Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое никелирование и как проводится этот процесс?

xTechx.ru

Новости Высоких Технологий

  • Главная
  • Новости железа, софта, гаджетов
    • Hardware новости
    • Software новости
    • Гаджеты, устройства, новинки смартфонов и кпк.
  • Выбор комлектующих и устройств
  • Hi-Tech справочник
  • Обратная связь
  • Главная
  • Новости железа, софта, гаджетов
    • Hardware новости
    • Software новости
    • Гаджеты, устройства, новинки смартфонов и кпк.
  • Выбор комлектующих и устройств
  • Hi-Tech справочник
  • Обратная связь

Никелирование — процесс, преимущества, свойства. Зачем никелировать изделие, плюсы и минусы.

Никелирование (nickel plating — eng.) — процесс обработки материала, путём покрытия её слоем никеля от 1 до 50 микрон. Применяется для изделий из металлов, таких как сталь, медь, алюминий, цинка, меди, титана, вольфрама, марганца, молибдена. Также применяется для обработки керамики, стекла, полимеров и так далее.

Никелирование применяется для придания соответствующего внешнего вида и для защиты от коррозии, внешнего воздействия. Никелированная деталь может иметь как матовую, так и глянцевую поверхность. Чаще всего применяется глянцевая и что удобно, если предварительно провести омеднение, то не потребуется дальнейшая полировка. Также, для придания большего блеска, применяются дополнительные блескообразующие добавки.

Для нанесения никелевого покрытия, применяется гальванический метод и химический.

Для металлов в 90% случаев применяют гальванический метод с применением сернокислых электролитов. Процесс это довольно сложный, требующий повышенного внимания и немалых затрат как энергетических, так и материальных. Проводится обезжиривание, сушка и промывка детали. Изделия подключаются к катоду и опускаются в ванну с электролитом и никелевыми пластинами, посаженными на анод. Далее, частицы никеля «прилипают» к изделию через электролит.

Плюсы от никелирования:

  • высокая антикоррозийная стойкость против воды, многих минеральных и органических кислот, а также щелочей.
  • никелевое покрытие хорошо полируется.
  • возможность сварки никелированной детали.
  • хорошая электропроводность.
  • высокие декоративные свойства, покрытие может быть сатинированным, матовым или блестящим.
  • высокий уровень твёрдости никелевого покрытия.
  • высокая твёрдость и износостойкость. Покрытие никелем, обеспечивает более долгий срок службы изделия и сохранение декоративных свойств.

Из недостатков никелирования можно отметить:

  • высокая восприимчивость к соединениям серы и аммиаку
  • при сильных ударах, покрытие может треснуть
  • при некачественном нанесении, покрытие может со временем отслаиваться и даже смываться под воздействием жидкостей

Никелирование поверхности своими руками в домашних условиях

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.

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.

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.

Никелирование своими руками: как никелировать металл в домашних условиях

Можно ли восстановить первоначальный вид изделия, если оно утратило свои эстетические качества? Конечно! В этом нам поможет никелирование металла в домашних условиях – доступный и бюджетный способ, а потому достаточно популярный среди умельцев. В нашей статье мы расскажем о пошаговой технике этого процесса и постараемся ответить на самые популярные вопросы, возникающие у мастеров.

Технология

Суть заключается в покрытии материала внешним слоем никеля. Толщина его при этом не должна превышать одного миллиметра, так что работу можно с уверенностью назвать филигранной. Однако и этого будет достаточно для того, чтобы защитить вашу заготовку от щелочного, солевого и кислотного воздействия, а также от коррозии. Об эстетике можно не беспокоиться: слой может быть матовым или глянцевым, так что думая о том, как никелировать металл в домашних условиях, не надейтесь, что сможете обойтись без принятия дизайнерских решений.

Особенности технологии

Многие считают, что она подходит только для стальных деталей, но это совсем не так. Этот способ можно использовать также в отношении алюминия, цинка, марганца или меди. А вот для обновления свинца или олова следует подыскать другие средства.

Мы приведём и типы изделий, для которых подойдёт никелирование:

медицинские и стоматологические инструменты;

кузовные детали в мото– и автотранспорте;

стальные и алюминиевые заборы и ограждения;

сантехническая продукция (трубы,краны);

металлические детали, подвергшиеся длительному воздействию воздуха или воды.

Методика подойдёт и в качестве подготовки к последующему хромированию.

Покрытие никелем в домашних условиях не требует сложного оборудования, но мы рекомендуем вам внимательно прочитать пошаговую инструкцию внимательно для избежания ошибок. А они могут возникнуть из-за кажущейся простоты.

Процесс химического никелирования деталей

Ионы никеля способны восстанавливаться в жидких средах. Электрический ток происходит через растворы кислот и выделяется чистый металл. Для этой цели чаще всего используется гипофосфит натрия.

Способ позволяет обработать детали сложной формы. Однако его существенным минусом является высокая цена реактивов.

Как покрыть слоем никеля цветные металлы

Такие изделия особенно мягкие и податливые. Но работа с ними предусматривает некоторые особенности:

Необходимо предварительно обезжирить поверхность. Иногда вам даже нужно будет её отполировать.

Если ранее предмет уже серебрили, придётся смыть верхний слой. В этом вам поможет серная кислота. Поместите заготовку в раствор на пару минут.

Для никелирования дома меди своими руками вам потребуется проволока из аналогичного материала. При этом его можно осуществлять вместе с электроотрицательными элементами – железом и алюминием.

Поговорим подробнее об Al. Изделия из него травят в растворе щелочи или осветляют в азотном растворе кислоты.

Существует также и обработка цинком: его оксид смешивают с гидроксидом натрия. Температура готового раствора должна составлять не менее двадцати градусов по Цельсию. Деталь погружается в жидкость два раза: сначала на минуту, а потом всего на пятнадцать секунд. Затем её промывают в прохладной воде.

