulfat) 20,9 %.

Der Vernickelungsprozess ist sehr empfindlich gegenüber Verunreinigungen im Elektrolyten und in den Anoden. Es liegt auf der Hand, dass sich ein in Wasser schwer lösliches Salz beim Kristallisieren und Waschen leichter von schädlichen Verunreinigungen, wie Sulfaten von Kupfer, Eisen, Zink usw., befreien lässt als ein besser lösliches einfaches Salz. Vor allem aus diesem Grund dominierten Doppelsalzelektrolyte in der zweiten Hälfte des 19. und frühen 20. Jahrhunderts.

Borsäure, die heute als sehr wesentlicher Bestandteil für die Elektrolytpufferung bei der Nickelplattierung und die elektrolytische Raffination von Nickel gilt, wurde erstmals 1970 vorgeschlagen Ende des 19. Jahrhunderts- Anfang des 20. Jahrhunderts.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden Chloride zur Aktivierung von Nickelanoden vorgeschlagen. Bisher wurde in der Patent- und Zeitschriftenliteratur eine große Vielfalt an Elektrolyten und Verfahren zur Nickelplattierung vorgeschlagen, offenbar mehr als bei jedem anderen Verfahren zur galvanischen Metallabscheidung. Es ist jedoch keine Übertreibung, das zu sagen Großer Teil Moderne Elektrolyte für die Vernickelung sind eine Variation des 1913 von Professor Watts von der University of Wisconsin vorgeschlagenen Elektrolyten, der auf einer detaillierten Untersuchung des Einflusses einzelner Komponenten und des Elektrolytregimes basiert. Etwas später stellte er als Ergebnis der Verbesserung fest, dass es in nickelkonzentrierten Elektrolyten bei erhöhter Temperatur und intensivem Rühren (1000 U/min) möglich ist, zufriedenstellende Nickelbeschichtungen in dicken Schichten bei einer Stromdichte von mehr als 100 A/dm 2 zu erhalten (für Produkte einfacher Formen). Diese Elektrolyte bestehen aus drei Hauptkomponenten: Nickelsulfat, Nickelchlorid und Borsäure. Grundsätzlich ist es möglich, Nickelchlorid durch Natriumchlorid zu ersetzen, einigen Berichten zufolge verringert ein solcher Ersatz jedoch die zulässige Kathodenstromdichte etwas (möglicherweise aufgrund einer Verringerung der Gesamtkonzentration von Nickel im Elektrolyten). Watts Elektrolyt hat die folgende Zusammensetzung, g/l:
240 - 340 NiSO 4 7H 2 O, 30-60 NiCl 2 6H 2 O, 30 - 40 H 3 BO 3.

Von anderen Elektrolyten, die in In letzter Zeit Da sie zunehmend die Aufmerksamkeit von Forschern auf sich ziehen und industrielle Anwendung finden, sollten sie als Fluoroborat bezeichnet werden, was die Verwendung einer erhöhten Stromdichte ermöglicht, und als Sulfamat, was die Möglichkeit bietet, Nickelbeschichtungen mit geringeren inneren Spannungen zu erhalten.

Zu Beginn der dreißiger Jahre des laufenden Jahrhunderts und insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg richtete sich die Aufmerksamkeit der Forscher auf die Entwicklung solcher Aufheller, die es ermöglichen, nicht nur auf der Basis glänzende Nickelüberzüge in ausreichend dicken Schichten zu erhalten auf glänzend polierter Metalloberfläche, aber auch auf einer matten Oberfläche.

Die Entladung von Nickelionen sowie anderen Metallen der Eisenuntergruppe geht mit einer erheblichen chemischen Polarisation einher und die Freisetzung dieser Metalle an der Kathode beginnt bei Potentialwerten, die deutlich negativer sind als die entsprechenden Standardpotentiale.

Der Aufklärung der Ursachen dieser zunehmenden Polarisierung wurde viel Forschung gewidmet, und es wurden mehrere sehr unterschiedliche Erklärungen vorgeschlagen. Einigen Daten zufolge ist die kathodische Polarisation bei der galvanischen Abscheidung von Metallen der Eisengruppe erst im Moment des Beginns ihrer Ausfällung stark ausgeprägt, bei einer weiteren Erhöhung der Stromdichte ändern sich die Potentiale unwesentlich. Mit steigender Temperatur nimmt die kathodische Polarisation (im Moment des Niederschlagsbeginns) stark ab. Zum Zeitpunkt des Beginns der Nickelausfällung bei einer Temperatur von 15 °C beträgt die kathodische Polarisation also 0,33 V und bei 95 °C 0,05 V; Bei Eisen sinkt die kathodische Polarisation von 0,22 V bei 15 °C auf Null bei 70 °C und bei Kobalt von 0,25 V bei 15 °C auf 0,05 V bei 95 °C.

Die hohe kathodische Polarisation zu Beginn der Ausfällung von Metallen der Eisengruppe wurde durch die Ausfällung dieser Metalle in einer metastabilen Form und die Notwendigkeit, zusätzliche Energie für ihren Übergang in einen stabilen Zustand aufzuwenden, erklärt. Eine solche Erklärung wird nicht allgemein akzeptiert, und es gibt andere Ansichten über die Gründe für die große kathodische Polarisation, bei der Metalle der Eisengruppe ausgeschieden werden, und die mit der Polarisation verbundene feinkörnige Struktur.

Andere Anhänger schrieben dem durch die gemeinsame Entladung von Wasserstoffionen entstehenden Wasserstofffilm eine besondere Rolle zu, der die Aggregation kleiner Kristalle behindert und zur Bildung feinverteilter Ablagerungen von Metallen der Eisengruppe sowie zur Alkalisierung der Kathode führt Schicht und die damit verbundene Ausfällung kolloidaler Hydroxide und basischer Salze, die zusammen mit Metallen ausfallen und das Kristallwachstum behindern können.

Einige gingen davon aus, dass die große Polarisation der Eisengruppenmetalle mit einer hohen Aktivierungsenergie bei der Entladung stark hydratisierter Ionen verbunden ist, die Berechnungen anderer zeigten, dass die Dehydratisierungsenergie der Eisengruppenmetalle in etwa der Dehydratisierungsenergie entspricht Energie von zweiwertigen Metallionen wie Kupfer, Zink, Cadmium, deren Entladung mit einer unbedeutenden kathodischen Polarisation erfolgt, etwa zehnmal weniger als bei der galvanischen Abscheidung von Eisen, Kobalt, Nickel. Die erhöhte Polarisierung der Metalle der Eisengruppe wurde und wird nun durch die Adsorption von Fremdpartikeln erklärt; Die Polarisation nahm mit kontinuierlicher Ablösung der Kathodenoberfläche merklich ab.

Damit ist die Betrachtung verschiedener Ansichten über die Ursachen einer erhöhten Polarisation bei der galvanischen Abscheidung von Metallen der Eisengruppe nicht erschöpft. Es ist jedoch davon auszugehen, dass mit Ausnahme des Bereichs niedriger Konzentrationen und hohe Dichten Strom kann die Kinetik dieser Prozesse durch die Gleichung der Theorie der verzögerten Entladung beschrieben werden.

Aufgrund der großen kathodischen Polarisation bei relativ geringer Wasserstoffüberspannung reagieren die Prozesse der galvanischen Abscheidung von Metallen der Eisengruppe äußerst empfindlich auf die Konzentration von Wasserstoffionen im Elektrolyten und auf die Temperatur. Die zulässige Kathodenstromdichte ist umso höher, je höher die Temperatur und die Konzentration an Wasserstoffionen (je niedriger der pH-Wert) ist.