Rich--house.ru

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

Механизм гальванического сернокислого никелирования

Никелирование

Никелирование деталей

Никелирование применяется в машиностроении, приборостроении н других отраслях промышленности. Никелем покрывают детали из стали и цветных металлов для защиты их от коррозии, декоративной отделки, повышения сопротивления механическому износу. Благодаря высокой коррозионной стойкости в растворах щелочей никелевые покрытия применяют для защиты химических аппаратов от щелочных растворов. В пищевой промышленности никель может заменять оловянные покрытия. В оптической промышленности получил распространение процесс черного никелирования
При электрохимическом осаждении никеля на катоде протекают два основных процесса: Ni 2+ + 2e — → Ni и 2Н + + 2е — → Н2.
В результате разряда ионов водорода концентрация их в прикатодном слое снижается, т. е. электролит защелачивается. При этом могут образовываться основные соли никеля, которые влияют на структуру н механические свойства никелевого покрытия. Выделение водорода вызывает также питтинг — явление, при котором пузырьки водорода, задерживаясь на поверхности катода, препятствуют разряду ионов никеля в этих местах. На покрытии образуются ямки и осадок теряет декоративный вид. В борьбе с питтингом применяют вещества, которые снижают поверхностное натяжение на границе металл — раствор.
При анодном растворении никель легко пассивируется. При пассивации анодов в электролите уменьшается концентрация ионов никеля и быстро растет концентрация ионов водорода, что приводит к падению выхода по току и ухудшению качества осадков. Для предупреждения пассивирования анодов в электролиты никелирования вводят активаторы. Такими активаторами являются ионы хлора, которые вводят в электролит в виде хлористого никеля или хлористого натрия.

Будьте внимательны! Компания «ЛВ-Инжиниринг» не предоставляет услуги по нанесению гальванических покрытий! Наша организация осуществляет проектирование гальванических производств, изготовление гальванических ванн и линий из полипропилена, монтаж и пусконаладочные работы по данному направлению.

Сернокислые электролиты никелирования

Сернокислые электролиты никелирования получили наибольшее распространение. Эти электролиты устойчивы в работе, при правильной эксплуатации они могут использоваться в течение нескольких лет без замены. Состав некоторых электролитов и режимы никелирования:

Сернокислый натрий и сернокислый магний вводят в электролит для повышения электропроводности раствора. Проводимость растворов натрия выше, но в присутствии сернокислого магния получаются более светлые, мягкие и легко полируемые осадки.
Никелевый электролит очень чувствителен даже к небольшим изменениям кислотности. Для поддержания величины рН в требуемых пределах необходимо применять буферные соединения. В качестве такого соединения, препятствующего быстрому изменению кислотности электролита, применяют борную кислоту.
Для облегчения растворения анодов в ванну вводят хлористые соли натрия.
Для приготовления сернокислых электролитов никелирования необходимо растворить в отдельных емкостях в горячей воде все компоненты. После отстаивания растворы фильтруют в рабочую ванну. Растворы перемешивают, проверяют рН электролита и при необходимости корректируют 3%-ным раствором едкого натра или 5%-иым раствором серной кислоты. Затем электролит доводят водой до требуемого объема. При наличии примесей необходимо перед началом эксплуатации электролита произвести его проработку, так как никелевые электролиты чрезвычайно чувствительны к посторонним примесям как органическим, так и неорганическим.
Дефекты при эксплуатации электролита блестящего никелирования и способы их устранения приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Дефекты при эксплуатации сернокислых электролитов никелирования и способы их устранения

ДефектПричина дефектаСпособ устранения
Никель не осаждается. Обильное выделение водородаНизкое значение рНОткорректировать рН 3%-иым раствором едкого натра
Частичное покрытие никелемПлохое обезжиривание деталейУлучшить подготовку
Неправильное расположение анодовРавномерно распределить аноды
Детали взаимно экранируют друг другаИзменить расположение деталей в ванне
Покрытие имеет серый цветНаличие в электролите солей медиОчистить электролит от меди
Хрупкое, растрескивающееся покрытиеЗагрязнение электролита органическими соединениямиОбработать электролит активированным углем и проработать током
Наличие примесей железаОчистить электролит от железа
Низкое значение рНОткорректировать рН
Образование питтингаЗагрязнение электролита органическими соединениямиПроработать электролит
Низкое назначение рНОткорректировать рН
Слабое перемешиваниеУсилить перемешивание
Появление черных или коричневых полос на покрытииНаличие примесей цинкаОчистить электролит от цинка
Образование дендритов на кромках деталейВысокая плотность токаСнизить плотность тока
Чрезмерно продолжительный процесс никелированияВвести промежуточный подслой меди или уменьшить время электролиза
Аноды покрыты коричневой или черной пленкойВысокая анодная плотность токаУвеличить поверхность анодов
Малая концентрация хлористого натрияДобавить 2-3 г/л хлористого натрия

При никелировании применяют горячекатаные аноды, а также непассивирующиеся аноды. Применяют также аноды в форме пластинок (карточек), которые загружают в зачехленные титановые корзины. Карточные аноды способствуют равномерному растворению никеля. Во избежание загрязнения электролита анодным шламом никелевые аноды следует заключать в чехлы из ткани, которые предварительно обрабатывают 2-10%-ным раствором соляной кислоты.
Отношение анодной поверхности к катодной при электролизе 2 : 1.
Никелирование мелких деталей осуществляют в колокольных и барабанных ваннах. При никелировании в колокольных ваннах применяют повышенное содержание хлористых солей в электролите для предотвращения пассивации анодов, которая может возникать из-за несоответствия поверхности анодов и катодов, вследствие чего концентрация никеля в электролите понижается и уменьшается значение рН. Оно может достигнуть таких пределов, при которых вообще прекращается осаждение никеля. Недостатком при работе в колоколах и барабанах является также большой унос электролита с деталями из ванн. Удельные нормы потерь при этом составляют от 220 до 370 мл/м 2 .


Электролиты блестящего никелирования

Для защитно-декоративной отделки деталей широко применяют блестящие и зеркальные никелевые покрытия, получаемые непосредственно из электролитов с блескообразующими добавками. Состав электролита и режим никелирования:

Никель сернокислый — 280-300 г/л
Никель хлористый — 50-60 г/л
Кислота борная — 25-40 г/л
Сахарин 1-2 г/л
1,4-бутиндиол — 0,15-0,18 мл/л
Фталимид 0,02-0,04 г/л
рН = 4-4,8
Температура = 50-60°С
Плотность тока = 3-8 А/дм 2

Для получения блестящих никелевых покрытий используют также электролиты с другими блескообразующими добавками: хлорамина Б, пропаргилового спирта, бензосульфамида и др.
При нанесении блестящего покрытия необходимо интенсивное перемешивание электролита сжатым воздухом желательно в сочетании с качанием катодных штанг, а также непрерывная фильтрация электролита,
Электролит приготовляют следующим образом. В дистиллированной или деионизированной горячей (80-90°С) воде растворяют при перемешивании сернокислый и хлористый никель, борную кислоту. Доведенный водой до рабочего объема электролит подвергают химической и селективной очистке. Для удаления меди и цинка электролит подкисляют серной кислотой до рН 2-3 завешивают катоды большой площади из рифленой стали и прорабатывают электролит в течение суток при температуре 50-60°С, перемешивая сжатым воздухом. Плотность тока 0,1-0,3 А/дм 2 . Затем рН раствора доводят до 5,0-5,5, после чего в него вводят перманганат калия (2 г/л) или 30%-ный раствор перекиси водорода (2 мл/л).
Раствор перемешивается в течение 30 мин, добавляют 3 г/л активированного угля, обработанного серной кислотой, и перемешивают электролит 3-4 с помощью сжатого воздуха. Раствор отстаивается 7-12 ч, затем фильтруется в рабочую ванну.
В очищенный электролит вводят блескообразователи: сахарин и 1,4-бутиндиол непосредственно, фталимид — предварительно растворив в небольшом количестве электролита, подогретого до 70-80° С. Доводят рН до требуемого значения и приступают к работе. Расход блескообразователей при корректировании электролита составляет: сахарин 0,01-0,012 г/(А•ч); 1,4-бутнндиол (35%-ный раствор) 0,7-0,8 мл/(А•ч); фталимид 0,003-0,005 г/(А•ч).
Дефекты при эксплуатации электролита блестящего никелирования и способы их устранения приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Дефекты при эксплуатации электролита блестящего никелирования и способы их устранения

Недостаточный блеск покрытия

Темный цвет покрытия и/или темные пятна

С другими способами нанесения никелевых покрытий Вы можете ознакомиться здесь:

Никелирование

Никелевые покрытия применяют в качестве защитно-декоративной отделки металлических поверхностей и как промежуточный подслой перед нанесением других металлических покрытий. Никелевые покрытия обычно наносят на железо, медь, титан, алюминий, бериллий, вольфрам и другие металлы, и их сплавы.

Матовые никелевые покрытия имеет низкие декоративные свойства, но за счет того, что получаемые никелевые осадки не имеют посторонних включений, покрытия обладают исключительно высокими антикоррозионными свойствами. Блестящие никелевые покрытия обладают высокой твердостью и износостойкостью, но основными их недостатками является сильное наводороживание никелевого слоя и базового металла, а также большое количество примесей в получаемых осадках и повышенные значения внутренних напряжений со склонностью осадка к растрескиванию, и вследствие этого, понижение коррозионной стойкости. Но несмотря на все эти недостатки, метод получения зеркально-блестящих никелевых покрытий широко распространен, так как при его применении отпадает трудоемкая операция механического полирования поверхности и за счет использования высокой плотности тока, значительно повышается интенсификации гальванического производства и увеличивается скорость осаждения гальванического покрытия.

При гальваническом никелировании стали, никель может защищать основной металл от коррозии только при условии полной беспористости покрытия. Для получения беспористых никелевых осадков применяют многослойные покрытия, которые получают при последовательном осаждении никелевых покрытий из различных по составу электролитов (за счет того, что поры каждого слоя покрытия обычно не совпадают с порами последующего слоя, наносимого с использованием другого по составу электролита). Такие покрытия обладают более высокими защитными свойствами вследствие электрохимического взаимодействия отдельных никелевых слоев, входящих в такое комбинированное покрытие.

Для никелирования применяются растворимые никелевые аноды, высокой степени чистоты. Для стабильной работы анодов, т. е. для равномерного растворения анодов, их подвергают термообработке и придают эллиптическую или ромбовидную форму. Эти факторы сказываются на скорости растворения никеля и соответственно на качестве получаемых осадков.

Для блестящего никелирования используются кислые (к которым относятся сернокислые, хлористые, сульфаминовокислые и борфтористые) и щелочные электролиты (цитратные, тартратные и др.)

Наиболее распространение в промышленности получили сернокислые электролиты блестящего никелирования. Такие электролиты имеют различные составы и различные режимы работы ванн, что позволяет получать никелевые покрытия с различными заданными свойствами. Сернокислые электролиты весьма чувствительны к отклонениям от принятого режима работы ванн и к наличию посторонних примесей. Во время электролиза для некоторых электролитов необходимо выполнять непрерывное перемешивание, а для некоторых и непрерывное фильтрование. Поддержание постоянного рН электролита проводится путем добавления 3%-ного раствора гидроксида натрия или серной кислоты..

Состав сернокислого электролита никелирования:

Никель сернокислый (NiSO4)-250-300 г/л

Никель хлористый (NiСl2 ) -50-60 г/л

Температура электролита 45-55°С. pH раствора поддерживают на уровне-3,5-4,5. Средняя скорость осаждения никеля 20 мкм в час.

Вводом дополнительных компонентов в сернокислые электролиты никелирования можно получать электролиты с заранее заданными свойствами. Для получения твердых и износостойкий покрытий, применяют электролит, содержащий до 10% фосфора; благодаря чему, получаемые осадки обладают твердостью до 550 МПа. При нагревании до 300-400°С в течение одного часа, твердость покрытия возрастает до 1000-1200 МПА. А коэффициент трения у таких покрытий по стали и чугуну на 30% ниже, чем у хромовых покрытий.

Сульфаминовые электролиты позволяют получать осадки с наивысшей прочностью сцепления со сталью; а осадки получаются пластичные без внутренних напряжений. Из этих электролитов также можно получать никель с высокой скоростью осаждения.

Борфтористоводородные и кремнефтористоводородные электролиты применяются для скоростного осаждения никеля. Часто никель из таких электролитов наносят в качестве подслоя, например, при проведении процесса хромирования.

Черные никелевые покрытия применяются в оптической промышленности, в некоторых специальных отраслях машиностроения, а также для придания детали декоративного вида. Такие покрытия получаются при введении в никелевый электролит соли цинка. Но черное никелирование имеет такие недостатки, как низкая коррозионная стойкость, пластичность и прочность сцепления с покрываемыми деталями. Толщина наносимого никелевого покрытия обычно не превышает 0,5-0,7 мкм, поэтому предварительно на деталь наносится подслой меди или блестящего никеля.

Для увеличения твердости, стойкости к коррозии используется никель-кобальтовые покрытия/

Состав никель-кобальтового электролита:

Никель сернокислый (Ni SO4)-200 г/л

Кобальт сернокислый(CoSO4 ) -30 г/л

Натрий хлористый (NaCl)-15 г/л

Борная кислота (H3BO3 ) -25-30 г/л

Температура электролита 17-27°С, pH раствора-5,0-5,6. Средняя скорость осаждения 20 мкм в час. Получаемые покрытия обладают высокой химической стойкостью, обладают повышенным сопротивлением к механическому износу.

Химические никелевые покрытия из-за включения фосфора намного тверже никелевых покрытий полученных электрохимическим способом и приближаются по твердости к хромовым покрытиям. А предел прочности на растяжение у химического никеля даже выше. Электролиты химического никелирования используются для покрытия труб, стволов, различных сложно профильных деталей с глухими каналами и отверстиями, и т.д. Но в отличие от гальванического никеля, существенным недостатком является то, что раствор для химического никелирования не может длительно использоваться, т. к. в нем накапливаются продукты реакции и электролит скоро становиться непригодным для дальнейшего использования.

Осаждение химического никеля может производиться как из кислых, так и из щелочных растворов. Щелочные растворы отличаются высокой устойчивостью и простотой корректировки электролита. В этих растворах не наблюдается саморазряда, т.е. мгновенного выпадения порошкообразного никеля. При получении не качественного никелевого покрытия, его удаляют раствором разбавленной азотной кислоты.

Состав электролита химического никелирования:

Никель сернокислый (NiSO4)-20 г/л

Гипофосфит натрия (NaH2PO2)-10-25 г/л

Ацетат натрия (CH3COONa)-10 г/л

Температура электролита 88-92°С. pH раствора 4,1-4,3. Средняя скорость осаждения никеля 20 мкм в час

Неполадки при осаждении никеля и способы их устранения.

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.

Читать еще:  Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей

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.

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.
Читать еще:  Как отполировать хромированные детали автомобиля

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 и его электролиты

Никелирование является распространенным методом для предохранения поверхности деталей от воздействия коррозии. Никелированию подвергают как малонагруженные детали, так и высоконагруженные, а также используют для отделки деталей с декоративными целями.

При никелировании деталей происходит снижение их сопротивления усталости (примерно на 30 %). Следовательно, никелирование деталей, работающих на усталость, нужно применять с большой осторожностью. Понижение сопротивления усталости объясняется большими растягивающими напряжениями. Никелирование не влияет на прочность, определяемую статическими нагрузками. Особо ценным для металлов, подвергнутых никелированию, является то, что у них не наблюдается снижения ударной вязкости.

Никель — металл серебристо-белого цвета, плотность — 8,9 г/см 3 , температура плавления — 1452 °С. Микротвердость гальванически осажденных никелевых покрытий зависит от состава электролита и режима работы и может колебаться от 2000-3000 до 7000-8000 МПа.

Никель имеет атомную массу 58,69, валентность — II, электрохимический эквивалент — 1,095 г/А-ч, стандартный потенциал — 0,25 В.

В гальванической паре железо-никель последний, как более электроположительный металл является катодом по отношению к железу и, следовательно, электрохимически не может защищать железо от коррозии. Однако, в качестве защитно-декоративного покрытия никель способен надежно защитить железо от коррозии в атмосферных условиях при условии полной беспористости покрытия. Для уменьшения толщины никеля, так как он является дефицитным и дорогостоящим металлом, его наносят на подслой меди.

Кроме защитно-декоративной отделки никелирование получило широкое применение в химической промышленности для защиты рабочих поверхностей оборудования от воздействия различных агрессивных сред. В этих случаях толщина осажденного никеля без подслоя меди достигает 200-300 мкм. Для защиты хирургических инструментов толщиной покрытия 9-12 мкм никелирование также производится без подслоя меди.

В пищевой промышленности никель может заменить покрытие оловом. Высокая твердость и износостойкость никелевых покрытий используется в полиграфической промышленности для повышения стойкости клише и стереотипов, мерительного инструмента и, особенно для деталей, эксплуатируемых в условиях сухого трения.

Виды электролитов и режимы осаждения

При никелировании используются как кислые, так и щелочные электролиты. К ним относятся борфтористоводородные, кремнефтористоводородные и сульфаминовые электролиты.

Электролиты для никелирования весьма чувствительны к отклонениям от принятого режима и наличию посторонних примесей. Особенно сильно на них влияет понижение температуры и при снижении ее до 10 °С они фактически непригодны для эксплуатации. Для ускорения процесса никелирования необходимо проводить постоянное перемешивание раствора, для чего ванны оснащают автоматическими устройствами, обеспечивающими покачивание катодных штанг. Фильтрация электролита повышает качество получаемого покрытия. Ускорение процесса и улучшение качества покрытия создаются также при помещении деталей в ультразвуковое поле.

При эксплуатации никелевых электролитов необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Ванны никелирования к моменту загрузки деталей должны быть полностью подготовлены, катодные и анодные штанги тщательно вычищены;
  2. Воспрещается корректирование электролитов по составу и величине рН во время процесса покрытия;
  3. Загрузку деталей следует производить быстро, при включенном токе с постепенным повышением силы тока до заданной величины;
  4. Не допускается выключение тока в процессе никелирования или изъятие подвесок из ванны для осмотра, так как это приводит к отслаиванию покрытия;
  5. Поворачивание деталей в приспособлениях для перемещения точек контакта и прочие исправления в расположении деталей в ванне следует производить только в резиновых перчатках, так как если касаться деталей незащищенными руками, в местах касания образуются непокрытые участки;
  6. Для подвесных крюков к анодам и проводников к внутренним анодам не следует применять медь, так как при анодном растворении медь загрязняет электролит, более пригодно железо, электроизолированное пластмассой. В качестве изоляционных материалов применяют резину, эбонит, эпоксидные смолы, пер-хлор-виниловые лаки, фторлон 4 и лаки из суспензий фторлонов 3М и 4Д.

При электролитическом никелировании используются прутковые горячекатаные никелевые аноды. Для внутренних анодов применяют никелевую проволоку марок диаметром от 1 до 12 мм. Весьма рационально также применение никелевых анодов в форме пластинок с размерами 25x25x5 мм. Пластинки помещают в специальные анодные корзины в форме плоских рам, изготовленных из титана и винипласта.

Аноды должны быть предварительно очищены от шлама стальными щетками, заключены в чехлы из льняной ткани и погружены в электролит так, чтобы их подвесные крюки не касались электролита даже при перемешивании. Нормальное соотношение площади анодов к площади покрываемых деталей должно быть не менее 2:1.

Наибольшее применение в промышленности нашли сернокислые электролиты. Для приготовления сернокислых электролитов необходимы следующие химикаты:

  • сернокислый никель технический NiSO4*7H2O — это кристаллы темно-зеленого цвета, растворимость в воде — до 300 г/л;
  • сернокислый натрий Na2SO4*10Н2O — бесцветные кристаллы, растворимость при 18 °С — около 400 г/л;
  • сернокислый магний MgSO4*7H2O — бесцветные кристаллы, растворимость — до 300 г/л;
  • борная кислота Н3ВO3 вводится в качестве буферного соединения для поддержания величины рН на заданном уровне;
  • хлористый натрий NaCl и фтористый натрий NaF служат для активного растворения никелевых анодов, для этой же цели можно вводить добавки хлористого никеля NiCl2*6Н2O.