Применение никелированных изделий

Когда нам удалось сделать никелирование в домашних условиях без проблем, появляется другая – как применить металл? Готовые элементы приобретут улучшенные характеристики: механические и физические. Они будут надёжно защищены от агрессивных сред. При этом плёнка настолько тонка, что внешний вид при этом практически не изменится. Поэтому вы можете свободно использовать метод для стали, меди, латуни или бронзы.

Никелировка металлов в щелочных растворах

Необходимо следовать следующей схеме процедуры:

Смешать в эмалированной таре сухие реактивы.

Добавить воду и гипофосфит натрия.

Довести полученную жидкость до кипения.

Поместить деталь в кипящий раствор так, чтобы она не касалась боковых стенок или дна.

Продолжать кипячение в течение одного – трёх часов.

Достать никелированное изделие из раствора и промыть. После тщательной промывки водой с гашеной известью отполировать поверхность для блеска.

После этого металл будет отличаться высокой прочностью. В большинстве рецептов для приготовления состава рекомендуют использовать:

Скорость реакции составляет 10 мк в час при температуре от 90 градусов. При этом происходит усиленное выделение водорода. В рамках метода каждый компонент должен раствориться полностью.

Фосфорноватистую кислоту добавляйте после растворения остальных реагентов.

Электролитическое химическое никелирование металлов

Нам нужны вещества, обладающие ионной проводимостью. Самыми распространёнными электролитами можно назвать сульфаты натрия и хрома. Защитное покрытие наносится за счет электрохимических свойств веществ.

Перед процедурой деталь подвергается тщательной обработке. Для этого пленка оксида счищается при помощи наждачной бумаги. После этого изделие обрабатывают содой и промывают тёплой водой.

Для самого процесса нам понадобится специальная стеклянная тара, в которую мы зальём водный раствор из медного купороса и серной кислоты. На деталь наносится тонкий медный слой. Затем подаётся электрический ток.

Есть ещё один способ наслоения. Для этого будет нужна будет кисточка, которую необходимо зафиксировать на деревянной ручке. Поверхность предварительно зачищается, затем заливается электролитом. К плюсовому электрическому току подключается кисть, а заготовка – к минусовому контакту. В рамках процедуры омеднения кисточкой проводят над поверхностью изделия. Нанесение покрытия можно осуществлять в несколько слоёв.

Нюансы технологии

В некоторых случаях в декоративных целях прибегают к черному никелированию металлов. Чернение не сможет повысить технические характеристики, но изделие приобретёт глубокий вороной оттенок.

Стойкость к истиранию будет в этом случае понижена, поэтому способ не подходит для заготовок, требующих механической стойкости. Чтобы сделать никель чёрным в домашних условиях, например, придать необычный цвет ванне, необходимо добавить цинк. Также готовое покрытие будет содержать серу и азот. Не забудьте о фильтрации готового раствора, особенно если хотите покрыть изделие из стали. При правильной подаче тока вы получите насыщенный и ровный оттенок.

Когда требуется термическая обработка

Сцепление поверхности металла со слоем никеля достаточно невысокое. Это затруднение решается довольно просто. Заготовка нагревается до 300 градусов и выдерживаются час при этой температуре. Эта особенность делает домашнее никелирование опасным, поэтому мы просим вас быть предельно аккуратными.

Многие детали не выдерживают такого закаливания. Можно уменьшить теплоподачу до 250-270 градусов. Термообработка при этом будет требовать гораздо больших временных затрат: от двух до четырёх часов.

Технология для металлокерамики

Обычно практикуют классические методы обрабатывания для ферромагнитных керамик. Один из самых распространённых составов: хлорид никеля, янтарная кислота и натриевый гипофосфит.

Заготовку следует обезжирить кальцинированной содойю

Деталь травить в растворе спирта с соляной водой до двадцати минут.

Будущее изделие промыть под струей теплой воды.

Очистить абразивными материалами от многочисленных пылевых частиц.

Провести повторное промывание.

Добавить слой хлористого палладия на металлокерамику.

Специальный никелевый раствор нанести на верхний слой кистью.

Повторяем процедуру несколько раз, каждый раз тщательно просушиваем заготовку.

После обработки изделие поместить в проводящее электрический ток вещество, чтобы образовался слой в 1-2 микрон.

Гальваническое никелирование в домашних условиях

В рамках метода гальванизации на заготовку наносится слой меди. Возможно проведение этой операции даже без погружения детали в электролитный раствор. Но сначала нам необходимо приготовить электролит. Для этого нам понадобятся:

3 г поваренной соли;

10 г кислоты борной.

Каждый сухой компонент необходимо отдельно добавить в воду. Затем мы отфильтровываем раствор с размещанными реагентами. Полученный раствор переливаем в тару из стекла и добавляем в сосуд электроды никеля (не менее трёх, при этом два из них должны быть на противоположных сторонах). Соединяем их между собой и подключаем к источнику постоянного тока. Не забываем при этом, что заготовка не должна касаться ни дна, ни боков нашей чаши. После завершения процесса достаём готовый предмет и даём ему высохнуть. Вся процедура не отнимет у вас больше пятидесяти минут.

Напряжение не должно превышать 6 Вольт, а плотность тока – 2 Ампер.

Технология никелирования в домашних условиях

Безусловно, она отличается от промышленного процесса. Да и сами электролиты имеют разные составы. Например, сернокислые характеризуются особой чувствительностью к отклонениям от режима работы ванн, поэтому с ними нужно обращаться предельно осторожно. Во время электролиза иногда может потребоваться постоянное помешивание или непрерывная фильтрация. Об этом вы обязаны узнать до проведения процедуры.

Чтобы облегчить вам задачу, мы приведём ниже таблицу способов устранения самых распространённых ошибок.

Скорее всего, причина кроется в низком содержании блескообразующей добавки или низкой плотности тока. Нужна коррекция этих параметров.

Хрупкий или тёмный осадок

Проблема в загрязнении примесями или высоком значении pH. Очистите ванну активированным углем и откорректируйте pH.

Проверьте контакты. Уменьшите нахождение деталей на воздухе между операциями.

Заключение

Мы постарались рассказать вам, как покрыть металл или пластик никелем в домашних условиях. Вы узнали об основных способах проведения никелирования дома и познакомились с методами устранения возможных затруднений. Мы призываем вас соблюдать меры безопасности при никелировке: заблаговременно приобретите перчатки для рук и позаботьтесь о защите для глаз, ведь вы будете работать с потенциально опасными химическими соединениями. Будьте осторожны!

Читать еще:  Удельное сопротивлене меди и ее влияние на свойства металла

Никелирование в домашних условиях

Никелирование сегодня распространено во многих сферах — от промышленности и машиностроения, до пищевой отрасли, может применяться в технических или декоративных целях. Данная технология используется для восстановления автозапчастей, покрытия оптики и медицинских инструментов, а также многих других деталей, подверженных условиям сухого трения или воздействия щелочей. Нанесение никелевого покрытия также в некоторых случаях может стать заменой хромированию (например, при работе со сложными геометрическими поверхностями). Многие предпочитают не обращаться за помощью к специалистам, а проводить никелирование своими руками в домашних условиях. Разобраться в этом хоть и сложном, но увлекательном процессе, вам поможет данная статья.

Содержание статьи:

Никелирование своими руками

Процедура покрытия никелем поверхности подразумевает за собой нанесение на деталь никелевого слоя толщиной от 1 до 50 мкм. Слой может быть матовым или блестящим, вне зависимости от этого он НЕ обеспечит надежную защиту детали от воздействия агрессивных сред (кислотных, щелочных), высокой температуры, а также возникновения коррозии. Это нужно обязательно иметь ввиду! Для достижения защитных свойств, покрытие должно быть подвергнуто обязательной постобработке.

Важным моментом процедуры никелирования в домашних условиях является правильная подготовка обрабатываемого изделия. Для этого с изделия необходимо удалить оксидную пленку, протерев наждачной бумагой, а затем щеткой, затем тщательно промыть под водой, обезжирить в нагретом содовом растворе, еще раз промыть.

Чтобы предупредить возникновение неприятных последствий неполной подготовки при никелировании в домашних условиях, металлические детали всегда следует покрывать более-менее толстым слоем никеля.

В качестве металлов для никелирования в домашних условиях обычно используют медь, железо, их сплавы. Категорически не рекомендуется наносить покрытие на свинец, олово, висмут и сурьму. Если обрабатываются стальные детали, принято наносить медный подслой.

Виды никелирования

На практике обычно применяются несколько типов никелирования — электролитическое и химическое. Химическое покрытие хоть и более затратно, но способно обеспечить лучшие результаты и качественное равномерное покрытие на всех участках поверхности.

Электролитическое никелирование

Обработанные электролитом покрытия отличает пористость, которая зависит от качества основы и толщины никелевого слоя. Чтобы обеспечить надежную защиту от возникновения коррозии, потребуется полностью исключить возможность появления пор. Добиться этого поможет меднение детали перед проведением процедуры никелирования или же нанесение покрытия в несколько плотных слоев.

Самый простейший электролит никелирования содержит:

  • соль никеля (хлорид и/или сульфат);
  • кислоту (соляную, серную или борную);
  • буферную добавку.

Обрабатываемое изделие подвешивается на проволоке между электродами. Следует также соединить проволоки, которые идут от никелевых анодных пластин. Детали подключаются к «минусу» источника тока, а проволочки пластин — к «плюсу». Воздействие током должно происходить 15-20 минут. Далее деталь достают, тщательно промывают и высушивают. Если процедура прошла с учетом всех требований, изделие будет покрыто матовым слоем никеля серого оттенка. Для достижения блеска поверхности, изделие нужно будет отполировать. Стоит также учитывать, что электролитическое никелирование в домашних условиях не всегда проходит идеально, особенно при отсутствии знаний используемых технологий и необходимого оборудования. В таком случае, никель может неравномерно осесть на рельефе детали, и не покроет изделие целиком.

Химическое никелирование в домашних условиях

Вариант нанесения химического никелирования в домашних условиях более удобен, легок, а также производителен, позволяет покрыть изделие равномерным прочным металлическим слоем. Для проведения процедуры Вам потребуется любой электролит для химического никелирования (кислотный, щелочной или нейтральный). Жидкость нагревается до кипения, в качестве сосуда лучше всего использовать посуду из химического стекла. В кипящую смесь на 40-60 минут опускается обрабатываемое изделие, которое было предварительно очищено и обезжирено. По мере выпаривания жидкости, добавляется дистиллированная вода.

Если в процессе проведения никелирования в домашних условиях жидкость приобрела слабо-зеленый оттенок, следует равномерно добавлять сернокислый никель, пока смесь не будет нужного окраса. По завершении процедуры, достаньте изделие, промойте его в воде, просушите.

Кислотные растворы обычно применяются для нанесения никеля на черные металлы или медные сплавы, так как дают более ровную поверхность. Щелочные растворы используют для покрытия нержавеющих сталей, гарантируют качественное сцепление никеля с металлической поверхностью. Реактивы потребуются чистые – у таких на этикетке обозначена буква «Ч».

Черное никелирование

Черное никелевое покрытие наносится как в технических, так и в декоративных целях. Такой слой не отличается высокими защитными характеристиками, он имеет глубокий черный цвет, но покрытие не стойко к истиранию и поэтому не подходит для изделий, которые требуют механической стойкости покрытия. При подготовке электролиты в ванны для черного никелирования добавляется большое количество цинка. Если нанесение покрытия будет проводиться на поверхность стального изделия, то потребуется фильтрация готового раствора через слой фильтровальной бумаги. Насыщенного черного цвета можно добиться правильно задав значение плотности тока. Полученное в результате процедуры покрытие будет лишь наполовину содержать никель, остальная половина состоит из азота, углерода, цинка и серы.

Нюансы процесса никелирования

Сцепление никелевого слоя с металлической поверхностью является относительно невысоким, но эту проблему можно устранить путем обработки никелевого покрытия при температуре. В процессе низкотемпературной диффузии, отникелированные детали нагреваются до 400 о С, выдерживаются еще 1 час при такой температуре, что делает такое никелирование опасным в домашних условиях.

Осуществляя эту процедуру, следует помнить, что многие закаленные никелированные детали (например, пружины, рыболовные крючки и т.д.) при таких высоких температурах теряют свою твердость. Поэтому подобные детали рекомендуется обрабатывать в температурном диапазоне 270-300 о С, выдерживая не менее 2-3 часов. Такая термообработка значительно повысит качественные характеристики изделия с никелевым покрытием.

Для проведения процедуры никелирования и приготовления растворов потребуется специальное оборудование.

Снятие покрытия из никеля

Никелевые покрытия следует снимать в растворе с разбавленной серной кислотой. Для приготовления соответствующей ванны, необходимо смешать 200 мл воды с 300 мл концентрированной серной кислоты. Важно отслеживать температурный уровень — он не должен подниматься выше 60 о С. Когда ванна остынет, ее плотность должна достигать 1,6.

Чтобы снизить риск затравливания изделия, рекомендуется также в полученный состав добавить глицерин (50 г/л). Обрабатываемая вещь подвешивается между свинцовыми катодами. Снятие никеля происходит на обратной полярности. Через некоторое время нужно будет восполнить уровень серной кислоты в составе, поддерживая в ванне необходимую плотность. Чтобы состав не был чрезмерно разбавлен, изделия следует погружать в ванну только после их тщательной просушки. Проконтролировать этот процесс не сложно, так как при удалении никеля плотность тока упадет.

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что никелирование сегодня — один из наиболее актуальных гальванотехнических процессов, обучиться которому при желании может абсолютно каждый. Научно-производственная компания «6 микрон» проводит обучение по направлению «Гальваника» для всех желающих! Вы сможете выбрать удобную для Вас программу обучения, которая лучше всего подойдет под Вашу техническую задачу. На занятиях Вы получите все необходимые знания для работы с электролитами, покрытию поверхностей золотом, серебром, узнаете, как проводить никелирование, меднение и родирование, удалять нежелательные покрытия, а также многое другое! Все интересующие вопросы можно задать по телефону или по электронной почте (на главной странице), наши технологи помогут Вам определиться с подходящим курсом для обучения.

Химическое никелирование — особенности, технология и рекомендации

Технологии металлизации деталей и конструкций широко распространены в разных сферах промышленности и строительства. Дополнительное покрытие защищает поверхность от внешних повреждений и факторов, которые способствуют полному разрушению материала. Одним из таких способов обработки является химическое никелирование, прочная пленка которого отличается механической и коррозионной стойкостью и способностью выдерживать температуры порядка 400°С.

Особенности технологии

Наряду с химическим покрытием на основе никеля существуют методы гальванической и электролитической обработки. К особенностям рассматриваемой техники сразу стоит отнести реакцию осаждения. Она организуется в условиях восстановления никеля на основе гипофосфита натрия в среде солевого раствора с добавлением воды. В промышленности преимущественно используются технологии химического никелирования с подключением активных кислых и щелочных составов, которые как раз запускают процессы осаждения. Обработанное таким образом покрытие обретает блестящий металлизированный вид, структура которого представляет собой комбинированный сплав никеля и фосфора. Технология, выполненная с наличием в составе последнего вещества, имеет более низкие физико-химические показатели. Кислотные и щелочные растворы могут давать разные коэффициенты содержания фосфора – первые до 10%, а вторые – порядка 5-6%.

От количества этого вещества будут зависеть и физические качества покрытия. Удельный вес фосфора может составлять порядка 7,8 г/см3, электрическое сопротивление – 0,60 ом·мм2/м, а температура плавления – от 900 до 1200°. С помощью операции термообработки в условиях 400° твердость нанесенного покрытия можно увеличить до 1000 кГ/мм2. Вместе с этим возрастет и прочность сцепки заготовки с никельфосфорной структурой.

Что касается сфер применения химического никелирования, то, в отличие от многих альтернативных методик защитной металлизации, оно оптимально подходит для работы с деталями и конструкциями сложной формы. На практике технологию часто применяют в отношении змеевиков и внутренних поверхностей разноформатных труб. Покрытие наносится равномерно и точно – без зазоров и прочих дефектов защитного слоя. Относительно доступности обработки для разных металлов ограничение касается лишь свинца, олова, кадмия и цинка. И напротив, никельфосфорное осаждение рекомендуется использовать применительно к черным металлам, алюминию и медным деталям.

Способ никелирования на щелочных растворах

Осаждение в щелочах обеспечивает покрытию высокую механическую стойкость, которая отличается возможностью легкой корректировки и отсутствием негативных факторов наподобие выпадения порошкообразного никеля. Существуют разные рецептуры, которые готовят в зависимости от вида обрабатываемого металла и его назначения. Обычно используется следующий состав раствора для химического никелирования данного типа:

  • Лимоннокислотный натрий.
  • Гипофосфит натрия.
  • Аммоний (хлорированный).
  • Никель.

При температуре порядка 80-90° процесс проходит на скорости примерно 9-10 мк/час, при этом осаждение сопровождается активным выделением водорода.

Сама процедура приготовления рецептуры выражается в растворении каждого из вышеназванных ингредиентов в отдельном порядке. Исключением в данном составе химического никелирования станет разве что гипофосфит натрия. Его в объеме порядка 10-20 г/л заливают уже к моменту, когда все остальные компоненты растворены, а температура доведена до оптимального режима.

В остальном особых требований к подготовке процесса осаждения в щелочном растворе не предусматривается. Металлическая заготовка очищается и завешивается без специальной проработки.

Подготовка поверхностей стальных деталей и конструкций к покрытию не имеет выраженных особенностей. В ходе процесса можно корректировать раствор добавлением того же гипофосфита натрия или 25-процентного аммиака. Во втором случае при условии большого объема ванны аммиак вносится от баллона в газообразном состоянии. К самому дну емкости погружается резиновая трубка и через нее производится непосредственная подача добавки в непрерывном режиме до нужной консистенции.

Никелирование на кислотных растворах

По сравнению с щелочными средами кислотные характеризуются разнообразием добавок. Модифицировать основу из гипофосфита и солей никеля можно уксуснокислым натрием, молочной, янтарной и винной кислотой, а также трилоном Б и другими органическими соединениями. Среди большого количества применяемых рецептур, наибольшей популярностью пользуется следующий раствор для химического никелирования путем кислотного осаждения:

  • Гипофосфит натрия.
  • Сернокислый никель.
  • Углекислотный натрий.

Скорость осаждения будет составлять те же 9-10 мк/час, а водородный показатель корректируется раствором едкого натра 2%. Температура выдерживается строго в пределах 95°, так как ее повышение способно привести к саморазряду никеля с моментальным выпадением осадка. Иногда наблюдается и выплескивание раствора из емкости.

Менять параметры состава относительно концентрации основных его ингредиентов можно только при условии содержания в нем фосфита натрия порядка 50 г/л. В таком состоянии возможно выпадение никельфосфита. Когда параметры раствора достигнут вышеуказанной концентрации, раствор сливается и заменяется новым.

Когда требуется термическая обработка?

Если заготовке нужно обеспечить качества износостойкости и твердости, производится операция термообработки. Увеличение этих свойств обуславливается тем, что в условиях повышения температурного режима происходит выпадение никельфосфорного осадка с последующим формированием нового химического соединения. Оно и способствует повышению твердости в структуре покрытия.

В зависимости от температурного режима происходит изменение микротвердости с разными характеристиками. Причем корреляция вовсе не равномерна относительно повышения или понижения температуры нагрева. При термообработке в рамках химического никелирования в условиях 200 и 800°, к примеру, показатель микротвердости составит лишь 200 кг/мм2. Максимальное же значение твердости достигается при температурах 400-500°. В данном режиме можно рассчитывать на обеспечение 1200 кг/мм2.

Также следует иметь в виду, что не для всех металлов и сплавов в принципе допустима термообработка. Например, запрет накладывается на стали и сплавы, которые уже подвергались процедурам закалки и нормализации. К этому стоит добавить и тот факт, что термическая обработка в воздушной среде может способствовать образованию цвета побежалости, переходящего от золотистого до фиолетового оттенка. Минимизировать подобные факторы поможет снижение температуры до 350°. Весь процесс выполняется порядка 45-60 мин только с очищенной от загрязнений заготовкой. Наружная полировка напрямую повлияет и на вероятность получения качественного результата.

Оборудование для выполнения обработки

Для производства данной технологии вовсе не требуются узкоспециализированные и промышленные агрегаты. В домашних условиях химическое никелирование можно организовать в стальной эмалированной ванне или посуде. Иногда опытные мастера применяют для обычных металлических емкостей футеровку, благодаря которой поверхности защищаются от действия кислот и щелочей.

Применительно к емкостям литражом до 50-100 л могут использоваться и вспомогательные эмалированные баки, устойчивые к азотным кислотам. Что касается самой футеровки, то ее основа готовится из водостойкого универсального клея (например, «Момент» №88) и порошкообразной хромовой окиси. Опять же, в бытовых условиях специализированные порошковые смеси можно заменить наждачными микропорошками. Для закрепления и обработки нанесенной футеровки потребуется воздушная сушка строительным феном или тепловой пушкой.

Профессиональные же установки химического никелирования не требуют специальной защиты поверхностей и отличаются наличием съемных чехлов. Покрытия снимаются после каждого сеанса обработки и очищаются отдельно в азотной кислоте. Главной конструкционной особенностью такого оборудования можно назвать присутствие корзин и подвесок (обычно выполняются из углеродных сталей), которые облегчают манипуляции с мелкими деталями.

Процессы никелирования нержавейки и кислотоупорных металлов

Целью данной операции является увеличение показателей износостойкости и твердости поверхности заготовки, а также обеспечение антикоррозийной защиты. Это стандартная процедура химического никелирования для сталей, прошедших легирование и готовящихся к использованию в агрессивных средах. Особое место в методике покрытия будет иметь подготовка детали.

Для нержавеющих сплавов применяется предварительная доработка в анодной среде на щелочном растворе. Заготовки монтируются на подвесках с подключением внутренних катодов. Завешивание производится в емкости с раствором каустической соды на 15%, а температура электролита при этом составляет 65-70°. Для формирования равномерного покрытия без просветов электролитическое и химическое никелирование нержавеющих сплавов должно производиться в условиях поддержки плотности тока (анодного) до 10 А/дм2. Длительность процесса варьируется от 5 до 10 мин в зависимости от размера детали. Далее заготовка омывается в проточной холодной воде и декапируется в разбавленной соляной кислоте порядка 10 сек при температуре в 20°. После этого выполняется типовая процедура щелочного осаждения.

Никелирование цветных металлов

Мягкие и податливые к процессам химического воздействия металлы перед обработкой так же проходят специальную подготовку. Поверхности обезжириваются, а в некоторых случаях и полируются. Если прежде заготовка уже подвергалась никелированию, то в течение 1 мин должна производиться и процедура декапирования в 25-процентном разбавленном растворе с серной кислотой. Элементы на основе меди и ее сплавов рекомендуется обрабатывать в контакте с электроотрицательными металлами наподобие алюминия и железа. Технически такая комбинация обеспечивается подвеской или цепкой проволокой из тех же веществ. Как показывает практика, иногда в процессе реакции достаточно одного касания железной детали к медной поверхности, чтобы достичь нужного эффекта осаждения.

Читать еще:  Флюс для пайки: описание и особенности

Есть свои особенности и у химического никелирования алюминия и его сплавов. В данном случае организуется травление заготовок в щелочном растворе или же выполняется осветление к кислоте на азотной основе. Применяется и двукратная цинкатная обработка, для которой готовят состав с окисью цинка (100 г/л) и едким натром (500 г/л). Температурный режим должен быть выдержан в пределах 20-25°. Первый подход с погружением детали продолжается 30 сек, а затем начинается процесс травления цинкового осадка в азотной кислоте. После этого следует второе, уже 10-секундное погружение. На заключительном этапе алюминий промывается холодной водой и никелируется никельфосфорным раствором.

Технология никелирования металлокерамики

Для материалов данного вида используется общая методика никелирования ферритов. На этапе подготовки деталь обезжиривается раствором с кальцинированной содой, промывается горячей водой и травится 10-15 мин в спиртовом растворе с добавлением соляной кислоты. Далее заготовка вновь промывается горячей водой и очищается мягкими абразивами от шлама. Непосредственно перед началом процесса химического никелирования металлокерамика покрывается слоем хлористого палладия. Кисточкой на поверхность наносится раствор с концентрацией 1 г/л. Процедура повторяется несколько раз и после каждого прохода заготовка сушится.

Для никелирования используют емкость с кислым раствором, в котором содержится хлористый никель (30 г/л), гипофосфит натрия (25 г/л) и янтарнокислый натрий (15 г/л). Температура раствора поддерживается в диапазоне 95-98°, а рекомендуемый водородный коэффициент составляет 4,5-4,8. После химического никелирования металлокерамическая деталь промывается в горячей воде, а затем кипятится и погружается в пирофосфатный омедненный электролит. В активной химической среде заготовка удерживается до образования слоя в 1-2 мк. Аналогичной обработке также могут подвергаться разные виды керамики, кварцевые элементы, тиконд и термоконд. В каждом случае обязательными будут процедуры покрытия хлористым палладием, воздушной сушки, погружения в кислотный раствор и кипячение.

Технология никелирования в домашних условиях

Технически организовать операции никелирования можно и без специального оборудования, как уже отмечалось. Например, в гаражных условиях она может выглядеть следующим образом:

  • Готовится подходящая по размеру посуда с эмалированным внутренним покрытием.
  • Заранее подготовленные сухие реактивы для электролитического раствора в эмалированной емкости смешиваются с водой.
  • Полученная смесь кипятится, после чего в нее вносят гипофосфит натрия.
  • Заготовка проходит очистку и обезжиривается, а затем погружается в раствор, но без касания поверхностей емкости – то есть дна и стенок.
  • Особенности никелирования в домашних условиях заключаются в том, что вся оснастка будет выполняться из подручных материалов. Для того же контроля детали можно предусмотреть специальный кронштейн (обязательно из диэлектрического материала) с зажимом, который нужно будет оставить в стационарном положении на 2-3 ч.
  • На вышеуказанное время состав оставляется в кипящем состоянии.
  • Когда пройдет технологический период никелирования, деталь извлекается из раствора. Ее необходимо промыть под холодной струей воды, разбавленной в гашеной извести.

В домашних условиях никелировать можно сталь, латунь, алюминий и т.д. Для всех перечисленных металлов следует готовить электролитический раствор с содержанием гипофосфита натрия, сернокислого или хлористого никеля, а также с кислотными включениями. К слову, для ускорения процесса можно внести свинцовую добавку.

Заключение

Существуют разные техники и подходы к выполнению никелирования в активных химических растворах, но применение гипофосфита натрия является наиболее выигрышным методом. Обуславливается это и минимальным количеством нежелательных осадков, и сочетанием целого набора технико-физических свойств покрытия при толщине порядка 20 мкм. Конечно, химическое никелирование металла сопровождается и определенными рисками образования дефектов. Особенно это касается высокочувствительного цветмета, но и с такими явлениями можно бороться в рамках единого технологического процесса. Например, специалисты рекомендуют удалять дефектные участки в концентрированной кислотной среде на основе азота при температуре до 35°С. Эту процедуру выполняют не только в случае появления нежелательных изъянов, но и в целях штатной коррекции нанесенного защитного слоя.

Никелирование

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.

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.

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.

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.

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 никелирование Такой 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.

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.

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 электролитов Технология 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 никелирование Защитные 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.

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 никелирование Характеризуется невысокими показателями сцепления с основным металлом и низкой коррозионной устойчивостью, покрытая деталь используется в различных оптических приборах промышленного и бытового назначения.

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.

Читать еще:  Лист алюминиевый рифленый 2х1200х3000 АМГ2НР «Квинтет» купить в Москве

Никелирование

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

  • Никелин
  • Никель (пос. гор. типа в Мурманской обл.)

Смотреть что такое «Никелирование» в других словарях:

НИКЕЛИРОВАНИЕ — электрическое или химическое нанесение тонкого слоя никеля на поверхность изделий (главным образом металлических из стали и сплавов на основе Cu, Zn, Al) для повышения коррозионной стойкости и износостойкости, а также в защитно декоративных целях … Большой Энциклопедический словарь

НИКЕЛИРОВАНИЕ — (Nickel plating) процесс нанесения на поверхность металлов слоя никеля с целью защитить поверхность металла от коррозии, увеличить твердость наружного слоя металла и придать изделиям более красивый вид. Производится путем электролиза. Самойлов К … Морской словарь

никелирование — сущ., кол во синонимов: 1 • никелировка (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

никелирование — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN nickel plating … Справочник технического переводчика

НИКЕЛИРОВАНИЕ — нанесение на поверхность металлических изделий тонкого слоя никеля для их защиты от коррозии или в декоративных целях. Производится почти исключительно (см.) … Большая политехническая энциклопедия

Никелирование — Никелирование обработка поверхности изделий путем нанесения на них никелевого покрытия. Толщина наносимого покрытия обычно составляет от 1 до 50 мкм. Как правило, никелированием обрабатывают металлические изделия, изготовленные из стали… … Википедия

Никелирование — Прочность, малая окисляемость и способность к высокой полировке никеля, качества, сохраняемые им и в тонком слое, особенно осажденном гальваническим током на любом металле, вызвали усиленную разработку приемов Н. В настоящее время получило весьма … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

никелирование — см. Никелировать. * * * никелирование нанесение электролитическим или химическим способом тонкого слоя никеля на поверхность изделий (главным образом из стали и сплавов на основе Cu, Zn, Al) для повышения коррозионной стойкости и износостойкости … Энциклопедический словарь

никелирование — nikeliavimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Dengimas nikeliu. atitikmenys: angl. nickel plating rus. никелирование … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Никелирование — ср. 1. процесс действия по несов. гл. никелировать 2. Результат такого действия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Особенности и технология никелирования в домашних условиях

Никелирование в домашних условиях – процесс несложный. После его проведения металлическая поверхность становится защищенной от коррозии на долгое время. Материал применяется в машиностроительном производстве, в сфере пищевой промышленности, в оптическом производстве.

Конструктивные элементы из черных или цветных металлов защищены от коррозии и меньше подвергаются износу. Если в составе раствора никеля присутствует фосфор, то поверхностная пленка становится прочнее и показатель твердости приближается к хромированной поверхности.

  1. О процессе выполнения
  2. Проведение работы
  3. Электролитическое никелирование
  4. Химический способ
  5. О черном покрытии
  6. О ваннах для никелирования
  7. О хромировании пластика

О процессе выполнения

Никелирование – востребованная часть технологии и удачное решение для покрытия обработанного изделия. На деталь наносится тонкий слой жидкого никеля, регулируемой толщины в пределах от 0,8 мкм до 0,55 микрометров. Никелирование металла также выполняет функцию декоративного покрытия.

Этот процесс обеспечит формирование прочной пленки, способствующей обеспечению, в свою очередь, защиты изделия от щелочей и кислот, атмосферных проявлений. Для выпуска сантехнической продукции покрытие труб, кранов, переходников и иных деталей – идеальное решение.

Защиту от внешних воздействий этим методом рекомендуется выполнять для:

  1. Изделий из металла, эксплуатация которых предусматривается под открытым небом.
  2. Кузовов автомобильных средств.
  3. Инструментов и оборудования, которым оснащены стоматологические клиники.
  4. Металлических деталей, если их эксплуатация планируется в водной среде.
  5. Стальных или алюминиевых конструкций, выполняющих функции ограждения.
  6. Изделий, при эксплуатации которых будет взаимодействие с химическими средами.

Всего практикуется несколько уникальных методов выполнения работ. Они нашли применение и в производстве, и в быту. При любом раскладе заинтересовывает процесс проведения этой работы в личных мастерских, ведь не нужно выполнять сложных технологических операций.

К данным методам относят:

  • химическое никелирование;
  • электролитическое нанесение покрытия.

Параметры гальванических покрытий:

Критерий оценкиВид покрытия изделия
гальваническоехимическое
Необходимая температура для плавления материала1450 0 С890 0 С
Предел удельного сопротивление материала, ОМ х мПримерно 8,5 *10 -5Примерно 60 *10 -5
Восприимчивость к созданию магнетизма374
Твердость по шкале Виккерса250550
Показатель продольной деформации в %От 10 до 30От 3 до 6
Характеристика прочности при сцеплении с поверхностью материалаОт 35 до 45От 35 до 50

Проведение работы

Нанесение на обрабатываемую поверхность тонкой пленки материала способствует созданию блеска и защите от перепада температур и агрессивных воздействий внешних сред.

Перед непосредственным выполнением задачи, металл следует тщательно подготовить, чтобы сцепление никеля с поверхностным слоем было основательным.

Технология подготовки заключается в:

  1. Обработке наждачной мелкозернистой бумагой.
  2. Протирке поверхности щеткой и жесткой щетиной или металлической проволокой.
  3. Промывании водой.
  4. Обезжиривании в растворе кальцинированной соды.
  5. Промывании чистой водой еще раз.

Так как поверхность, обработанная никелем, зачастую быстро теряет свойство отражать свет и тускнеет, то производится ее хромирование. Это покрытие обеспечивает надежность при эксплуатации изделия.

Покрытие можно наносить на медные и железные поверхности, или сплавы на их основе. Титан или вольфрам и иные металлы тоже можно обработать никелем. Покрывать такие материалы, как свинец, висмут, олово или кадмий не рекомендуется. Перед тем как наносить покрытие на стальную поверхность последнюю следует обработать тонким медным слоем.

Электролитическое никелирование

Его же называют гальваническое никелирование. Этот метод считается недорогостоящим, поэтому он наиболее чаще применяем. Покрытия получаются пористыми и непосредственно зависят от подготовки основания и толщины слоя защитного покрытия. Чтобы данная работа была произведена с должным качеством, следует уменьшить процент проявления пор. Для этих целей применяется предварительное омеднение детали или нанесение покрытия многослойным.

Электрохимическое никелирование оснований производится по следующим этапам:

  • Электролит никелирования приготавливается по описанной схеме. Для этого на 200 мл воды нужно подготовить 60 граммов сульфата никеля, 7 граммов хлорида никеля, 6 граммов борной кислоты. Все компоненты тщательно развести в воде в предназначенной емкости. Чтобы покрыть стальную или медную поверхность следует использовать аноды из никеля, опускаемые непосредственно в электролит.
  • Далее деталь закрепить на проволоке и поместить между пластинками из никеля, а проволоки, проходящие он никелевых пластинок нужно соединить. Подключение деталей производится к отрицательному электрическому заряду, а проволочек к положительному.
  • После следует подключение реостата и микроамперметра к цепи регулирования источника тока. Чтобы обеспечить такое действие необходимо выбрать источники тока с показателем напряжения не больше 6 В. Действие силы тока на изделие должно длиться не более 20 минут.
  • После обрабатываемое изделие нужно помыть и просушить. В результате получилось матовое сероватое покрытие.
  • Для обеспечения блеска необходимо произвести полирование поверхностного слоя.

Химический способ

Этот метод считается дорогостоящим относительно электролитического. Получается достаточно прочное и тонкое основание нанесенного слоя.

Никелирование деталей производится следующим образом:

  1. Берется 10%раствор цинка хлористого и разводится небольшими порциями в растворе никеля сернокислого до получения ярко-зеленого оттенка.
  2. Далее используя сосуд из фарфора, полученную смесь следует нагреть до закипания. Не нужно пугаться, что получиться муть, это никаким образом не повлияет на качество запланированных работ.
  3. Для никелировки следует опустить в кипящий раствор деталь, предварительно очищенную от пыли и обезжиренную содовым раствором.
  4. Процесс кипения должен длиться не менее часа, но по мере испарения жидкости в емкость необходимо понемногу добавлять дистиллированную воду. В случае если насыщенный зеленый цвет будет светлеть, то это значит, что необходимо добавить небольшую часть сернокислого никеля.
  5. После прохождения времени кипения следует вынуть деталь и промыть в воде с растворенным в ней мелом.
  6. Тщательно высушить на открытом воздухе.

Изделия из чёрного металла, покрытые этим методом получаются прочными и надежными при эксплуатации.

Анализ химического нанесения защитного слоя показывает, что происходящий процесс лежит в основе восстановления никеля из соляной жидкости при помощи натрия гипофосфита и иных элементов. Растворы могут быть как щелочными, так и кислыми.

Предназначение кислотных составов лучше подходит для обработки цветных или черных металлов. Щелочи предназначены для нанесения на нержавеющие поверхности.

Кислота провоцирует снижение разряда при увеличении температуры, но поверхность получается с меньшим показателем шероховатости. При применении такого состава обеспечивается хорошее сцепление покрытия с поверхностью.

Для получения раствора изначально все ингредиенты разводятся в воде, а затем добавляется гипофосфит натрия. Одного литра раствора достаточно для никелирования площади поверхности 10х10 см2.

О черном покрытии

Черное никелирование одновременно преследует две цели:

  • декоративность покрытия;
  • специализированное назначение.

При этом недостаточно обеспечиваются свойства защиты металла, на основании этого заключения следует наносить промежуточные слои из цинка, кадмия или никеля. При этом сталь нужно оцинковать, а цветные металлы – никелировать. Толщина покрытия довольно толстая до 2 мкм, поэтому оно хрупкое. Для ванн с содержанием никелевого раствора добавляется значительное количество роданида и цинка.

Состав – около 50% элемента никеля, а в оставшейся части содержится углерод, цинк, азот и сера.

Никелирование алюминия либо стальных конструкций производится приготовлением ванн с растворением всех компонентов, с последующим их фильтрованием. С борной кислотой, как правило, возникают проблемы при ее растворении, но ее можно отдельно развести в воде при температуре до 700С. Насыщенное никелирование этим цветом прямо пропорционально показателю плотности подаваемого тока.

О ваннах для никелирования

В домашних мастерских для ванн никелирования используется три составляющих: сульфат, борная кислота и хлорид. Сульфат – играет роль источника образование ионов никеля. Для функционирования анодов из никеля существенное влияние оказывает хлорид, при этом процент концентрации не учитывается.

Если в ванне недостаточно хлорида, то выделение никеля небольшое, снижается показатель выходного тока, и качество полученного покрытия оставляет желать лучшего.

Аноды растворяются почти в полном объеме для протекания процесса покрытия алюминиевых или медных изделий. Хлорид способствуют увеличению проводимости ванн при больших концентрациях цинка. Раствор борной кислоты обеспечивает нормальный уровень кислотности.

Видео: химическое никелирование.

О хромировании пластика

Хромирование пластика в домашних условиях производится следующим образом:

  1. Чтобы покрыть пластмассу необходимо присоединить конструктивные элементы или детали к трансформатору.
  2. Взять кисточку, присоединенную тоже к трансформатору и залить электролитом.
  3. На предварительно подготовленную поверхность нанести слой электролита, движениям и вверх-вниз.
  4. При необходимости нанесение слоя нужно повторить.

Чтобы хорошо лег слой покрытия, повторять процесс следует не менее 30 раз.

Не всегда удается хромирование изделий из пластика, поэтому предпочтение отдается растворам на никеле.

Хромирование пластмассовых изделий достаточно трудоемкое и затратное, к примеру, цена на трансформатор немалая. Так что лучшим решением будет обращение в специализированную организацию.

При выполнении любой из работ по покрытию изделий происходят химические процессы, поэтому справочник химика 21 пригодится.

Никелирование поверхности своими руками в домашних условиях

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.

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.

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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector