Химическое никелирование — особенности, технология и рекомендации

Никелирование

Нанесение металлических покрытий

Химическое покрытие одних металлов другими подкупает простотой технологического процесса. Действительно, если, например, необходимо химически отникелировать какую-либо стальную деталь, достаточно иметь подходящую эмалированную посуду, источник нагрева (газовая плита, примус и т.п.) и относительно недефицитные химреактивы. Час-другой — и деталь покрыта блестящим слоем никеля.

Заметим, что только с помощью химического никелирования можно надежно отникелировать детали сложного профиля, внутренние полости (трубы и т.п.). Правда, химическое никелирование (и некоторые другие подобные процессы) не лишено и недостатков. Основной из них — не слишком крепкое сцепление никелевой пленки с основным металлом. Однако этот недостаток устраним, для этого применяют так называемый метод низкотемпературной диффузии. Он позволяет значительно повысить сцепление никелевой пленки с основным металлом. Метод этот применим для всех химических покрытий одних металлов другими.

В основу процесса химического никелирования положена реакция восстановления никеля из водных растворов его солей с помощью гипофосфита натрия и некоторых других химреактивов.

Никелирование

Никелевые покрытия, полученные химическим путем, имеют аморфную структуру. Наличие в никеле фосфора делает пленку близкой по твердости пленке хрома. К сожалению, сцепление пленки никеля с основным металлом сравнительно низкое. Термическая обработка пленок никеля (низкотемпературная диффузия) заключается в нагреве отникелированных деталей до температуры 400°С и выдержке их при этой температуре в течение 1 ч.

Если покрываемые никелем детали закалены (пружины, ножи, рыболовные крючки и т.п.), то при температуре 40°С они могут отпуститься, то есть потерять свое основное качество — твердость. В этом случае низкотемпературную диффузию проводят при температуре 270…300 С с выдержкой до 3 ч. При этом термообработка повышает и твердость никелевого покрытия.

Все перечисленные достоинства химического никелирования не ускользнули от внимания технологов. Они нашли им практическое применение (кроме использования декоративных и антикоррозионных свойств). Так, с помощью химического никелирования осуществляется ремонт осей различных механизмов, червяков резьбонарезных станков и т.д.

В домашних условиях с помощью никелирования (конечно, химического!) можно отремонтировать детали различных бытовых устройств. Технология здесь предельно проста. Например, сносилась ось какого-либо устройства. Тогда наращивают (с избытком) слой никеля на поврежденном месте. Затем рабочий участок оси полируют, доводя его до нужного размера.

Надо отметить, что с помощью химического никелирования нельзя покрывать такие металлы, как олово, свинец, кадмий, цинк, висмут и сурьму.

Растворы, применяемые для химического никелирования, подразделяются на кислые (pH — 4…6,5) и щелочные (pH — выше 6,5). Кислые растворы предпочтительнее применять для покрытия черных металлов, меди и латуни. Щелочные — для нержавеющих сталей.

Кислые растворы (по сравнению с щелочными) на полированной детали дают более гладкую (зеркальную) поверхность, у них меньшая пористость, скорость протекания процесса выше. Еще немаловажная особенность кислых растворов: у них меньше вероятность саморазряда при превышении рабочей температуры. (Саморазряд — мгновенное выпадение никеля в раствор с расплескиванием последнего.)

У щелочных растворов основное преимущество — более надежное сцепление никелевой пленки с основным металлом.

И последнее. Воду для никелирования (и при нанесении других покрытий) берут дистиллированную (можно использовать конденсат из бытовых холодильников). Химреактивы подойдут как минимум чистые (обозначение на этикетке — Ч).

Перед покрытием деталей любой металлической пленкой необходимо провести специальную подготовку их поверхности.

Подготовка всех металлов и сплавов заключается в следующем. Обработанную деталь обезжиривают в одном из водных растворов, а затем деталь декапируют в одном из нижеперечисленных растворов.

Составы растворов для декапирования (г/л)

Для стали

  • Серная кислота — 30…50. Температура раствора — 20°С, время обработки — 20…60 с.

  • Соляная кислота — 20…45. Температура раствора — 20°С, время обработки — 15…40 с.