Все компоненты растворяют отдельно, фильтруют или декантируют и сливают в ванну никелирования. Затем доливают ванну водой до расчетного уровня, проверяют величину рН и приступают к эксплуатации. Ниже в табл. 5.10 приведены составы и режим работы для нескольких наиболее применяемых электролитов.

Электролиты устойчивы в работе и при правильной эксплуатации и систематической очистке от вредных примесей могут использоваться в течение нескольких лет без замены. Корректирование их состава по содержанию основных компонентов производится, главным образом, вследствие потерь электролита при выемке готовых деталей из ванны. Для деталей, покрываемых на подвесках, удельные нормы потерь электролита на унос колеблются в пределах 120-200 мл электролита на 1 м 2 площади покрываемых деталей, а для мелких деталей, покрываемых в колоколах и барабанах, составляют от 220 до 370 мл/м 2 .

При пользовании электролитами, содержащими фтористый натрий, непрерывное фильтрование их затрудняется засорением фильтровальной ткани коллоидальными сгустками фторидов, содержащих продукты их гидролиза при высоких значениях рН. Для устранения этого явления следует необходимо снижение величины кислотности или ввод фтористых соединений в форме борфтористоводородных солей. Корректировку рН производят добавлением 3%-ного раствора NaOН или H2SO4 при интенсивном перемешивании электролита, которое продолжают после корректировки еще в течение 30-40 мин.

Таблица 5.10. Составы электролитов и режимы их работы.

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.

Гальваническое никелирование

Кадмирование

Читать еще:  Как согнуть металлический уголок под 90 градусов

В ряду напряжений потенциалы кадмия и железа отличаются на несколько сотых вольта, поэтому кадмий может не быть электрохимическим защитником железа.

Преимущество кадмиевых покрытий по сравнению с цинковыми обнаруживается при испытаниях в искусственно создаваемых коррозионных средах. При непосредственном соприкосновении с морской водой и аналогичными ей растворами, а также в тропиках кадмий обладает большей химической стойкостью, чем цинк.

Продукты коррозии кадмия ядовиты, как и его пары, поэтому кадмирование не применяется для защиты от коррозии изделий, соприкасающихся с пищевыми продуктами.

Для защиты от коррозии железных изделий в морской воде и растворах солей, содержащих хлориды, толщина кадмиевого покрытия должна быть не ниже 40-50 мкм. Толщина покрытия 10-15 мкм достаточна для изделий, применяемых в сухом воздухе и в закрытых помещениях, а покрытие толщиной 20-25 мкм обеспечивает защиту изделий в атмосфере, не загрязнённой промышленными газами.

Электролитическое кадмирование осуществляется в кислых электролитах (сернокислых, хлористых, кремнефтористоводородных и др.), а также в цианистых.

Кислые кадмиевые электролиты обладают плохой рассеивающей способностью и поэтому не могут быть рекомендованы для покрытия рельефных изделий. Покрытия получаются грубыми и крупнокристаллическими.

Цианистые кадмиевые электролиты содержат кадмий в виде комплексных солей Na2Cd(CN)4 или NaСd(CN)3. Рассеивающая способность цианистых ванн позволяет покрывать изделия сложной формы.

Цианистый электролит для кадмирования получается в результате воздействия раствора цианида на гидрат окиси кадмия:

Cd(OH)2 готовят осаждением его из раствора сернокислого кадмия щёлочью:

Концентрацию свободного NaOH в цианистом кадмиевом электролите рекомендуется поддерживать в пределах 0,5-1.5 рН; более высокие концентрации щёлочи приводят к снижению выхода по току. Небольшие добавки никеля (десятые доли грамма на литр) в цианистый электролит вызывает образование более светлых эластичных покрытий.

Олово, свинец, сурьма, мышьяк и серебро являются вредными примесями; концентрация их в электролите не должна превышать 0,005-0,05 г/л.

Сернокислые электролиты применяют для кадмирования непрофилированных изделий, проволоки и т. п.

Широко распространено для покрытия стальных изделий. Перед никелированием деталь покрывают тонким слоем гальванически осаждённой меди, т. к. медь дешевле никеля, легче поляризуется, а медное покрытие менее пористое, чем никелевое.

Блестящие никелевые покрытия состоят из матового никелевого покрытия, поверх которого осаждён слой блестящего никеля. Наличие двух раздельно осаждённых слоёв никеля уменьшает пористость покрытий. Блестящее никелевое покрытие служит протектором и создаёт электрохимическую защиту матового никелевого покрытия. Оно имеет более отрицательный потенциал по сравнению с матовым и в образующемся в коррозионной среде гальваническом элементе играет роль анода.

Так как никелевое покрытие в атмосферных условиях легко окисляется и тускнеет, его покрывают тонким слоем металлического хрома, который придаёт стабильный блеск и хороший вид (Защита автомобильных деталей многослойным покрытием медь – никель – хром).

Хромовый слой толщиной 0,3-1,0 мкм должен покрыться сетью микротрещин; в сочетании с микропорами это увеличивает анодную поверхность никеля, и его коррозия имеет равномерный характер. Микропоры на поверхности хромового покрытия образуются в специальных электролитах или при наличии подслоя блестящего никеля, содержащего включения, не проводящие ток. На растрескавшемся Хромовом покрытии образуется до 30-80 микротрещин на 1 мм; это приводит к равномерному распределению плотности тока в коррозионном элементе «хромовое покрытие – никелевое покрытие». Такая технология позволяет уменьшить минимальную толщину никелевых покрытий на 25 %, что даёт экономию металла.

Состав электролита никелирования (в г/л):

Плотность тока 4А/дм 2 .

В качестве анодов следует применять прокатанный никель. Аноды, содержащие небольшие примеси NiO и С, в меньшей степени подвергаются пассивации.

Существуют очень эффективные никелевые электроды, которые отличаются только концентрацией компонентов и рабочей температурой; средняя катодная плотность тока 3-10 А/дм 2 .

Для специальных целей осаждают никелевые покрытия с включением инородных твёрдых частиц (окиси алюминия, карбида вольфрама, сульфата бария, нитридов и боридов некоторых металлов). Такие покрытия отличаются по внешнему виду, обладают повышенными твёрдостью, сопротивлением истиранию и т. д.

Никелевые покрытия можно осаждать химическим способом – восстановлением иона никеля гипофосфитом натрия. Суммарное уравнение этого процесса будет

Слой никеля, полученный таким способом, содержит до 7-9 % фосфора, который снижает пористость покрытий. Эти покрытия находят применения в электронике.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 1220 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Гальваническое никелирование

Участок гальванических покрытий предприятия оказывает услуги по изготовлению покрытия из никеля, как матового, так и блестящего. Никелирование придает изделиям красивый внешний вид, поскольку этот серебристо-белый металл обладает красивым блеском. Готовое покрытие служит прекрасной защитой от коррозии, а также препятствует механическим воздействиям.

Виды никелевых покрытий

Нанесение никеля на металлические поверхности может быть химическим или гальваническим. Использование электрического тока позволяет значительно увеличить производительность. Никелированию поддаются практически все виды стали и металлы, относящиеся к цветным.

На сегодняшний день возможно получение различных видов гальванических покрытий из никеля:

  • матовый слой обладает высокими антикоррозийными свойствами. Такое покрытие используют для обработки внутренних деталей машин и агрегатов, когда внешний вид детали особого значения не имеет. Пластичные матовый никель применяется в гальванопластике, а также в качестве промежуточного слоя при металлизации пластиковых материалов;
  • блестящий слой обладает меньшими защитными свойствами, но он имеет более привлекательный внешний вид. После такой обработки отпадает необходимость в полировке деталей;
  • полуматовое никелевое покрытие.

Чтобы получить желаемое покрытие, необходимо использовать определенный вид электролита. Для придания еще большего блеска, в раствор вводят специальные добавки – блескообразователи. Оказывает влияние на протекание процесса и режим тока.

Большое распространение на сегодняшний день получило комбинированное никелевое покрытие, основу которого составляет матовый никель, а верхний слой является блестящим. Такое покрытие обладает улучшенными характеристиками и более длительным сроком службы.

Обработка металлов никелем позволяет не только качественно защитить их от коррозии, но и придать привлекательный блеск, который получает поверхность, если применяется гальваника такого рода. Поэтому гальваническое никелирование на данное время является весьма востребованным и самым распространенным методом защиты.

Основными материалами, поддающимися такой обработке, являются:

  • сталь;
  • медь;
  • цинк;
  • алюминий;

молибден, марганец, вольфрам, хотя и могут гальванироваться, на практике к ним эта технология применяется очень редко.

Сферы применения никелевых покрытий

Никелирование используют для придания изделиям большей декоративности. Этот металл обладает красивым, почти зеркальным, блеском, который со временем не тускнеет. Никелем могут быть покрыты любые изделия, используемые в декоративных целях. Например, ограды, ручки, водопроводные краны и многое другое. Также покрыть никелем можно инструмент или оборудование, которое остается на виду. Никелирование эллиптических днищ позволяет изготавливать красивые емкости, которые к тому же прекрасно держат внутреннюю температуру.

Большое распространение никелирование в электронике. При помощи этого покрытия осуществляют защиту контактов, которые контактируют с влажной средой.

Никель может служить прекрасной заменой хрому. Изделия со сложной геометрической формой подвергаются никелированию значительно легче, чем хромированию. А при сборке готового изделия внешне отличить эти два покрытия практически невозможно.

Никель может быть использован для получения промежуточного слоя при изготовлении других видов гальванического покрытия. В сочетании с медью он способен усиливать блек хрома. Многослойные покрытия отличаются более высокими защитными и декоративными свойствами.

Технология гальванического никелирования

Гальваника с применением никеля представляет собой очень сложный процесс, описывающийся несколькими последовательными этапами:

  1. Химическое обезжиривание. В качестве основных растворов здесь используются органические растворители.
  2. Декапирование и промывка. Сюда входит очистка поверхности от грязи, ржавчины, окалин и т.д. Промывка выполняется изначально в холодной, а затем горячей воде. Когда поверхность металла готова, ее обязательно подвергают сушке.
  3. Завершающим шагом является непосредственное никелирование. Он предполагает применение эффекта катодного и анодного осаждения элементов электролита на покрываемой поверхности. Выполняется никелирование в специальных ваннах, которые заполнены особыми растворами.

Характеристики электролиза, влияющие на качество осадка и выход

Гальваника с применением никеля требует соблюдения определенных физических условий:

  1. Состав. Самыми распространенными электролитами в наше время являются сульфатный (Уоттса) и сульфаминовый растворы. Следует отметить, что первый тип веществ применяется для получения 80% всех блестящих никелированных изделий. При этом концентрация никеля в нем достигает 400 г/л. Из сульфаминовых растворов в основном получают так называемый «матовый никель», который имеет относительно низкие показатели внутреннего напряжения.
  2. Температура. Чтобы добиться оптимального осаждения никеля на заготовке, нужно довести это значение раствора до 50-60 градусов. Также при выполнении никелирования обязательно производится перемешивание электролита. Для таких целей используется сжатый очищенный от масла и других компонентов воздух. Его стандартная концентрация должна быть на уровне 10 л/дм катодной штанги в минуту.
  3. Кислотность. Оптимальным значением для проведения гальванического никелирования считается рН в диапазоне от 4,5 до 5,5. Если этот показатель меньше 1-2, это приводит к тому, что металл практически не осаждается на поверхности заготовки.
  4. Плотность тока также играет важную роль в процессе никелирования. Если это значение завышено, то это может привести к образованию порошкообразного покрытия. Стандартным значением плотности тока (сульфатный раствор) является диапазон от 2 до 3 А/кв.дм. Когда же в электролит дополнительно вводится блескообразователь, то это значение увеличивается до 4 А/кв.дм и больше.

Гальваническое никелирование, выполняемое в целях защиты металлических изделий, требует не только специального оборудования, но и правильного расчета всех составных электролита, силы тока и кислотности.

Никелирование

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

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.

Никелирование изделий народного потребления также осуществляется повсеместно, с широким размахом. Взять хоть посуду, во всем её разнообразии. От вилок и ложек, до кастрюль.
О преимуществах и недостатках покрытия деталей никелем можно говорить долго, но спрос говорит сам за себя.

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.

Работаем как со штучными изделиями, так и с крупными партиями.
Оставляйте Ваши заявки с помощью формы отправки, электронной почты или по контактному телефону. Квалифицированный персонал Северо-Западного Центра Металлообработки ответит на Ваши вопросы в ближайшее время.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector