Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Нікель широко використовується в приладобудуванні та машинобудуванні, а також в інших різних галузях. У харчовому виробництві нікель замінює покриття з олова, а в області оптики він відомий за рахунок процесу чорного нікелювання металу. Нікелем обробляють вироби, зроблені зі сталі і кольорових металів, для захисту від утворення корозії і збільшення опору деталей механічного зносу. Вміст фосфору в нікелі дозволяє робити плівку, по твердості схожою з плівкою хрому.
процес нікелювання
Процедура нікелювання має на увазі нанесення на поверхню виробу нікелевого покриття, яке, як правило, має товщину шаром 1-50 мкм. Нікелеві покриття можуть бути матовими чорними або блискучими, але незалежно від цього, створюють надійну і міцну захист металу від агресивних впливів (луги, кислоти) і в умовах високих температур.
Перед нікелювання виріб необхідно підготувати. Етапи підготовки:
- деталь обробляють наждачним папером для зняття оксидної плівки;
- обробляють щіткою;
- промивають під водою;
- знежирюють в теплому содовому розчині;
- піддають промивці ще раз.
Покриття з нікелю можуть з плином часу втрачати свій початковий блиск, тому дуже часто нікелевий шар покривають більш стійким шаром хрому.
Нікель, нанесений на сталь, це катодного покриття, яке захищає метал тільки механічним способом. Слабка щільність захисного шару сприяє появі корозійних пір, де розчинним електродом є саме сталева частина. В результаті під покриттям виникає корозія, вона руйнує сталеву підкладку і створює відшаровування нікелевого шару. Щоб цього не допустити метал завжди необхідно обробляти товстим шаром нікелю.
Покриття з нікелю наносяться на:
- мідь;
- залізо;
- титан;
- вольфрам і інші метали.
Не можна обробляти за допомогою нікелювання такі метали, як:
кадмій;- свинець;
- свинець;
- олово;
- вісмут;
- сурму.
При нікелювання деталей зі сталі необхідно робити подслой міді.
Нікелеві покриття застосовують в різних сферах промисловості для спеціальних, декоративно-захисних цілей, а також використовують в ролі подслоя. Техніку нікелювання застосовують для відновлення зношених деталей і запчастин автомобілів, покриття медичного інструменту, хімічної апаратури, предметів домашнього вжитку, вимірювальних інструментів, деталей, які піддаються невеликим навантаженням в умови дії міцних лугів або сухого тертя.
різновиди нікелювання
На практиці існує два види нікелювання:
- хімічне;
- Електролітичне.
Перший варіант є четь дорожче електролітичного, але може забезпечити можливість створення рівномірного покриття по товщині і якості на будь-яких ділянках вироби, якщо створено умова доступу розчину до них.
Електролітичне покриття нікелем в домашніх умовах
Електролітичне нікелювання відрізняється невеликою пористістю, вона залежить від товщини захисного шару і ретельності підготовки підстави. Для створення якісної антикорозійного захисту необхідна абсолютна відсутність пір, для чого прийнято попередньо робити обміднення металевої деталі або наносити кілька шарів покриття, що набагато міцніше одношарового покриття навіть при однаковій товщині.
Для чого в домашніх умовах треба підготувати електроліт. Необхідно 3, 5 гр. хлориду нікелю, 30 гр. сульфату нікелю і 3 гр. борної кислоти на 100 мл. води, цей електроліт перелийте в ємність. Для нікелювання міді або стали будуть необхідні нікелеві аноди, які необхідно занурити в електроліт.
Деталь підвішується на зволіканні між нікелевими електродами. Зволікання, які від нікелевих пластинок, потрібно з'єднати разом. Деталі під'єднують до негативного полюса джерела напруги, а зволікання - до позитивного. Після необхідно підключити реостат в ланцюг і міліамперметр для регулювання напруги. Знадобиться джерело постійного струму, з напругою не більше 6 Вольт.
Струм потрібно включати приблизно на 20 хвилин. Після деталь дістається, промивається і висушується. Деталь покрита матовим шаром нікелю сірого відтінку. Щоб захисний шар отримав блиск, його потрібно відполірувати. Але при роботі не забувайте про значні недоліки електролітичного покриття в домашніх умовах - неможливості покриття вузьких і глибоких отворів і нерівномірності осадження на рельєфній нікелевої поверхні.
Хімічне покриття нікелем в домашніх умовах
Крім електролітичного способу, існує ще один, досить нескладний варіант для покриття полірованої сталі або заліза міцним і тонким нікелевим шаром. Необхідно 10% розчин хлористого цинку і потихеньку додавати до сірчанокислого розчину нікелю, поки розчин не буде яскраво-зеленим. Потім рідину необхідно довести до кипіння, бажано для цього взяти порцелянову ємність.
При цьому утворюється характерна муть, але на нікелювання виробів вона ніяк не впливає. Коли доведете розчин до кипіння, треба в нього опустити виріб, який піддається нікелюванню. Попередньо його треба знежирити і почистити. Деталь повинна кипіти в рідини близько години, періодично доливайте дистильовану воду в міру зменшення розчину.
Якщо побачили при кипінні, що розчин змінив колір з яскраво на слабо зелений, то необхідно додати трохи сірчанокислого нікелю, щоб отримати початковий забарвлення. Через зазначений час дістаньте деталь з рідини, сполосніть в воді, де розтерте трохи крейди, і гарненько висушіть. Поліроване залізо або сталь, покриті таким чином, цей захисний шар утримують досить добре.
В основі процесу хімічного покриття лежить реакція перетворення нікелю з водяного розчину його солей за допомогою гіпофосфіти натрію та інших хімічних елементів. Розчини, які використовуються для хімічного покриття, можуть бути лужними з рН більше 6, 5 і кислими з рН 4-6, 5.
Кислі розчини найкраще застосовувати для обробки міді, латуні і чорних металів. Лужні використовуються для нержавійки. Кислий розчин, на відміну від лужного, створює на полірованому виробі більш гладку поверхню. Також важливою особливістю кислих розчинів є менший шанс саморазряда при збільшенні рівня робочої температури. Лужні речовини гарантують більш міцне зчеплення нікелевої плівки з основою металу.
Будь-які водні розчини для нікелювання вважаються універсальними, а саме придатними для будь-яких металів. Для хімічного покриття використовують дистильовану воду, але ви можете взяти і конденсат зі звичайного холодильника. Хімічні реагенти підходять чисті - з маркуванням на упаковці «Ч».
Етапи приготування розчину:
- Всі хімічні речовини, крім гіпофосфіти натрію, необхідно розчинити у воді в емальованій посудині.
- Після розігрійте рідина до кип'ятіння, розчиніть гіпофосфіт натрію і розмістіть виріб в розчині.
- За допомогою літра розчину можна покрити нікелем деталі, що мають площу до 2 кв. дм.
Ванни для покриття нікелем
У майстернях часто використовується ванна, що складається з трьох основних елементів:
- хлорид;
- сульфат;
- Борна кислота.
Сульфат нікелю це джерело нікелевих іонів. Хлорид істотно впливає на роботу анодів, його пропорція в ванні точно не вказується. У безхлоридною ваннах відбувається значне пассивирование нікелю, після цього кількість у ванні нікелю знижується, і як результат, падіння якості покриттів і зниження виходу за струмом.
Аноди при хлоридах розчиняються в необхідній кількості для достатнього протікання нікелювання алюмінію або міді. Хлориди підвищують роботу ванни при забрудненнях цинком і її провідність. Борна кислота підтримує рН на необхідному рівні. Ефективність цього процесу залежить в основному від кількості борної кислоти.
У ролі хлориду можна вибрати хлорид магнію, цинку або натрію. Повсюдно використовуються сульфатні ванни Воттс, що містять в ролі добавки електропровідні солі, збільшують електропровідність ванн і підвищують привабливий вигляд захисного шару. Найбільш часто використовуваний серед таких солей є сульфат магнію (близько 30 гр. На 1 л.).
Як правило, сульфат нікелю вводити в співвідношенні приблизно 220-360 гр. на 1 л. Сьогодні з'явилися тенденції до зниження сульфату нікелю - менше 190 гр. / Л., Це допомагає значно зменшити втрати розчину.
Додавання борної кислоти приблизно 25-45 гр. на 1 л. Якщо менше 25 гр. / Л., То підвищуються процеси защелачивания ванни. А перевищення цієї межі є несприятливим, через ймовірну кристалізації борної кислоти і випадання опадів кристалів на анодах і стінках ванни.
Нікелева ванна може працювати в різному діапазоні температур. Але техніка нікелювання в домашніх умовах нечасто використовується при кімнатній температурі. Від покриттів, нанесених в прохолодних ваннах, часто відходить нікель, тому ванну потрібно прогрівати мінімум до 32 градусів. Щільність струму підбирають експериментальним шляхом, щоб не стався припік захисного шару.
Натрієва ванна добре працює у великому діапазоні рН. Колись підтримували рН 5, 3-5, 9, мотивуючи слабкою агресивністю і кращими кроющими властивостями ванни. Але високі показники рН провокують суттєве збільшення напружень в нікелевому шарі. Тому в багатьох ваннах рН дорівнює 3, 4-4, 6.
особливості нікелювання
Зчеплення нікелевої плівки з металом відносно низьке. Цю проблему вирішують за допомогою термообробки плівок нікелю. В основі процесу низькотемпературної дифузії знаходиться нагрів отнікелірованних деталей до температури 400 гр. і витримці виробів протягом години при даній температурі.
Але не забувайте, що якщо вироби, покриті нікелем, були загартовані, то при 400 гр. вони можуть втратити міцність - їх головне якість. Тому низькотемпературну дифузію в цих випадках роблять при температурі близько 260-310 гр. з витримкою три години. Ця термообробка може підвищувати і міцність нікелевого покриття.
Ванни на увазі спеціальне обладнання для покриття нікелем і перемішування водяного розчину для інтенсифікації процесу нікелювання і зниження ймовірності питтинга - появи дрібних поглиблень в захисному шарі. Перемішування ванни спричиняє необхідність організації постійної фільтрації для видалення забруднень.
Перемішування за допомогою активної катодного штанги не так ефективно, як використання стисненого повітря, і крім цього, потребує наявності спеціальної речовини, що виключає утворення піни.
Видалення нікелевого покриття
Покриття з нікелю на стали прийнято прибирати в ваннах з розведеною сірчаної кислотою. Додайте до 25 л. охолодженої води частинами 35 л. концентрованої сірчаної кислоти, при цьому постійно перемішування. Слідкуйте, щоб температура не була не більше 55 градусів. Після охолодження до кімнатної температури рідини її щільність повинна бути 1, 64.
Для зниження ймовірності затравліваніе металу, з якого виготовлена підкладка, в ванну додають гліцерин в пропорції 50 гр. на 1 л. Ванни найчастіше робляться з вініпласту. Деталі навішують на середньому поручні, сполученим з плюсом джерела напруги. Поручні, де прикріплені свинцеві листи, приєднуються до мінуса джерела живлення.
Простежте, щоб температура ванни була не більше 32 гр., Тому що гарячий розчин агресивно впливає на підкладку. Щільність струму повинна бути близько 4, 1 А. / дм. кв., але можлива зміна струму в діапазоні 4, 5-6, 2 Вольт.
Додайте через деякий час сірчану кислоту, щоб витримати щільність рівної 1, 64. Щоб уникнути розбавлення ванни занурюйте деталі тільки після проведення їх попередньої просушки.
На сьогоднішній день нікелювання - це найбільш популярний гальванотехнічних процес. Нікелеві покриття відрізняються високою корозійної стійкістю, твердістю, недорогий вартістю нікелювання, питомим електричним опором і відмінними відбивними можливостями.