  • Серная кислота — 50…80, соляная кислота — 20…30. Температура раствора — 20°С, время обработки — 8…10с.

Для меди и ее сплавов

  • Серная кислота — 5%-ный раствор. Температура — 20°С, время обработки — 20 с.

Для алюминия и его сплавов

  • Азотная кислота. (Внимание, 10…15%-ный раствор.). Температура раствора — 20°С, время обработки — 5… 15 с.

Учтите, что для алюминия и его сплавов перед химическим никелированием проводят еще одну обработку — так называемую цинкатную. Ниже приведены растворы для цинкатной обработки.

Составы растворов для цинкатной обработки ( г/л)

Для алюминия

  • Едкий натр — 250, окись цинка — 55. Температура раствора — 20°С, время обработки — 3…5 с.

  • Едкий натр — 120, сернокислый цинк — 40. Температура раствора — 20°С, время обработки — 1,5…2 мин.

При подготовке обоих растворов сначала отдельно в половине воды растворяют едкий натр, в другой половине — цинковую составляющую. Затем оба раствора сливают вместе.

Для литейных алюминиевых сплавов

  • Едкий натр — 10, окись цинка — 5, сегнетова соль (кристаллогидрат) — 10. Температура раствора — 20°С, время обработки — 2 мин.

Для деформируемых алюминиевых сплавов

  • Хлорное железо (кристаллогидрат) — 1, едкий натр — 525, окись цинка 100, сегнетова соль — 10. Температура раствора — 25°С, время обработки — 30…60 с.

После цинкатной обработки детали промывают в воде и завешивают их в раствор для никелирования.

Все растворы для никелирования универсальны, то есть годны для всех металлов (хотя есть и некоторая специфика). Готовят их в определенной последовательности. Так, все химреактивы (кроме гипофосфита натрия) растворяют в воде (посуда эмалированная!). Затем раствор разогревают до рабочей температуры и только после этого растворяют гипофосфит натрия и завешивают детали в раствор.

В 1 л раствора можно отникелировать поверхность площадью до 2 дм.

Составы растворов для никелирования (г/л)

  • Сернокислый никель — 25, янтарнокислый натрий — 15, гипофосфит натрия — 30. Температура раствора — 90°С, pH — 4,5, скорость наращивания пленки — 15…20 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 25, янтарно-кислый натрий — 15, гипофосфит натрия — 30. Температура раствора — 90…92°С, pH — 5,5, скорость наращивания — 18…25 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 30, гликолевая кислота — 39, гипофосфит натрия — 10. Температура раствора 85…89°С, pH — 4,2, скорость наращивания — 15.,.20 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 21, уксуснокислый натрий — 10, гипофосфит натрия — 24. Температура раствора — 97°С, pH — 5,2, скорость наращивания — до 60 мкм/ч.

  • Сернокислый никель — 21, уксуснокислый натрий — 10, сульфид свинца — 20, гипофосфит натрия — 24. Температура раствора — 90°С, pH — 5, скорость наращивания — до 90 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 30, уксусная кислота — 15, сульфид свинца — 10…15, гипофосфит натрия — 15. Температура раствора — 85…87°С, pH — 4,5, скорость наращивания — 12…15 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 45, хлористый аммоний — 45, лимоннокислый натрий — 45, гипофосфит натрия — 20. Температура раствора — 90°С, pH — 8,5, скорость наращивания — 18… 20 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 30, хлористый аммоний — 30, янтарнокислый натрий — 100, аммиак (25%-ный раствор — 35, гипофосфит натрия — 25). Температура — 90°С, pH — 8…8,5, скорость наращивания — 8…12 мкм/ч.

  • Хлористый никель — 45, хлористый аммоний — 45, уксуснокислый натрий — 45, гипофосфит натрия — 20. Температура раствора — 88….90°С, pH — 8…9, скорость наращивания — 18…20 мкм/ч.

  • Сернокислый никель — 30, сернокислый аммоний — 30, гипофосфит натрия — 10. Температура раствора — 85°С, pH — 8,2…8,5, скорость наращивания — 15… 18 мкм/ч.

Внимание! По существующим ГОСТам однослойное покрытие никелем на 1 см2 имеет несколько десятков сквозных (до основного металла) пор. Естественно, что на открытом воздухе стальная деталь, покрытая никелем, быстро покроется «сыпью» ржавчины.

У современного автомобиля, к примеру, бампер покрывают двойным слоем (подслой меди, а сверху — хром) и даже тройным (медь — никель — хром). Но и это не спасает деталь от ржавчины, так как по ГОСТу и у тройного покрытия имеется несколько пор на 1 см2. Что делать? Выход — в обработке поверхности покрытия специальными составами, закрывающими поры.

В домашних условиях можно рекомендовать следующие операции.

Протереть деталь с никелевым (или другим) покрытием кашицей из окиси магния и воды и сразу же опустить ее на 1…2 мин в 50%-ный раствор соляной кислоты.

После термообработки еще не остывшую деталь опустить в невитаминизированный рыбий жир (лучше старый, непригодный по прямому назначению).

Протереть 2…3 раза отникелированную поверхность детали составом ЛПС (легко проникающей смазкой).

В последних двух случаях излишки жира (смазки) через сутки удаляют с поверхности бензином.

Обработку рыбьим жиром больших поверхностей (бамперов, молдингов автомашин) проводят так. В жаркую погоду протирают их рыбьим жиром два раза с перерывом в 12… 14 ч. Затем через 2 суток излишки жира удаляют бензином.

Эффективность такой обработки характеризует следующий пример. Никелированные рыболовные крючки начинают покрываться ржавчиной сразу же после первой рыбалки в море. Обработанные рыбьим жиром те же крючки не корродируют почти весь летний сезон морской ловли.

Автор: Л.А. Ерлыкин

Читайте еще:

Никелирование — это процесс нанесения слоя никеля на поверхность изделия. Толщина слоя колеблется в пределах 1−50 мкм. Покрытия бывают черные, блестящие и матовые. Они создают надежную оболочку поверхности для защиты от окружающей среды.

Это находит широкое применение в машиностроении, пищевой промышленности и оптике. Проводится никелирование стали, цветных металлов: меди вольфрама, алюминия, титана, а также и пластика.

Описание процесса никелирования

Никелирование металла требует предварительной подготовки изделия. Этапы проведения следующие:

  • чтобы снять оксидную пленку с детали, сначала требуется провести металлообработку наждачной бумагой;
  • дальше ведется очистка щеткой;
  • моется водой;
  • обезжиривается с применением содового раствора;
  • проходит повторная промывка.

С течением времени никелировка утрачивает свой блеск. Для того чтобы его восстановить проводится покрытие хромом. В домашних условиях на изделие наносится финишный слой.

На поверхность металла никель наносится толстым покровом. В противном случае идет образование коррозионных пор. В результате портится металлическая основа и никель отслаивается.

Прежде чем проводить никелирование деталей, нужно сделать омеднение поверхности изделия. Нанесенная медь, сглаживает все дефекты. Она является базой для окончательного слоя и обеспечивает ему долговечность. Удерживается цветной металл на стали очень прочно. В то же время на него лучше ложится окончательное покрытие. Сцепление его с медью прочнее, чем с поверхностью чистой стали.

Никелирование своими руками в домашних условиях бывает 2 видов:

  • электролитическое;
  • химическое.

Электролитическое покрытие никелем

Электролитическое покрытие требует обязательного омеднения поверхности. Другой вариант — никелировать в несколько слоев.

Сначала готовится электролит. На 100 мл воды берется 3,5 г хлорида никеля, 30 г сульфата никеля и 3 г борной кислоты. Смесью наполняется емкость и в нее погружаются никелевые электроды, которые подсоединяются к положительному полюсу источника энергии.

Читайте еще:   Декоративные ящики своими руками: оригинальные идеи с фото

Между ними помещается деталь, которую нужно покрыть никелем. Подключение ее ведется к отрицательному источнику.

Подается напряжение 6 В, в течение 20 минут. Затем деталь вынимается и высушивается. За это время она покрывается матовым, никелированным слоем. Для придания блеска ее нужно отполировать.

К недостаткам такого метода относится невозможность покрытия маленьких, глубоких отверстий и там, где находятся труднодоступные места. Слой никеля, при таком методе, наносится неравномерно.

Химическая обработка поверхности

Химическое никелирование в домашних условиях более сложный метод. Однако покрытие наносится ровным и тонким слоем.

Приготовление смеси ведется путем добавления 10% раствора хлористого цинка к сернокислому раствору никеля. Постепенно, содержимое емкости становится ярко-зеленого цвета. Подогреваясь, оно доводится до кипения.

Деталь подвергается очистительной обработке, и помещается в кипящий раствор. По мере кипения, в течение часа, постоянно подливается дистиллированная вода. В течение всего времени цвет содержимого емкости меняться не должен. Если это происходит, то идет добавление сернокислого никеля.

Затем следует взять изделие, прополоскать его в воде с мелом и просушить. Если деталь из стали, то покрытие пристает прочно.

Никель, который ложится на деталь, следует добыть из раствора его солей. Они бывают щелочные или кислотные. Щелочные обеспечивают более прочное покрытие, а кислотные, высокую гладкость поверхности. Вместо дистиллированной воды, в домашних условиях, можно взять конденсат из холодильника. Чтобы определить необходимое количество электролита, исходят из соотношения: 1 л хватает на обработку 2 дм кв. поверхности.

Никелирование с помощью натирания

Натиранием проводится обработка деталей таких габаритов, когда невозможно подобрать соответствующей емкости. Метод не отличается сложностью, потому что несвязан с гальваническими процессами. Основная проблема заключается в подборе оборудования в домашних условиях.

Для работы готовятся:

  • Источник постоянного тока. В нем предусматривается регулировка в пределах 5−15 В.
  • Щетка с диаметром ручки 24 мм. Она выполняется из диэлектрика. С одного конца устанавливается заглушка. Ворс служит в качестве щетинок. Это может быть синтетика. Идет сбор ворсинок в пучок. Сверху он фиксируется нержавеющей проволокой. Получается малярная кисть, которая подключается к положительному источнику энергии.
  • Сернокислый натрий и калий.
  • Борная кислота.
  • Хлористый натрий.

Читайте еще:   Экстрактор — нужный инструмент для выкручивания болтов и шпилек

Деталь подключается к отрицательному источнику питания. В щетку заливается электролит. После подачи напряжения, щетка плавно, но с нажимом перемещается по детали.

К недостаткам такого способа относится постоянный контроль над уровнем электролита в ручке. Однако метод позволяется нанести покрытие на объемные детали, например, бампер автомобиля.

Никелирование — это процесс, защищающий поверхность изделия от внешних факторов. Сталь перестает корродировать, а цветной металл окисляться. Возрастает поверхностная прочность изделия. Если технология была выдержана правильно, то у таких деталей резко увеличивается срок эксплуатации.

Советы по экономии

Никелирование – это процесс создания защитного слоя из никеля на металлических изделиях. Производственная линия ООО «СЗЦМ» оказывает услуги нанесения на профессиональном уровне.

Никелирование поверхностей позволяет значительно улучшить свойства металлов, как защитные, так и декоративные. Наиболее популярно нанесение сравнительно небольших слоев н6 и н9 (шесть и девять микрометров соответственно). Но когда дело касается металлов с высоким показателем пористости, то куда лучшим решением будет нанести никель на подслой или же значительно увеличить толщину слоя. В противном случае продукция не получит должного качества.

Таким образом покрытие металла никелем, сделанное в соответствии с технологией, несет в себе ряд очевидных преимуществ. Но помимо защитно-декоративных свойств этот вид покрытия используют также и для обеспечения хорошей отражательной способности, повышения удельного электрического сопротивления.

Наша производительная линия отличается высокой оперативностью. Возможна обработка изделий день в день. Для согласования всех необходимых вопросов – оставьте заявку или позвоните по контактному телефону, наши специалисты ответят Вам в ближайшее время.

Покрытие никелем

image

Кратко рассмотрим наиболее популярные виды:

  • Покрытие никель хром. Отличается высокой твердостью, износостойкостью, привлекательным внешним видом.
  • Покрытие медь никель. Никелирование меди используется для поднятия защитных характеристик покрытия и удешевления, т.к. медь значительно доступнее.
  • Покрытие латуни никелем. Ничем принципиально не отличается от обработки медью. Латунь также является хорошо распространенным материалом.
  • Покрытие стали никелем – один из самых востребованных видов обработки, в силу распространенности стали, свойств и, конечно, цены.
  • Покрытие олово-никель отлично полируется, обладает хорошими показателями твердости и износостойкости. Даже при небольшом слое в 15 мкм. Часто используется вместо связки медь-никель-хром.

Покрытие никелем – распространенный и востребованный вид обработки, применяемый для решения множества задач. Чаще всего нанесение осуществляется двумя способами, о них далее…

Химическое никелирование

Химическое никелирование металла – это процесс создания слоя с помощью химических реагентов. Характерным преимуществом способа является создание однородного слоя вне зависимости от формы изделия. Помимо этого, за счет непрерывного процесса осаждения дает возможность наносить очень толстые слои.

Основную проблему составляет подбор емкостей (ванн) нужных размеров для обработки. Для работы с малыми объемами могут применяться стеклянные, эмалированные сосуды сравнительно небольших размеров. Для крупных же партий чаще всего используются сложные конструкции больших объемов из коррозионностойкой стали.

Покрытие хим никель уверенно занимает свою нишу на рынке, порой являясь незаменимым решением в вопросе работы с изделиями сложной геометрии. В промышленных масштабах наибольшей популярностью пользуется нанесение на самый часто используемый металл – так как именно химическое никелирование стали обеспечивает должное качество, скорость и дешевизну обработки.

Гальваническое никелирование

Гальваническое никелирование является традиционным способом, зародившимся в первой половине девятнадцатого века. Делается это электролитическим методом, с применением специального оборудования. В отличие от химического способа требуются расходы на электропитание. В отдельных случаях, в силу особенностей технологии, требуется изготовление специализированной оснастки, позволяющей обрабатывать конкретные изделия.

На первый взгляд может показаться, что гальваническое покрытие никелем – это устаревшая технология, но это обманчивое впечатление. Даже на сегодняшний день данный метод является основным, отработанным, а значит надежным.

Блестящее никелирование

Обыкновенно покрытие из никеля вовсе не блестит, оно матовое. Для решения вопроса применяется блестящее никелирование. В ходе обработки, в электролит помещаются специальные добавки – блескообразователи. Процесс несколько усложняется, но продукция, в буквальном смысле, блещет изящностью. А декоративные свойства, как известно, порой являются очень важным фактором.

Как весьма большой плюс можно выделить отсутствие потребности в трудоемкой механической полировке. Отбрасывается ненужное усложнение, следовательно, не увеличиваются расходы, что положительно сказывается на цене.

Черное никелирование

Черное никелирование применяется исключительно из соображений придания желаемого внешнего вида. По причине низких защитных характеристик слоя изделия зачастую сначала покрываются никелем, а затем уже наносится тонкий, хрупкий, декоративный слой. Может быть, как блестящим, так и матовым.

Никелирование деталей

Никелирование деталей – крайне востребованная услуга. Потребность можно проследить буквально везде. От обработки крепежных элементов (гайки, болты и прочее), различной фурнитуры, до серьезных, сборных металлоконструкций.

Цена на никелирование

Цена на никелирование деталей зависит от объема заказа, формы изделий, срока изготовления, целей нанесения, а, следовательно, вида покрытия. Таким образом, стоимость рассчитывается индивидуально.

Никель имеет серебристо-белый оттенок, хорошо полируется для зеркального состояния, ковкий и пластичный. Твердость никеля зависит от условий и химического состава электролита и колеблется в пределах 2,5–4 ГПа для матовых и 4,5–5 ГПа для блестящих осадков. За счет никелирования металлов на поверхности удается получить осадок с требуемыми параметрами. На открытом воздухе никель покрывается оксидной пленкой, происходит пассивирование металла. Если в воздухе присутствуют сернистые соединения, то никелированная поверхность быстро тускнеет и теряет первоначальные декоративные свойства. Не рекомендуется никелирование металлических деталей, имеющих контакт с морской водой, в таких условиях эксплуатации алюминий и железо быстро корродируют. Еще один недостаток – никель ускоренно поглощает газы, в результате чего резко понижаются его физические характеристики. Но электролитическое никелирование разрешается для товаров, имеющих прямой контакт с пищевыми продуктами, оно не выделяет вредных химических соединений. Никелирование можно делать на мели, железе, алюминии, титане и их сплавах и неметаллических поверхностях. На последних выполняется химическое никелирование.

Особенности технологии никелирования металлов

В любой среде эксплуатации никель по отношению к железу является катодным покрытием, в связи с этим для обеспечения качественной защиты от коррозионных процессов его необходимо наносить на медный подслой. Допускается нанесение чистого слоя никеля толщиной не менее 30 мкм, но в связи с высокой стоимостью металла такая технология не получила в промышленности широкого распространения, высококонцентрированный электролитический раствор не применяется. Комбинация из двух или трех слоев покрытия минимизирует вероятность образования микропор, доходящих до основного металла. Никелирование изменяет поведение никеля, в паре с медью никель становится растворимым электродом. Этот недостаток двухслойного покрытия устраняется за счет нанесения на алюминий третьего верхнего слоя из хрома. Обработанные таким способом детали широко применяются в автомобильной промышленности, приборостроении и машиностроении.

image

Изменение толщины никелирования в зависимости от назначения

В последнее время в промышленности широкое распространение получил черный никель, с его помощью создаются специальные оптические свойства поверхностей. Химическое никелирование дороже электролитического, этот фактор ограничивает применения метода для промышленного использования. Но он дает возможность получать более равномерные покрытия с улучшенными показателями физической прочности, обрабатывать сложные по профилю детали с узкими глубокими отверстиями. Толщина никелирования регламентируется положениями ГОСТ 9.303-84, электролитический раствор подбирается с учетом назначения изделий.

Анодный и катодный процессы никелирования

Электролитическое никелирование имеет несколько особенностей в сравнении с другими покрытиями. Для разряда ионов никеля необходима высокая катодная поляризация и низкое перенапряжение водорода, а это создает технологические сложности в связи с тем, что водород постоянно выделяется на катоде. Пузырьки газа задерживаются на катоде и становятся причиной появления эффекта питтинга. В результате на поверхности никеля образуются поры, осадок теряет декоративные и защитные свойства. Увеличивают негативные процессы органические соединения и гидроксиды.

Большое влияние на никелирование металла оказывает схема и режим работы. Увеличение температуры становится причиной возрастания выхода по току, при этом перенапряжение водорода почти не меняется. Показатели кислотности раствора оказывают влияние на физико-механические характеристики покрытия. Напряженные и твердые осадки получают при pH 5,5 и температуре ниже +20°С. В промышленности используется электролитический раствор с кислотностью менее 5,5, такие растворы имеют высокие показатели по рассеивающей способности и дают мелкозернистую структуру покрытия на алюминий. К недостаткам электролитов относится низкий выход по току и невозможность обрабатывать детали из алюминия и цинка.

image

Зависимость твердости никелирования от плотности тока и кислотности

Во время никелирования из-за растворов солей происходит пассивация анодов, что становится причиной нежелательных явлений. Во время обеднения электролита ионами никеля водород выделяется на поверхности катода и значительно уменьшает выход по току. Для запуска процесса депассивации в электролитический раствор вводят соли с содержанием ионов хлора. После разрядки на поверхности катода чистый хлор разрушает пленку пассивации. Электролиты для никелирования металла

  1. Сульфатный электролитический раствор. В промышленности используется большой перечень сульфатных электролитов, позволяющих иметь на поверхности изделий осадки с заданными физическими показателями. Сульфат натрия характеризуется большой электропроводностью, за счет включения в раствор магния никелирование становится более пластичным и мягким. В качестве буферного химического элемента применяется борная кислота, она регулирует показатели кислотности как в общем растворе, так и в области непосредственной близости к катоду. В связи с тем, что никелевые аноды пассивируются, в электролиты обязательно добавляются ионы хлора. Строгое соблюдение технологических режимов и химических составов гарантирует надлежащее качество никелирования.

image

Химический состав сульфатного раствора и режимы работы при матовом никелировании

Никелирование металлических изделий должно производиться при непрерывной очистке раствора от вредных примесей, в противном случае уменьшается их устойчивость. Первый электролит используется для никелирования алюминия, для процесса применяются аноды НПА 1 и НПА 2, при необходимости может использоваться специальный непассивирующий анод.

  1. Сульфаматный раствор для никелирования. Основной компонент – сульфамат никеля, для депассивации покрытий электродов добавляется борная кислота или хлорид никеля. За счет высокой концентрации удается увеличить токи плотности никелирования. Никель осаждается равномерным гладким слоем, количество мини-пор уменьшается. Покрытия малонапряженные, никель можно осаждать толстым слоем. Электролитический раствор используется в гальванопластике и иных специальных случаях во время производства ответственных деталей. Недостатки – сложность технологии, обязательное перемешивание и очистка, высокая стоимость.

image

Режим обработки и состав сульфаматного электролита

Как добавка против питтинга вводится лаурилсульфат натрия. В воде растворяется сульфамат никеля, после завершения процесса добавляются остальные компоненты и раствор доводится до необходимого объема. Во время процесса температура должна выдерживаться в пределах +60°С, состав подлежит постоянной очистке. Органические примеси удаляются активированным углем, тяжелые металлы удаляются взмученным карбонатом никеля. Блестящее никелированиеТакой эффект покрытия дает только гальваническая технология. В настоящее время более 80% вех деталей получают с блестящей поверхностью без дополнительной обработки. Гальваническая ванна с заданным электролитом обеспечивает требуемое качество обрабатываемой поверхности во время процесса никелирования. К преимуществам блестящего никелирования относятся следующие показатели:

  1. Перед никелированием детали нет необходимости шлифовать алюминий – уменьшается себестоимость производства, устраняется опасность порчи поверхностей из-за нарушения режимов шлифования или полирования.
  2. Уменьшается расход дорогостоящего металла, никель не попадает в отходы. Толщина снимаемого слоя во время шлифования может достигать 3 мкм.
  3. За счет снижения количества технологических операций появляется возможность полностью автоматизировать процесс. Электролитический раствор используется увеличенное количество времени.
  4. Более высокие показатели по току позволяют интенсифицировать никелирование металла.

К недостаткам процесса относится сильное выделение водорода на катоде, появление внутренних напряжений в покрытии и большое количество вредных примесей. Никель блестит за счет специальных блескообразователей, добавляемых в электролитический раствор. Блескообразователи могут быть двух видов:

  1. Неорганические. Применяются редко, в основном используются соли кадмия или кобальта. Соли кобальта имеют высокую стоимость, что препятствует их широкому использованию.
  2. Органические. Первым использовалась натриевая соль, с течением времени разрабатывались новые химические составы.

Самым большим потребителем деталей с блестящим никелированием считается автомобильная промышленность. Благодаря современным разработкам в состав электролитов для блестящего никелирования добавляются инновационные присадки, снижающие показатели поверхностного напряжения и удаляющие с поверхности катодов пузырьки воздуха. По фактическому воздействию все блестящие составы делятся на две большие группы: слабые и сильные. Слабые позволяют обрабатывать только предварительно полированные поверхности деталей, блеск поверхности имеет обратно пропорциональную зависимость от толщины осадка. Сильные блескообразователи дают возможность получать требуемое качество поверхностей на матовых основаниях, показатели блеска не зависят от толщины осадка. При совместном действии растворов покрытие получается с равномерным блеском и высокими показателями пластичности.

image

Химический состав блескообразователей

За счет использования сахарина никелирование металлических деталей происходит при уменьшенном количестве водорода, а добавка бутиндиола улучшает выравнивающие характеристики растворов и расширяет диапазон плотностей по току.

image

Электролитический раствор для блестящего никелирования

На гальваническое никелирование большое влияние оказывают выбранные режимы работы. При повышении плотности тока и температуры увеличивается фактический блеск покрытий и понижаются внутренние напряжения. Все электролиты во время процесса никелирования необходимо постоянно перемешивать, подвергать селективной очистке и фильтрованию. Оптимальная температура технологии осадков на алюминий +60°С Технология приготовления растворов сульфатных электролитовТехнология приготовления всех сульфатных электролитов одинакова. Отдельно в теплой воде растворяются соли, в кипящей воде растворяются фториды и борная кислота. Для подготовки фторидов лучше пользоваться емкостями, изготовленными из винипласта, этот материал отличается полной химической устойчивостью к этим соединениям. Для повышения или понижения кислотности в электролитический раствор добавляется серная кислота.

Для очистки раствора от цинка и меди электролит подкисляется до pH 2,5–3,0, завешиваются катоды из рифленой листовой стали и предварительно прорабатываются током. При трехсменной работе производства состав электролитов должен ежедневно корректироваться на основе химического анализа. Никелевые осадки чутко реагируют к примесям, попадающим в раствор во время его приготовления. Многослойное электролитическое никелированиеЗащитные характеристики многослойных покрытий в несколько раз превышают эти показатели при однослойном никелировании. В основе технологии положен принцип двух- или трехкратного нанесения слоя осадка на алюминий, за счет этого обеспечивается защита нижележащих слоев. Нижний полублестящий слой должен иметь минимальную напряженность и не содержать серы. Верхний слой осаждается из обыкновенного электролита, электролитический раствор должен обеспечивать блестящее покрытие. Толщина нижнего слоя на изделии составляет до 70% общей толщины.

Если никель имеет три слоя, то между полублестящим нижним и верхним зеркальным имеется промежуточный толщиной до 1 мкм с увеличенным содержанием серы.

image

Электролитический раствор для промежуточного слоя

Механизм осаждения никелирования состоит из нескольких этапов:

  • встреча на катодной поверхности инертных частиц;
  • задержка частиц на поверхности;
  • зарастание задержанных частиц никеля.

За чет процесса количество пор на поверхности в пределах 20000–100000 на квадратный сантиметр, такое гальваническое никелирование имеет более высокие эксплуатационные свойства, чем покрытия медь-никель-хром. Деталь лучше противостоит коррозионным процессам, имеет увеличенные характеристики твердости поверхности. Черное никелированиеХарактеризуется невысокими показателями сцепления с основным металлом и низкой коррозионной устойчивостью, покрытая деталь используется в различных оптических приборах промышленного и бытового назначения.

image

Электролитический раствор для черного никелирования

Химическое никелирование

Применяется для обработки деталей сложной геометрии, технология обеспечивает равномерный осадок на поверхности. Химическое никелирование дает поверхности с улучшенными показателями износостойкости, рекомендуется для изделий, работающих в паре без смазки, может использоваться для создания декоративных элементов.

Состав растворов для химического никелирования

Никель повышает свою твердость во время термической обработки, эта технология применяется в промышленном производстве. Показатели сцепления никель-фосфорных осадков намного превышают показатели адгезии электролитического никеля, отклонение по толщине не превышает 10% расчетных параметров.

Высокие защитные характеристики и минимальная пористость позволяют использовать химическое никелирование для изделий, эксплуатирующихся в условиях перегретого воздуха и пара, максимально допустимые температуры до +700°С. Технология никелирования дает возможность увеличивать скорость осаждения до 25 мкм/ч, конкретные значения зависят от состава раствора. Схема технологического процесса допускает производство в проточных или непроточных водах. Для работы с непроточными растворами применяются ванны со съемными чехлами, материал изготовления чехлов – химически устойчивый пластик. Постоянство состава в проточных растворах поддерживается за счет их циркуляции по замкнутому технологическому циклу: из реактора в теплообменник, из теплообменника на очистку, далее в корректировочную емкость и опять в реактор. В период циркуляции никель осаждается равномерным слоем, замкнутая схема снижает себестоимость никелирования и увеличивает производительность оборудования.

Оставить заявку на расчет стоимости и сроков поставки

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий