Химическое никелирование алюминия - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Химическое никелирование алюминия

электролит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов

Изобретение относится к электролитическому нанесению металлических покрытий, в частности к электролитам для непосредственного некелирования алюминия и его сплавов, и может быть использовано в приборостроительной и других отраслях промышленности с целью придания изделиям высоких декоративных свойств. Электолит содержит, г/дм 3 : никель сернокислый 75 – 150; натрий сернокислый 100 – 220; борная кислота 18 – 35; аммоний хлористый 18 – 25; калий фтористый 2-водный или натрий фтористый 1,5 – 2,5; блескообразователь 1 класса 0,8 – 3,0 и блескообразователь 2 класса 0,2 – 3,0. Электролит обеспечивает получение на изделиях из алюминия и его сплавов зеркально блестящих никелевых покрытий.

Изобретение относится к электролитическому нанесению металлических покрытий, в частности к непосредственному никелированию алюминия и его сплавов, и может быть использовано в приборостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности с целью придания изделиям высоких декоративных свойств.

Электролитическое нанесение никелевого покрытия на алюминий и его сплавы требует создания на их поверхности путем химической или электрохимической обработки устойчивых промежуточных слоев других металлов (цинка, латуни, меди, кадмия и др.) или образования на поверхности специальной оксидной пленки анодированием в фосфорной кислоте [1] Специальная обработка алюминия и его сплавов перед электролитическим никелированием значительно усложняет и удорожает процесс нанесения покрытия. Поэтому в последнее время особое внимание уделяется разработке процессов непосредственного электролитического никелирования алюминия и его сплавов.

Известен и широко применяется в промышленности электролит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов [2] Электролит имеет следующий состав компонентов, г/дм 3 :
Никель сернокислый 180-220
Натрий хлористый 1,5-2,5
Кислота борная 25-40
Калий надсерно-
кислый 1-3
Натрий сернокис-
лый 40-60
Калий фтористый
2-водный или нат-
рий фтористый 1,5-2,5
Электролит технологичен в эксплуатации, однако обеспечивает осаждение только матовых никелевых покрытий.

Известен также электрлит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов, который позволяет повысить блеск покрытий за счет введения в известный применяемый состав электролита блескообразующей добавки 1,1,5-тригид- ротетрафторпентанола при следующем соотношении компонентов, г/дм 3 [3]
Сульфат никеля 200-220
Сульфат натрия 40-50
Борная кислота 25-30
Хлорид натрия 1-2
Персульфат калия
1,1,5-тригидротет-
рафторпентанол 0,01-0,10
Данный электролит для подавления контактного обмена на поверхности алюминия содержит сильный окислитель персульфат калия. В качестве блескообразователя использовано органическое соединение (1,1,5-тригидротетрафторпентанол) производное многоатомного спирта, не содержащее непредельных связей, которое в силу своего строения относится к блескообразотелям 1 класса (слабые блескообразующие добавки). Электролит обеспечивает осаждение никелевых покрытий с незначительным блеском, которые для придания высокого декоративного вида требуют применения операции полирования.

Введение в известный электролит [3] сильных блескообразователей 2 класса (органических соединений, имеющих непредельные связи) и других соединений, способных к окислению, невозможно, так как он содержит сильный окислитель (персульфат калия 2-3 г/л), разрушающий вводимые блескообразователи.

Целью изобретения является непосредственное осаждение блестящего никелевого покрытия на изделия из алюминия и его сплавов.

Цель достигается тем, что электролит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов, содержащий никель сернокислый, натрий сернокислый, борную кислоту, неорганическую хлористую соль и блескообразователь 1 класса, дополнительно содержит калий фтористый 2-водный или натрий фтористый, блескообразователь 2 класса, а в качестве неорганической хлористой соли аммоний хлористый при следующем соотношении компонентов, г/дм 3 :
Никель сернокислый 75-150
Натрий сернокислый 100-220
Борная кислота 18-35
Аммоний хлористый 18-25
Калий фтористый
2-водный или нат-
рий фтористый 1,5-2,5
Блескообразователь
1 класса 0,8-3,0
Блескообразователь
2 класса 0,2-3,0
Процесс осаждения блестящего никелевого покрытия проводят при катодной плотности тока 0,6-3,0 А/дм 2 , температуре электролита 18-45 о С и рН электролита 5,8-6,2. В качестве блескообразователей первого класса в электролит могут быть введены органические соединения, имеющие в своем
составе группу SO 2 -N или
любые другие известные выравнивающие и содержащие сульфогруппу соединения, понижающие внутренние напряжения никелевых гальваноосадков. В качестве блескообразователей второго класса в электролит могут быть введены органические соединения, имеющие в своем составе группу (-СС-), группу (=C=N-) или любые другие известные соединения, придающие осадкам высокий блеск уже при малых толщинах покрытия. Приготовляют электролит блестящего никелирования по следующей схеме: соли, входящие в состав электролита, растворяют отдельно в теплой воде, а борную кислоту и фтористый калий или натрий также отдельно в горячей воде. Затем растворы сливают в ванну никелирования в следующей последовательности: сульфат никеля, сульфат натрия, борная кислота, аммоний хлористый, фторид калия или натрия. Блескообразователи растворяют в небольшом количестве электролита или горячей воды и вводят в приготовленный и проработанный током электролит при его перемешивании. Корректировку электролита производят по результатам анализа входящих в его состав компонентов. При образовании питтинга на покрытии его можно устранить введением в электролит смачивателей, например, моющего средства “Прогресс” (0,01-0,3 мл/л), лаурилсульфата натрия (0,05-2,0 г/л), сульфирола-8 (0,1-0,3 г/л) и др.

П р и м е р 1. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 75
Натрий сернокислый 100
Борная кислота 18
Аммоний хлористый 18
Калий фтористый
2-водный 1,5
Блескообразователь
1 класса сахарин 0,8
Блескообразователь
2 класса 1,4 бутин-
диол 0,2 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 0,6 А/дм 2 , температуре 18 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 2. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 75
Натрий сернокислый 100
Борная кислота 18
Аммоний хлористый 18
Натрий фтористый 1,5
Блескообразователь
1 класса сахарин 0,8
Блескообразователь
2 класса 1,4 бутин-
диол 0,2 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 0,6 А/дм 2 , температуре 18 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 3. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 100
Натрий сернокислый 160
Борная кислота 25
Аммоний хлористый 22
Калий фтористый
2-водный 1,8
Блескообразователь
1 класса бензол-
сульфамид 2,0
Блескообразователь
2 класса пропарги-
ловый спирт 0,2 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 1,3 А/дм 2 , температуре 25 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 4. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 100
Натрий сернокислый 160
Борная кислота 25
Аммоний хлористый 22
Натрий фтористый 1,8
Блескообразователь
1 класса бензол-
сульфамид 2,0
Блескообразователь
2 класса пропарги-
ловый спирт 0,2 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 1,3 А/дм 2 , температуре 25 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 5. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 110
Натрий сернокислый 180
Борная кислота 28
Аммоний хлористый 23
Калий фтористый
2-водный 2,0
Блескообразователь
1 класса хлорамин Б 1,5
Блескообразователь
2 класса 1,4 бутин-
диол 0,3 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 2,0 А/дм 2 , температуре 35 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 6. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 110
Натрий сернокислый 180
Борная кислота 28
Аммоний хлористый 23
Натрий фтористый 2,0
Блескообразователь
1 класса хлорамин Б 1,5
Блескообразователь
2 класса 1,4 бутин-
диол 0,3 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 2,0 А/дм 2 , температуре 35 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 7. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 150
Натрий сернокислый 220
Борная кислота 35
Аммоний хлористый 25
Калий фтористый
2-водный 2,5
Блескообразователь
1 класса динатри-
евая соль нафталин-
1,5-дисульфокислоты 3,0
Блескообразователь
2 класса кумарин 3,0 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 3,0 А/дм 2 , температуре 45 о С и рН электролита 5,8-6,2.

П р и м е р 8. Для получения блестящего никелевого покрытия на изделиях из алюминия и его сплавов используют электролит следующего состава, г/дм 3 :
Никель сернокислый 150
Натрий сернокислый 220
Борная кислота 35
Аммоний хлористый 25
Натрий фтористый 2,5
Блескообразователь
1 класса динатри-
евая соль нафталин-
1,5-дисульфокислоты 3,0
Блескообразователь
2 класса кумарин 3,0 Осаждение покрытия ведут при катодной плотности тока 3,0 А/дм 2 , температуре 45 о С и рН электролита 5,8-6,2.

Предлагаемый электролит обеспечивает получение на изделиях из алюминия и его сплавов зеркально блестящих покрытий непосредственно в процессе их осаждения, исключая при этом необходимость применения операции полирования для придания изделиям декоративного вида. Операция полирования отличается высокой трудоемкостью и требует использования дорогостоящих и дефицитных материалов, таких как фетровые и хлопчатобумажныфе круги, хромовая мастика, растворители для удаления мастики с поверхности изделий и др. При этом значительно ухудшаются условия труда в цехах металлопокрытий и не представляется возможным автоматизировать процесс нанесения двухслойных защитно-декоративных покрытий никель-хром. Кроме того, при полировании теряется до 20% никеля, идущего на покрытие. Указанные преимущества обеспечивают достижение декоративного и получение большого экономического эффектов при использовании электролита в различных отраслях промышленности.

Использование электролита не требует создания дополнительного специального оборудования, электролит может применяться в промышленности на действующем оборудовании для нанесения гальванических покрытий, следовательно оно промышленно применимо.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электролит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов, содержащий никель сернокислый, натрий сернокислый, борную кислоту, неорганическую хлористую соль и блескообразователь первого класса, отличающийся тем, что он дополнительно содержит калий фтористый двуводный или натрий фтористый, блескообразователь второго класса, а в качестве неорганической хлористой соли аммоний хлористый при следующем соотношении компонентов, г/дм 3 :
Никель сернокислый 75 150
Натрий сернокислый 100 220
Борная кислота 18 35
Аммоний хлористый 18 25
Калий фтористый двуводный или натрий фтористый 1,5 2,5
Блескообразователь первого класса 0,8 3,0
Блескообразователь второго класса 0,2 3,0

Химическое никелирование алюминия

В основу процесса химического никелирования положена реакция восстановления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия. Растворы могут быть щелочными и кислотными. В результате образуется блестящее или полублестящее никелевое покрытие. Структура его аморфная, представляющая собой сплав никеля и фосфора. Пленка никеля без термообработки слабо держится на поверхности основного металла, хотя ее твердость близка к твердости хромового покрытия. Последнее объясняется наличием фосфора. Термическая обработка детали с никелевым покрытием, полученным химическим путем, в значительной степени увеличивает сцепление пленки никеля с основным металлом. Одновременно с этим растет и твердость никеля, достигающая твердости хрома. Термическая обработка заключается в нагреве детали с никелевым покрытием до температуры 350-500° и выдерживании ее при этой температуре не менее 1 ч. При термической обработке некоторых закаленных стальных деталей с никелевым покрытием необходимо учитывать, при какой температуре эти детали отпускались, и не превышать ее при термообработке. Это особенно касается рыболовных крючков. Химическим путем можно покрывать никелем большинство металлов, кроме свинца, олова, кадмия и их сплавов. рассмотрим достоинства и недостатки щелочных и кислотных растворов химического никелирования. Щелочные растворы. Щелочные растворы характеризуются устойчивостью в работе, почти полным отсутствием явления саморазряда, которое представляет собой мгновенное выпадание губчатой массы никеля из раствора, сопровождающееся выбросом кипящей смеси из ванны, что может привести к серьезным ожогам. Явление саморазряда наступает при перегреве раствора. Регулировку температуры при отсутствии термометра ведут по интенсивности выделения газа во время процесса. Если газовыделение с детали не бурное, то можно быть уверенным, что саморазряда не будет. Твердость покрытия из щелочных растворов примерно на 15% ниже, чем из кислотных. Коррозионная стойкость покрытий никелем из щелочных растворов ниже, чем из кислотных. Кислотные растворы. Кислотные растворы также сильно подвержены явлению саморазряда. Поэтому, работая с кислотными растворами, необходимо обязательно соблюдать все меры предосторожности. Для того чтобы читатель мог отличить щелочные растворы от кислотных, цифра, стоящая перед рецептом щелочного раствора, набрана коричневым шрифтом с буквой ” щ “.

Никелирование меди и сплавов.

Отполированную и обезжиренную медную (латунную, бронзовую и т. д.) деталь перед никелированием декапируют. После декапирования деталь промывают в горячей и холодной воде (касаться руками детали нельзя) и подвешивают в раствор для никелирования. Здесь есть одна тонкость, и если ее не выполнить, процесс осаждения никеля может не пойти. Деталь должна быть подвешена в раствор для никелирования на алюминиевой или железной (стальной) проволоке; в крайнем случае, при опускании детали в раствор ее необходимо коснуться железным или алюминиевым предметом. Эти “священнодействия” необходимы для того, чтобы дать старт процессу никелирования, так как медь имеет сравнительно низкий электроотрицательный потенциал по отношению к никелю. Только присоединение или касание детали более электроотрицательным металлом (алюминий, железо) дает старт процессу осаждения никеля на меди и ее сплавах. Растворы * для химического никелирования меди и ее сплавов:
1щ. Хлористый никель – 40-50 г/л, хлористый аммоний – 45-55 г/л, лимоннокислый натрий – 40-50 г/л, гипофосфит натрия-10-20 г/л. Температура раствора – 80-88°, скорость осаждения – 8-10 мкм/ч ** .
2. Сернокислый никель – 28-30 г/л, уксуснокислый натрий – 10-12 г/л, гипофосфит натрия-8-10 г/л. Температура раствора – 90-92°, скорость осаждения – 8-10 мкм/ч.
Приготовление растворов заключается в растворении всех компонентов (кроме гипофосфита натрия) и его нагревании. Гипофосфит натрия вводят в раствор непосредственно перед подвешиванием деталей. Такой порядок приготовления растворов касается всех рецептов для никелирования. Раствор для никелирования разводится в любой эмалированной посуде (миска, глубокая сковорода, кастрюля и т. п.), которая не имеет повреждений на поверхности эмали. От никелирования посуда не портится. Возможный осадок никеля на стенках посуды легко удаляется азотной кислотой (50% -ный раствор). Почти для всех рыболовных приманок процесс никелирования ведут более 1 ч для получения пленки толщиной около10 мкм (0,01 мм). Этого достаточно, чтобы впоследствии полировать пленку, не боясь протереть ее до основного металла. Термообработка никелированных медных (латунных, бронзовых и т. п.) деталей заключается в нагреве их до температуры 350-500° и выдерживании их при такой температуре в течение 1 ч. Необходимо отметить, что на воздухе при температуре выше 380° на поверхности никеля появляются цвета побежалости от золотисто-желтого до фиолетового.

Никелирование алюминия и его сплавов.

Никелирование алюминия и его сплавов проводят после двукратной цинкатной обработки. Цинкатную обработку алюминиевых деталей проводят (после полной их предварительной подготовки) в следующих рас творах.
1. Едкий натр-250 г/л, окись цинка-55 г/л. Температура раствора – 20°C, время обработки – 3-5 с.
2. Едкий натр-120 г/л, сернокислый цинк-40 г/л. Температура раствора-20°, время обработки-1,5-2 мин.Отдельно в двух частях воды по 0,5 л растворяют едкий натр и сернокислый цинк. Затем оба раствора сливают вместе. Дюралюминиевые детали цинкуются в растворе:
Едкий натр-10 г/л, окись цинка-5 г/л, сегнетова соль-10 г/л. Температура раствора-20°C, время обработки-1-2 мин.
Двукратную цинкатную обработку деталей проводят следующим образом. Детали цинкуют, затем подтравливают в течение 10-15 сек. в 15%-ном растворе азотной кислоты и после этого цинкуют вторично. После цинкования деталь сразу же промывают в горячей воде и подвешивают в ванну (миску и т. п.) с одним из растворов:
1. Хлористый никель – 21 г/л, лимоннокислый натрий – 40 г/л, хлористый аммоний-50 г/л, аммиак (25%)-50 мл/л, гипофосфит натрия – 24 г/л. Температура раствора – 87-90°, скорость осаждения-15-18 мкм/ч.
2. Хлористый никель-21 г/л, уксуснокислый натрий – 10 г/л, гипофосфит натрия-24 г/л. Температура раствора – 88 – 90°, скорость осаждения – 20-25 мкм/ч.
3. Сернокислый никель-25 г/л, уксуснокислый натрий-10 г/л, гипофосфит натрия-20 г/л. Температура раствора-90-92°, скорость осаждения – 12-15 мкм/ч.
4. Уксуснокислый никель – 20-25 г/л, глицин – 15-20 г/л, гипофосфит натрия – 25-30 г/л. Температура раствора – 95-98°C, скорость осаждения- 18-24 мкм/ч.
Рабочие растворы для никелирования алюминия и его сплавов составляют так же, как и для никелирования меди и ее сплавов. Термообработка никелированных алюминиевых деталей (и из его сплавов) имеет свою специфику. Детали тщательно промывают водой, погружают в нагретое до температуры 220-250° минеральное машинное масло и выдерживают при этой температуре не менее 1 ч. После термообработки детали обезжиривают органическими растворителями.

Полированные и химически обезжиренные стальные детали промывают в горячей и холодной воде,а затем декапируют. Декапированные детали также промывают в обеих водах и помещают в ванну для никелирования. Растворов для никелирования стали очень много, ниже приводятся наиболее проверенные и зарекомендовавшие себя:
1щ. Хлористый никель-30 г/л, аммиак (25%)-50 г/л, лимоннокислый натрий-100 г/л, гипофосфит натрия-10 г/л. Температура раствора-90°, скорость осаждения-6-7 мкм/ч, качество покрытия – полублестящее.
2щ. Хлористый никель – 45 г/л, хлористый аммоний – 45 г/л, лимоннокислый натрий – 45 г/л, гипофосфит натрия – 20 г/л. Температура раствора – 90е, скорость осаждения – 5-8 мкм/ч, качество покрытия – полублестящее.
3. Сернокислый никель – 20 г/л, уксуснокислый натрий – 8 г/л. гипофосфит натрия – 20 г/л. Температура раствора – 90-92°, скорость осаждения 15 мкм/ч, качество покрытия – блестящее.
4. Сернокислый никель – 30 г/л, уксуснокислый натрий – 10 г/л, хромовокислый свинец-10 г/л, гипофосфит натрия- 10 г/л. Температура раствора-90°, скорость осаждения 15 мкм/ч, качество покрытия-блестящее, качественное.
5. Хлористый никель – 30 г/л, оксиацетат натрия – 50 г/л. гипофосфит натрия-10 г/л. Температура раствора-95°, скорость осаждения – 20-25 мкм/ч, качество покрытия – блестящее.
При термической обработке никелевого покрытия на стали надо знать хотя бы примерно температуру отпуска той или иной детали. Ее обрабатывают при температуре не выше температуры отпуска. Крючки, пружины и т. п., часто встречающиеся в практике рыболова, обычно отпускают при температуре 300-350°. Поэтому термообработку их после никелирования проводят при температуре 300° в течение 2-3 ч (это можно делать в духовке газовой плиты). При покрытии стали никелем очень важно ликвидировать поры в пленке никеля, а они всегда есть. В противном случае за короткий срок ржавчина разрушит никелевое покрытие. Один из методов заключается в следующем. Никелевое покрытие протирают кашицей из окиси магния, замешенного на воде, и деталь сразу же декапируют в 50%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-2 мин. При другом методе сталь рекомендуется дважды покрывать никелем. После нанесения обычным порядком первого слоя деталь подтравливают в 50%-ном растворе азотной кислоты в течение 3-5 с, тщательно промывают в горячей и холодной воде и покрывают никелем второй раз. Причем покрытие вторым слоем никеля обязательно ведут из так называемого истощенного раствора, т. е. такого, в котором уже никелировалось большое количество деталей. Более эффективен третий метод закрытия пор в никелевом покрытии. Суть его состоит в том, что никелированную деталь сразу после термообработки охлаждают до 120-150° и опускают в старый, долгостоявщий рыбий жир (не витаминизированный!), нагретый до 80-100°. В рыбьем жире деталь выдерживают 1-2 ч, после чего его излишки удаляют тряпкой. Пропитанным жиром деталям дают полежать в теплом месте 10-12 суток. Обработанные таким образом рыболовные крючки длительное время не ржавеют даже в морской воде. При химическом никелировании возможны некоторые неполадки в ходе процесса. Это касается никелирования всех металлов. Слабое газовыделение по всей поверхности детали является первым признаком малой концентрации в растворе гипофосфита натрия, и, следовательно, его необходимо добавить в раствор. Просветление раствора (нормальный раствор синего цвета) свидетельствует о понижении количества хлорного (сернокислого) никеля. Бурное газовыделение на стенках сосуда и отложение на них никеля (темно-серый налет) объясняется местным перегревом стенок сосуда. Чтобы избежать этого явления, раствор нагревают постепенно. Между сосудом и огнем желательно поместить какую-нибудь металлическую прокладку (круг). Серый или темный слой никеля на детали образуется при низкой концентрации третьих составляющих (компонент), т. е. солей, которые присутствуют в растворе, кроме хлористого (сернокислого) никеля и гипофосфита натрия. При плохой подготовке поверхности детали могут появиться вздутия и отслоения пленки никеля. И наконец, может быть и такое. Раствор составлен правильно, а процесс не идет. Это верный признак того, что в раствор попали соли других металлов. В этом случае делают новый раствор, исключая попадание каких-либо посторонних солей металлов. Никелевое покрытие можно пассивировать, после чего оно длительное время не тускнеет.

* Все химреактивы при составлении рецептов для металлических покрытий должны быть чистыми (ч.) или химически чистыми (х.ч.), а вода — дистиллированной (можно использовать конденсат из бытовых холодильников, дождевую или снеговую воду).
** За 1 ч осаждается 8-10 мкм никеля.

Ерлыкин Л.А. “Лаборатория рыболова” Москва “Физкультура и спорт” 1987 стр. 21-27

Советы по никелированию в домашних условиях

[Никелирование] – это процесс нанесения на металлическую поверхность очень тонкого слоя никеля.

Толщина никелевого слоя, в зависимости от поставленной задачи, размеров детали и дальнейшего ее использования, находится в диапазоне от 0,8 до 55 мкм.

Никелевое черное напыление защищает металлический предмет от разрушительного воздействия внешней среды – окисления, коррозии и реакции с солью, щелочью и кислотой.

Предметами, которым может потребоваться такая защита, являются:

металлические изделия, которые будут находиться на открытом воздухе;

кузовные детали автотехники и мототехники, в том числе и из алюминия;

медицинское и стоматологическое оборудование;

изделия, имеющие длительный контакт с водой;

декоративное металлическое ограждение, в том числе и из алюминия;

предметы, подвергающиеся контакту с сильнодействующими химическими веществами и прочее.

Как можно заметить, технология различного никелирования применяется не только в промышленности, а черное вполне может потребоваться в домашних условиях, своими руками.

Рассмотрим основные методы нанесения защитного слоя своими руками в домашних условиях, металлы, позволяющие наносить никель, тонкости и особенности каждого процесса.

На практике применяются два способа нанесения никелевого слоя — электролитический и химический.

Не будем изучать тонкости промышленного процесса, а опишем проведение в домашних условиях.

Технология нанесения никелевого слоя представлена на видео.

Электролитическое никелирование

Перед электролитическим никелированием (по-другому его еще называют гальваническое ) нужно выполнить электрохимическое меднение детали или заготовки.

Есть два метода, включающие гальваническое — с погружением в раствор электролита и без погружения.

В первом случае, предмет из металла тщательно обрабатывается наждачной бумагой, с него удаляется оксидная пленка, производится промывка сначала в теплой воде для удаления растворителя, а затем в содовом растворе и опять в воде.

В стеклянную емкость поместите два анода из меди и деталь, зафиксировав ее проволокой между пластинами анодов.

Электрохимическое меднение в домашних условиях будем производить с помощью электролита, состоящего из воды с включением 20%-го медного купороса и 2% серной кислоты.

Ток нужно рассчитать из показателей 10-15 мА/кв.см.

Через полчаса обработки током на детали будет тонкий слой меди, а чем дольше будет производиться электрохимическое меднение, тем толще будет слой.

Если деталь большая или отсутствуют подходящие стеклянные емкости, то можно использовать электрохимическое меднение без погружения в электролит.

Для этого делаем кисточку из меди (можно применить многожильный медный провод, конечно, сняв изоляцию только на концах), которую присоединяем к плюсу источника тока и фиксируем с помощью деревянной палочки.

Зачищенную обезжиренную пластинку из металла положим в достаточно широкую стеклянную емкость, зальем раствором электролита (можно взять насыщенный медный купорос) и подсоединим к минусу источника тока.

Теперь макаем кисточку в электролит и проводим возле поверхности детали. Важно постоянное наличие раствора на медной кисточке.

Через некоторое время вы заметите, что на поверхности обрабатываемой детали появился медный слой. Чем толще будет нанесено покрытие из меди, тем меньшее количество пор останется.

Так, например, на 1 кв.см при однослойном нанесении меди будет несколько десятков сквозных пор, а при трехслойном их практически не будет.

Добейтесь нужной толщины меди и можно приступать к следующему этапу.

Нанесение никелевого слоя (гальваническое) производится аналогично процессу меднения с погружением в электролит.

Так, деталь, подвешенная на проводке, и никелевые аноды опускаются в электролит, проволоки от анодов подключаются к плюсу, а проволока от детали – к минусу.

В качестве электролита можно рекомендовать один из двух растворов:

Сернокислые никель, натрий и магний в пропорциях 14:5:3, 0,5% поваренной соли и 2% борной кислоты;

30% сульфата никеля, 4% хлорида никеля и 3% борной кислоты.

Сухие смесь заливаем одним литром нейтральной воды, тщательно перемешиваем и при необходимости избавляется от выпавшего осадка, и применяем как электролит при электролитическом никелировании.

Гальваническое достаточно проводить в течение получасового воздействия постоянного тока с мощностью 5,8-6 В.

В результате обработки током через электролит мы получим матовый неравномерный слой серого цвета. Чтобы выровнять его, предмет из металла необходимо аккуратно зачистить и провести полировку.

Эта технология не может быть применена для деталей с шершавым покрытием или имеющих узкие и глубокие отверстия.

В этом случае нужно использовать химический метод никелирования или чернения деталей.

Технология чернения заключается в том, что на металл наносится промежуточное покрытие из цинка или никеля, а сверху деталь покрывается тонким, не более 2мкм, черное покрытие из никеля.

Декоративное металлическое ограждение, сделанное из деталей с черным никелированием, будет хорошо сохраняться и красиво смотреться.

В некоторых случаях требуется провести никелирование и хромирование.

Метод химического никелирования

Технология химического никелирования деталей заключается в том, что заготовку из металла погружают в кипящий раствор на определенный срок, за который на ее поверхность оседают частички никеля.

Электрохимическое воздействие отсутствует, ток не понадобится.

Технология направлена на получение прочного сцепления никелевого слоя с металлом (особое качество сцепления поверхности и нанесенного слоя наблюдается при никелировании стали и железа).

Химическое никелирование различных деталей реально проводить в условиях гаража или небольшой мастерской.

В эмалированной посуде смешивают сухие реактивы и заливают их водой;

Доводят полученную жидкую смесь до кипения и только тогда доливают гипофосфит натрия;

Погружают в емкость с жидкостью заготовку так, чтобы она не касалась краев и дна. Фактически потребуется установка химического никелирования, которую можно сделать самостоятельно из эмалированного таза соответствующего размера и диэлектрического кронштейна, на который будет подвешиваться заготовка;

В зависимости от применяемого раствора, кипение должно продолжаться от часа до трех;

Заготовку достают и промывают водой, содержащей погашенную известь, после чего можно произвести полировку.

Все составы для химического никелирования деталей будут содержать в обязательно порядке никель хлористый или сернокислый, натрия гипофосфит различной кислотности и какую-то из кислот.

Смеси, содержащие свинец, увеличивают скорость нарастания никелевого слоя до 95 мкм/ч.

Технология предусматривает обработку 20 кв.см поверхности в одном литре раствора.

Кислыми составами производят нанесение никелевого слоя на черные металлы, а щелочные лучше подойдут для нержавеющей стали.

Никелевая пленка, нанесенная на металл без меднения, имеет слабое сцепление с поверхностью. Для его улучшения можно применить термическую обработку, выдержав заготовку при температуре выше 450 градусов;

Нагревать до этой температуры закаленные изделия нельзя, при нагреве до 350-400 градусов они будут терять твердость. Эта проблема решается более длительным выдерживанием, но при температуре в диапазоне 250-300ºС;

При нанесении никелевого слоя на громоздкие детали возникает необходимость перемешивания раствора, что приводит к потребности проводить постоянную фильтрацию. Это основная сложности при проведении процесса не в промышленных условиях.

Аналогичным образом, но с применением другого состава, можно покрыть детали слоем серебра. Серебрение часто применяется для рыболовных снастей с целью предотвратить потускнение крючков и блесен.

Технология нанесения серебра несложная и отличается от никелирования составом электролита, временем и температурой рабочего раствора (для получения ровного слоя серебра требуется состав, подогретый до 90 градусов).

Растворы серебра можно приготовить из воды, ляписа аптечного и 10% солевого раствора.

Выпавший осадок серебра промыть и смешать с 2% гипосульфитом, профильтровать, добавить меловую пыль и размешивая, добиться сметанообразного состояния.

Этой смесью можно натирать металл до образования на нем слоя серебра.

Хранение этого раствора допускается в течение нескольких суток, раствор серебра, допускающий длительное — до полугода хранение, можно приготовить следующим образом: 15 г ляписа, 55 г лимонной кислоты (годится кулинарная) и 30 г хлористого аммония.

Все компоненты растираются в пыль и смешиваются. Порошок для нанесения серебра хранится в сухом виде.

Для работы мокрой салфеткой коснитесь смеси и разотрите ее по обрабатываемой поверхности.

Напыление серебра наносится на очищенную деталь, но готовить ее специальным способом не нужно.

Приведенные способы нанесения никеля и серебра на металлические детали легко повторить самостоятельно в домашних условиях.

Иногда можно столкнуться с необходимостью никелирования алюминия. Никелирование алюминия процесс достаточно дорогостоящий и ненадежный. Электролит для никелирования алюминия стоит достаточно дорого, но частенько идет пузырями.

Проблема в никелировании алюминия в домашних условиях состоит в слабой адгезии — блестящий никель «рвет» покрытие.

Для химического никелирования алюминия подойдет такой состав:

  1. Никель сернокислый — 20г/л;
  2. Натрий уксуснокислый — 10г/л;
  3. Натрий фосфорноватистокислый — 25г/л;
  4. Тиомочевина, раствор концентрацией 1 г/л — 3мл;
  5. Фтористый натрий — 0,4г/л;
  6. Уксусная кислота — 9мл

Химическое никелирование алюминиевых сплавов

Главная > Реферат >Химия

3 Характеристика детали 4

4 Выбор способа никелирования 5

4.2 Электролитический способ 5

4.2 Химический способ 5

5 Требования к покрытию и выбор его толщины 6

6 Выбор осуществления технологического процесса 7

7 Теория процесса химического никелирования 8

8 Выбор раствора 10

9 Выбор основных технических операций 12

9.1 Обезжиривание химическое 12

9.2 Обезжиривание электрохимическое 13

9.3 Травление 13

9.4 Осветление 14

9.5 Декапирование 14

9.6 Химическое никелирование 14

10 Схема технологического процесса 16

11 Составы растворов и режимы их работы 17

12.1 Расчет размеров подвесок и ванны химического

12.2 Расчет фондов времени работы оборудования 21

12.3 Годовой объем производства одной ванны химического

12.4 Расход химикатов 22

12.5 Корректировка растворов 24

12.6 Расход воды 28

12.7 Расход воды на промывки 30

13 Список литературы 33

Применение алюминиевых сплавов для изготовления деталей машин с каждым годом возрастает, что обусловлено рядом специфических свойств алюминия (лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al 2 O 3 , которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. Но алюминий имеет существенный недостаток – низкую твердость (100-150 МПа), вследствие чего поверхность деталей, работающих на трение, быстро срабатываются. Поэтому большое практическое значение представляет упрочнение поверхности деталей из алюминиевых сплавов путем нанесения более твердого слоя другого металла. В этом отношение большой практический интерес представляет никелевое покрытие, обладающее высокой твердостью и адгезией к основе, особенно после термической обработки[3].

Никелевые покрытия применяют в различных отраслях промышленности как в качестве подслоя, так и само­стоятельно для защитно-декоративных и специальных целей. Они характери­зуются твердостью, зна­чительной коррозионной стойкостью и хорошей отражательной способ­ностью (58 — 62%), удельным электро­сопротивлением 8,3-10 -2 Ом·м[4].

Никелевые покрытия применяют в промышленности для защитно-декоративной и декоративной отделки изделий и деталей машин, аппаратов, приборов; для защиты от кор­розии при повышенных температурах и в специальных средах (щело­чах, некоторых кислотах), как промежуточный подслой для нанесения других покрытий на сталь с целью обеспечения прочного сцепления по­крытий с основой, для повышения износостойкости трущихся поверх­ностей[8].

В настоящее время применяют два способа нанесения никелевого покрытия: электрохимический и химический. Только с помощью химического никелирования можно получить покрытие сложнопрофилированных деталей. За счет введения неорганических добавок, содержащих фосфор и бор, можно регулировать твердость получаемого покрытия, что является немаловажным для деталей из алюминиевых сплавов. При этом нужно учитывать, что покрытие, полученные химическим никелированием, обладают высокой коррозионной стойкостью[3].

3 Характеристика детали

В качестве детали для нанесения покрытия выбран корпус радиоэлектронного прибора, изготовленный фрезерованием и из сплава алюминия Д16

Деталь покрывается как с внешней, так и с наружной стороны, характерным является наличие различных отверстий для вывода проводов, болтовых соединений.

Данный корпус с радиоэлектронным прибором впоследствии подвергается герметизации с помощью болтового соединения или низкотемпературной пайке. Для обеспечения надежности работы прибора наносимое на корпус покрытие должно обеспечить коррозионную стойкость, износостойкость, оптимальную твердость и быть равномерным по толщине.

Обычно корпуса из сплавов алюминия подвергают операции никелирования с последующим нанесением других функциональных покрытий, например покрытия олова, висмута, серебра.

l=5.4см 2 , h=8.8см 2 , b=1.3см 2

Так как деталь покрывается как с внешней, так и с внутренней стороны, то площадь покрытия одной детали будет равна:

S покр =168 см 2

4 Выбор способа никелирования

Возможно два способа нанесения никелевых покрытий:

Электролитический способ – нанесение никелевых покрытий на поверхность изделия из электролита под действием электрического тока. Преимущество способа – четко контролируется толщина покрытия, минимальный расход покрывающего металла. Кроме того, подбирая вид электролита и режим осаждения, можно получать осадки нужной структуры, внешнего вида и с различными механическими свойствами. Недостатком электролитического никелирования является неравномерность осаждения никеля при нанесении на рельефную поверхность, а также невозможность покрытия узких и глубоких отверстий и полостей. [4]

4.2 Химический способ

При химическом способе покрываемое изделие помещают в водный раствор, содержащий растворенную соль металла и восстановитель. На поверхности изделия высаживается слой металла. [1]

Осаждаемое в процессе химического никелирования покрытие не является чистым никелевым, как при гальваническом никелировании, а состоит из сплава никеля с фосфором. Покрытие этим сплавом не имеет ничего общего с покрытием чистым никелем как по физико-механическим, так и по химико-коррозионным свойствам.

Покрытие может быть нанесено на изделия сложной конфигурации с высокой степенью равномерности. Его можно нанести на внутренние полости и каналы изделия, что практически невозможно реализовать при гальваническом нанесении.

Широкий спектр применения химически осажденного никель-фосфорного покрытия объясняется впечатляющим набором его полезных свойств: твердостью от 6000 до 10000 МПа, высокой коррозионной стойкостью, антифрикционностью (низким износом при сухом трении), способностью экранировать высокочастотные электромагнитные излучения, низким переходным сопротивлением на электрических контактах, хорошей паяемостью.

Механические свойства никелирования не зависят от толщины: например, покрытия толщиной 1 мкм и 100 мкм обладают одинаковой удельной износостойкостью. [2]

В данном случае целесообразнее использовать химическое никелирование. Это обусловлено тем, что деталь имеет сложную конфигурацию (наличие отверстий, углублений, полостей), а также требуется покрытие, как с внешней, так и с внутренней стороны.

5 Требования к покрытию и выбор его толщины

Толщина покрытия устанавливается в зависимости от условий эксплуатации, назначения покрытия по нормативно-технической документации, а также способа нанесения покрытия.

Так как на нашу деталь необходимо нанести функциональное покрытие, то покрытия должно быть равномерным по толщине, а также обеспечивать коррозионную стойкость, износостойкость и твердость основного металла в условиях эксплуатации. [15]

По ГОСТ 9.303-84 минимальная толщина покрытия должна составлять 9 мкм. Допустимая максимальная толщина покрытия составляет 15 мкм. Средняя толщина никеля, получаемая в ванне никелирования, составляет 15 мкм.

6 Выбор осуществления технологического процесса

Су­ществуют три способа осуществления технологического процесса химического никелирования, различающихся в зависимости от вида реагента, выбранного в качестве вос­становителя.

1) гипофосфитный способ, характеризующийся сов­местным выделением фосфора в никелевое покрытие;

2) боргидридный способ, при котором происходит вы­деление бора, входящего в состав покрытия;

3) гидразинный способ, при котором никель оса­ждается с наименьшим количеством примесей. [5]

Промышленное применение получил пока лишь гипо­фосфитный способ. Это обусловлено тем что, боргидридный способ нанесения покрытия характеризуется сильно щелочной средой (рН>13), что приведет к растворению алюминия.

Несмотря на то, что гидразинный способ позволяет получить никелевое покрытие высокого качества, его использование практически не распространено, ввиду маленькой скорости осаждения никеля, основной компонент (гидразин) практически отсутствует в продаже, данный способ очень требователен к соблюдению техники безопасности, т.к. при нарушении условий эксплуатации возможна детонация.

Химическое осаждение никеля на сплавы алюминия целесообразно проводить с помощью раствора с гипофосфитом натрия. Осажденное покрытие имеет полублестящий металли­ческий вид, аморфную структуру и является сплавом никеля с фосфором.

7 Теория процесса химического никелирования

Механизм восстановления ионов никеля с помощью гипофосфита носит электрохимический характер, при этом на по­верхности катализатора – основы одновременно (сопряженно) протекают анод­ная стадия окисления восстановителя (5.1) и катодная стадия восстановления никеля (5.6) и водорода (5.3).

Анодная стадия окисления гипофосфита – реакция взаимодействия гипофосфита натрия с водой – представляется как присоединение иона ОН¯ от молекулы воды к месту разрыва связи

Р – Н в молекуле гипофосфита натрия. Эта реакция, протеканию которой способствует каталитическое действие поверхности никеля, может быть выражена следующим уравнением:

Н 2 О ↔ Н + + ОН¯, (5.1)

Н 2 РО 2 ¯ + ОН¯→ Н 2 РО 3 ¯ + Н + е. (5.2)

Освобожденный от аниона гипофосфита электрон через металлическую поверхность может передаваться иону водорода и превращать его в атомарный:

Два атома водорода, один из которых образовался из связи Р – Н анион гипофосфита, а другой – из воды, соединяясь между собой образуют молекулярный водород:

Тогда суммарная реакция взаимодействия гипофосфита натрия с водой соответствует уравнению:

Н 2 РО 2 ¯ + Н 2 О → Н 2 РО 3 ¯ + Н 2 . (5.5)

Химическое никелирование алюминия

Широкое распространение никелевых покрытий объясняется его хорошим декоративным видом, прекрасными защитными свойствами против коррозии, высокой поверхностной твёрдостью, износостойкостью, электропроводностью и рядом специальных свойств. Никелированию подвергают сталь, чугун, медь, титан, алюминий и их сплавы, цинковые сплавы, сплавы на основе никеля, металлы с подслоем меди.

Никелевое покрытие является катодным по отношению к стали, алюминиевым и цинковым сплавам. Никелевое покрытие в ряде случаев используют в качестве подслоя при нанесении декоративного хромового покрытия. В этом случае по нанесенному никелевому покрытию наносят хром толщиной до 1 мкм.

При химическом никелировании никель восстанавливается из растворов гипофосфитом натрия по реакции:

Классы МПК:C25D3/12 никеля или кобальта
Автор(ы):Николаев В.В. , Пелле И.А.
Патентообладатель(и):Николаев Виталий Владимирович
Приоритеты:
NiCl2 + NaH2PO2 + Н2O = Ni + NaH2PO3 + 2 HCl.(4.6)

Одновременно происходит разложение гипофосфита:

2 NaH2PO2 = NaH2PO2 + P + NaOH + 1/2 Н2.(4.7)

При этом фосфор поступает в покрытие вместе с никелем и обеспечивает повышение твердости и износостойкости никелевого покрытия.

Химическим методом на изделия из сталей, алюминия, титана, меди и сплавов на их основе наносят никель-фосфористое и никель-борные покрытия. ГОСТ 9.305-84 содержит информацию о 6 составах растворов для этой цели. Основу 5 растворов для получения никель-фосфористых покрытий составляют смеси никеля сернокислого или двухлористого 6-водного в количестве 20–25 г/л с гипофосфитом натрия в количестве от 10–25 г/л до 25–30 г/л. Кроме того, используют добавки кислот: уксусной от 6–10 г/л до 20–25 г/л; или смеси борной – 5–15 и молочной – 35–45 г/л, тиомочевины 0,001 г/л, солей щелочных металлов, таких как натрий уксуснокислый 10–15 г/л, натрий лимоннокислый 35–55 г/л, аммоний хлористый 35–55 г/л, аммоний сернокислый 45–50 г/л; pH от 4,1 до 9,0.

Покрытия получают погружением изделий в горячие растворы с температурой от 78–88 °С (скорость осаждения 8–12 мкм/ч) до 90–95 °С (скорость осаждения 18–25 мкм/ч). Плотность загрузки изделий в объём раствора должна быть 1–2 дм 2 поверхности на 1 л раствора.

Химическое никелирование алюминия весьма технологичный процесс. Он не требует специальной подготовки поверхности, поскольку алюминий сам катализирует процесс восстановления его из растворов. Никелевое покрытие получается равномерным по всей покрываемой поверхности. Образующийся никель-фосфористый осадок содержит до 7 % фосфора, остальное никель. Твёрдость составляет 4000–5000 МПа. Состав раствора для химического никелирования алюминия может быть простейшим двухлористый 6-водный никель 30 г/л, гипофосфит натрия 10 г/л уксуснокислый натрий – 10 г/л. Температура раствора 92–93 °C, pH = 5–6.

Никель-борные покрытия на стали, меди и её сплавах, а также на поверхности титана получают из раствора, содержащего никель двухлористый 6-водный 25–35 г/л, гидроокись натрия (NaOH) 35–45 г/л, натрий боргидрид технический 1,0–1,5 г/л, этилендиамин 55–65 г/л, свинец хлористый 0,02–0,04 г/л, 2-меркаптобензтиазол 0,005–0,010 г/л (рН раствора 13–14, температура 85–95°С скорость осаждения 12–18 мкм/ч).

Химическое никелирование возможно для получения покрытий на керамике, ферритах, пластмассах и других диэлектриках и полупроводниках. Эта операция часто необходима для создания электрических контактов на таких материалах, а также для обеспечения пайки между собой или с металлами.

Кроме того, в производстве используется химическое хромирование, железнение, лужение, серебрение.

Технологии никелирования в домашних условиях, оборудование и составы раствора

Защита «железа» от коррозии производится в нескольких случаях: при первичной обработке, в целях восстановления повреждения на отдельном участке или декорирования какого-либо образца. При этом используются различные металлы – латунь, медь, серебро и ряд других. Разберемся с технологией никелирования в домашних условиях как одной из самых простых и доступных в плане самостоятельной реализации.

Кроме того, она является и самой распространенной. При покрытии деталей защитным слоем из других металлов тончайшая пленка никеля играет роль промежуточного. Его целесообразно наносить, к примеру, перед хромированием деталей.

Единица измерения компонентов – г/л воды (если иное не оговорено). Все использующиеся химикаты разводятся отдельно, тщательно фильтруются и только после этого перемешиваются для получения электролитического раствора.

Подготовка образцов к никелированию

Все мероприятия не только идентичны, но и обязательны, независимо от выбранной технологии нанесения защитного (декоративного) слоя.

Пескоструйная обработка

Цель – максимально убрать ржавчину, окислы (декапирование) и иные инородные наслоения. Вы можете прочесть статью о том, как изготовить пескоструйный аппарат в домашних условиях, из подручных материалов. К примеру, переделать краскопульт.

Составы для декапирования

№1. Серная (концентрированная) кислота (75 г) + хромпик (3 г) на полстакана воды. Время выдержки детали в растворе – порядка 20 сек.

№2. Кислота серная (соляная) 5 г + вода (полстакана). Время обработки – до 1 мин.

Шлифовка

Такое тщательное выравнивание способствует получению однородного никелевого слоя и снижает расход подготовленного раствора. В зависимости от значительности дефектов (величины зазоров, царапин) применяется наждачная бумага с разной зернистостью, щетки карцовочные, шлифовочные пасты.

Обезжиривание

Предварительно, после шлифовки, образец промывается под проточной водой для удаления всех налипших фракций. Что использовать (спирт, бензин, уайт-спирит или специально приготовленный раствор), решается на месте. Главное условие – растворитель должен быть «совместим» с материалом основы, подвергающейся никелированию.

В особо трудных случаях, если не помогают имеющиеся в продаже растворители, целесообразно готовить препараты для обезжиривания самостоятельно.

Рецепты водных растворов для стали и чугуна

№1. Едкий натр (10 – 15) + «жидкое стекло» (10) + сода кальцинированная (50).

№2. Едкий натр (50) + фосфорнокислый натрий и кальцинированная сода (по 30) + «жидкое стекло» (5).

Цветных металлов

№1. Фосфорнокислый натрий + хозяйственное мыло (по 10 – 15).

№2. Едкий натр (10) + натрий фосфорнокислый (50 – 55).

Рекомендации

    Чтобы проверить качество обезжиривания, достаточно образец смочить водой. Если она покрывает поверхность тончайшей пленкой, без образования капель, это свидетельствует о том, что цель технологической операции достигнута и деталь готова к никелированию. Рабочая температура растворов – в пределах +(65 – 85) ºС.

Технологии никелирования

Никелирование электролитическое

Простейшие схемы для домашнего применения представлены на рисунке.

    Сосуд (1) – любой удобной формы и вместимости. Единственное требование – материал должен быть химически нейтрален по отношению к применяемому электролиту. Чаще всего в домашних условиях при никелировании используются емкости из стекла. Аноды (2) – никелевые. Чтобы покрытие образца получилось равномерным, однородным, они должны находиться с разных сторон заготовки. Поэтому – не менее 2-х. Деталь (3). Она же является катодом. Вывешивается так, чтобы не касалась стенок и днища емкости.

Соединения: плюс источника – с пластинами, минус – с образцом.

Состав раствора для никелирования: сернокислые натрий (50), никель (140), магний (30) + борная кислота (20) + соль поваренная (5).

Условия никелирования: температура +22 (±2) ºС, плотность тока – в пределах 1 (±0,2) А/дм².

Технология никелирования. Включается питание и выставляется требуемое значение тока. Процесс длится от 20 минут до получаса. Степень готовности детали определяется визуально, по оттенку (серовато-матовому) и его однородности.

При дефиците (отсутствии) некоторых компонентов в домашних условиях можно приготовить состав с ограниченным количеством ингредиентов, повысив их долевое содержание на литр воды.

Что учесть

    Качество никелирования во многом зависит от кислотности раствора. Проверяется по окрашиванию лакмусовой бумаги – цвет должен быть красным. При необходимости понизить значение кислотности можно ввести в электролит аммиачный раствор. Дозировка определяется самостоятельно; ориентир – оттенок лакмусового «индикатора». Электролитический способ никелирования не всегда эффективен. Если поверхность образца имеет сложный рельеф, то покрытие ляжет неравномерно, а на особо проблемных участках его может и вообще не быть. Например, в пазах, щелях, отверстиях и так далее.

Никелирование химическое

Технология намного проще, так как все, что понадобится – фарфоровая (эмалированная посуда). При этом качество – выше, так как необработанных участков не останется. Все компоненты растворяются в воде, после чего раствор нагревается до температуры примерно +(85 – 90) ºС. И после этого, независимо от применяемой рецептуры, в него вводится натрия гипофосфит (обозначим НГ).

Составов для химического никелирования довольно много. Вот некоторые рецепты:

№1. Сернокислые аммоний и никель (по 30) – повышение температуры – НГ (10). Требуемая кислотность – около 8,5.

№2. Хлористый никель (30) + гликолевая кислота (40) – нагрев – НГ 10 (кислотность 4,2 – 4,4).

№3. Натрий лимоннокислый, хлористый аммоний и хлористый никель (по 45) – подогрев – НГ (20; 8,5).

Никелирование натиранием

Целесообразно практиковать при обработке крупногабаритных заготовок, для которых в домашних условиях подобрать емкость нужных размеров проблематично или невозможно. Сама методика несложная, так как при ней гальванические процессы исключаются. Трудность в другом – придется потратить много времени, чтобы подготовить необходимое оборудование и принадлежности. В первую очередь – щетку.

Источник постоянного тока с плавной регулировкой в пределах 5 – 15 В (до 2 А). Приобретать его специально для никелирования смысла нет, так как изготовить самостоятельно для человека, закончившего среднюю школу, не составит труда. Понадобится ТР с соответствующей вторичной обмоткой и выпрямитель (мост). Вполне подойдут диоды серии 303 – 305.

Щетка. Достаточно диаметром 25 (±) мм. Ее ручка должна быть из диэлектрика. Если ориентироваться на то, что есть в доме, то оптимальный вариант – сделать из отрезка трубы ПП или ПЭ. С одного торца ручка «глушится» крышкой. В качестве щетинок используется ворс, например, из синтетики.

Ворсинки собираются в пучок, верхняя часть которого обматывается проволокой (нержавейкой), под которую укладывается изогнутая никелевая пластина. Получается аналог малярной кисти. Это – анод схемы. Минус источника подключается к обрабатываемому изделию.

Провода. Хватит на 0,5 «квадрата». В гараже у любого хозяина всегда найдутся подходящие куски.

Рецептура состава

    Сернокислые натрий и никель – 40 и 70. Кислота борная – 20. Натрий хлористый – 5.

Порядок никелирования: в ручку заливается приготовленный электролит, подается напряжение, и щетка планомерно, с прижимом, перемещается по детали. Неудобство в том, что придется постоянно осуществлять контроль над уровнем раствора в рукоятке и регулярно доливать. Но если в домашних условиях хочется покрыть никелем что-то объемное, например, бампер авто, колесные диски, то другого варианта просто нет.

Рекомендация – для упрощения процесса подготовки оборудования вместо щетки можно использовать пластину их никеля. Она играет роль анода. Ее необходимо обернуть в кусок фланели толщиной не менее 4 мм, и рядом с обрабатываемой деталью поставить емкость с электролитом. Технология простая – постоянно смачивая в растворе такой импровизированный электрод, водить им по поверхности образца. Эффект тот же самый, а результат зависит целиком от усердия и аккуратности домашнего мастера.

Итоговая обработка деталей

    Просушка. Если образец имеет сложный рельеф, то необходимо убедиться в отсутствии влаги на всех проблемных участках (пазы, выемки и так далее). Герметизация поверхности. Никелевая пленка характеризуется пористостью, даже если покрытие делается в несколько слоев. Следовательно, прямого контакта основы с жидкостью избежать не получится. Дело лишь во времени. Результат – появление коррозии и отслоение никеля.

Чем можно герметизировать поры в домашних условиях:

    Несколько экзотический, но эффективный способ – погружение еще теплого образца в рыбий жир. Смешать окись магния с водой, довести до состояния густой сметаны и натереть такой «кашицей» никелированную деталь и опустить на пару минут в раствор (50%) соляной кислоты. Обработать поверхность прозрачной, способной проникнуть вглубь структуры смазкой, в 2 – 3 захода.

Излишки препаратов (не раньше чем через 24 часа) легко смываются бензином.

Полировка

На данном этапе никелированной заготовке придается специфический блеск.

Полезная информация

Не всякое «железо» подвергается никелированию. Такая обработка не применяется для олова, свинца и других, менее распространенных в быту металлов и сплавов.

Для более качественного никелирования желательно сделать предварительное омеднение заготовки. Основных причин две.

Первая уже указана – пористость покрытия.

Вторая – с медью слой никеля скрепляется намного надежнее, чем с любым сплавом или чистой сталью. Следовательно, и никелированная деталь будет намного дольше сохранять неизменный привлекательный вид. Если есть возможность сделать в домашних условиях омеднение образца, то это лучшее решение проблемы.

При проведении никелирования в домашних условиях можно ориентироваться на такие данные – 1 л электролита хватит для обработки детали общей площадью не более 2 дм². Исходя из этого, и определяется потребное количество раствора.

Читайте также:  Грунт по алюминию для лодок
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector