Cheminis nikeliavimas – funkcijos, technologija ir rekomendacijos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Detalių ir konstrukcijų metalizavimo technologijos yra plačiai paplitusios įvairiose pramonės ir statybos srityse. Papildoma danga apsaugo paviršių nuo išorinių pažeidimų ir veiksnių, kurie prisideda prie visiško medžiagos sunaikinimo. Vienas iš tokių apdorojimo būdų yra beelektrinis nikeliavimas, kurio patvari plėvelė yra mechaniškai ir korozijai atspari ir gali atlaikyti maždaug 400 °C temperatūrą.

Technologijos funkcijos

Kartu su cheminiu dengimu nikelio pagrindu yra galvanizavimo ir galvanizavimo metodai. Kritulių reakcija turėtų būti nedelsiant priskirta nagrinėjamos technikos ypatybėms. Jis organizuojamas nikelio redukcijos sąlygomis natrio hipofosfito pagrindu druskos tirpale, pridedant vandens. Pramonėje su jungtimi dažniausiai naudojamos cheminio nikeliavimo technologijosaktyvūs rūgštiniai ir šarminiai junginiai, kurie kaip tik pradeda nusodinimo procesus. Taip apdorota danga įgauna blizgančią metalizuotą išvaizdą, kurios struktūra yra kombinuotas nikelio ir fosforo lydinys. Technologija, pagaminta naudojant paskutinę kompozicijoje esančią medžiagą, turi mažesnius fizinius ir cheminius rodiklius. Rūgščių ir šarmų tirpalai gali duoti skirtingus fosforo koeficientus – pirmasis iki 10%, o antrasis – apie 5-6%.

Fizinės dangos savybės taip pat priklausys nuo šios medžiagos kiekio. Fosforo savitasis sunkis gali būti apie 7,8 g/cm3, elektrinė varža – 0,60 omų mm2/m, lydymosi temperatūra – nuo 900 iki 1200°. Termiškai apdorojant 400° kampu, nusodinamos dangos kietumas gali būti padidintas iki 1000 kg/mm2. Tuo pačiu metu taip pat padidės ruošinio su nikelio-fosforo struktūra sukibimo stiprumas.

Kalbant apie cheminį nikeliavimą, priešingai nei daugelis alternatyvių apsauginių dengimo būdų, jis geriausiai tinka darbui su sudėtingos formos dalimis ir konstrukcijomis. Praktikoje ši technologija dažnai taikoma kelių formatų vamzdžių ritėms ir vidiniams paviršiams. Danga padengiama tolygiai ir tiksliai – be tarpelių ir kitų apsauginio sluoksnio defektų. Kalbant apie galimybę apdoroti įvairius metalus, apribojimas taikomas tik švinui, alavui, kadmiui ir cinkui. Ir atvirkščiai, nikelio fosforo nusodinimas rekomenduojamas juodiesiems metalams, aliuminiui irvarinės dalys.

Nikeliavimo metodas šarminiuose tirpaluose

Šarmų nusodinimas suteikia dangai didelį mechaninį atsparumą, kuris pasižymi lengvo reguliavimo galimybe ir neigiamų veiksnių, pvz., nikelio miltelių nusodinimo, nebuvimu. Priklausomai nuo apdorojamo metalo rūšies ir paskirties, ruošiami įvairūs receptai. Šio tipo cheminio nikeliavimo tirpalo sudėtis paprastai naudojama taip:

• Natrio citrinų rūgštis.
• Natrio hipofosfitas.
• Amonis (chloruotas).
• nikelis.

Apie 80–90° temperatūroje procesas vyksta maždaug 9–10 mikronų/val. greičiu, o nusėdimą lydi aktyvi vandenilio išsiskyrimas.

Paties recepto paruošimo procedūra išreiškiama kiekvieno iš aukščiau išvardytų ingredientų ištirpinimu atskira tvarka. Vienintelė išimtis šioje cheminio nikelio kompozicijoje bus natrio hipofosfitas. Iki to laiko, kai visi kiti komponentai ištirpsta, o temperatūra pakyla iki optimalaus režimo, jis pilamas maždaug 10-20 g / l.

Priešingu atveju nėra jokių specialių reikalavimų, susijusių su nusodinimo proceso paruošimu šarminiame tirpale. Metalinis ruošinys išvalomas ir pakabinamas be specialaus apdorojimo.

Plieninių detalių ir konstrukcijų paviršių paruošimas dengimui neturi ryškių bruožų. Proceso metu galite koreguoti tirpalą, pridedant to paties natrio hipofosfito arba25% amoniako. Antruoju atveju, esant dideliam vonios tūriui, iš baliono įleidžiamas amoniakas dujinės būsenos. Į patį indo dugną panardinamas guminis vamzdelis, o priedas nuolat tiekiamas per jį iki norimos konsistencijos.

Nikeliavimas rūgšties tirpalais

Palyginti su šarminėmis terpėmis, rūgštinėms terpėms būdingi įvairūs priedai. Hipofosfito ir nikelio druskų bazę galima modifikuoti natrio acetatu, pieno, gintaro ir vyno rūgštimis, taip pat Trilonu B ir kitais organiniais junginiais. Tarp daugybės naudojamų formulių populiariausias cheminio nikelio padengimo rūgštiniu nusodinimu sprendimas:

• Natrio hipofosfitas.
• Nikelio sulfatas.
• Natrio karbonatas.

Nusėdimo greitis bus toks pat 9–10 mikronų/val., o pH vertė koreguojama 2 % natrio hidroksido tirpalu. Temperatūra palaikoma griežtai 95 ° ribose, nes jos padidėjimas gali sukelti savaiminį nikelio išsiskyrimą su momentiniais krituliais. Kartais taip pat pastebima, kad iš talpyklos purslai tirpalas.

Sudėties parametrus, palyginti su pagrindinių sudedamųjų dalių koncentracija, galima keisti tik tuo atveju, jei natrio fosfito kiekis joje yra apie 50 g/l. Šioje būsenoje galimas nikelio fosfito nusodinimas. Kai tirpalo parametrai pasiekia aukščiau nurodytą koncentraciją, tirpalas nupilamas ir pakeičiamas nauju.

Kai šiluminisapdorojama?

Jei ruošiniui reikia užtikrinti atsparumo dilimui ir kietumo kokybę, atliekama terminio apdorojimo operacija. Šios savybės padidėja dėl to, kad didėjant temperatūros režimui, atsiranda nikelio-fosforo kritulių, po kurių susidaro naujas cheminis junginys. Tai prisideda prie dangos struktūros kietumo padidėjimo.

Priklausomai nuo temperatūros režimo, keičiasi mikrokietumas su skirtingomis savybėmis. Be to, koreliacija visai nevienoda šildymo temperatūros padidėjimo ar sumažėjimo atžvilgiu. Pavyzdžiui, termiškai apdorojant cheminiu nikeliu 200 ir 800°, mikrokietumo indeksas bus tik 200 kg/mm2. Didžiausia kietumo vertė pasiekiama esant 400-500° temperatūrai. Šiuo režimu galite tikėtis 1200 kg/mm2.

Taip pat reikėtų nepamiršti, kad ne visi metalai ir lydiniai iš esmės yra priimtini termiškai apdoroti. Pavyzdžiui, draudimas taikomas plienams ir lydiniams, kuriems jau buvo atliktos grūdinimo ir normalizavimo procedūros. Prie to prisideda ir tai, kad terminis apdorojimas ore gali prisidėti prie atspalvio, kuris keičiasi nuo auksinės iki violetinės, susidarymo. Temperatūros sumažinimas iki 350 ° padės sumažinti tokius veiksnius. Visas procesas atliekamas 45–60 minučių, tik ruošinį nuvalius nuo teršalų. Išorinis poliravimas tiesiogiai paveiks tikimybę gauti kokybišką rezultatą.

Apdorojimo įranga

GamybaiŠi technologija nereikalauja labai specializuotų ir pramoninių padalinių. Namuose cheminį nikeliavimą galima atlikti emaliuotoje plieninėje vonioje ar inde. Kartais patyrę meistrai įprastoms metalinėms talpykloms naudoja pamušalą, kurio dėka paviršiai yra apsaugoti nuo rūgščių ir šarmų poveikio.

Atsižvelgiant į talpą iki 50-100 litrų, taip pat galima naudoti pagalbinius emaliuotus bakus, atsparius azoto rūgštims. Kalbant apie patį pamušalą, jo pagrindas paruoštas iš vandeniui atsparių universalių klijų (pavyzdžiui, „Moment“Nr. 88) ir miltelių pavidalo chromo oksido. Vėlgi, namuose specializuotus miltelių mišinius galima pakeisti švitriniais mikromilteliais. Norint pritvirtinti ir apdoroti užteptą pamušalą, reikia išdžiovinti oru statybiniu plaukų džiovintuvu arba šilumos pistoletu.

Profesionaliems cheminio nikeliavimo įrenginiams nereikia specialios paviršiaus apsaugos ir jie išsiskiria nuimamais dangčiais. Dangos pašalinamos po kiekvieno gydymo seanso ir valomos atskirai azoto rūgštyje. Pagrindinė tokios įrangos konstrukcijos ypatybė gali būti vadinama krepšelių ir pakabų buvimu (dažniausiai pagamintų iš anglinio plieno), kurie palengvina manipuliavimą mažomis dalimis.

Nerūdijančio plieno ir rūgštims atsparių metalų nikeliavimo procesai

Šios operacijos tikslas – padidinti ruošinio paviršiaus atsparumą dilimui ir kietumą, taip pat užtikrinti apsaugą nuo korozijos. Tai yra standartascheminio nikeliavimo procedūra plienams, kurie buvo legiruoti ir ruošiami naudoti agresyvioje aplinkoje. Dengimo technikoje detalių paruošimas užims ypatingą vietą.

Nerūdijančio plieno lydiniams naudojamas išankstinis rafinavimas anodo aplinkoje šarminiame tirpale. Ruošiniai montuojami ant pakabų su vidinių katodų jungtimi. Svėrimas atliekamas inde su 15% kaustinės sodos tirpalu, o elektrolito temperatūra yra 65–70 °. Norint suformuoti vienodą dangą be tarpų, nerūdijančių lydinių elektrolitinis ir cheminis nikeliavimas turi būti atliekamas išlaikant srovės tankį (anodinį) iki 10 A/dm2. Proceso trukmė svyruoja nuo 5 iki 10 minučių, priklausomai nuo detalės dydžio. Tada ruošinys nuplaunamas tekančiu š altu vandeniu ir maždaug 10 sekundžių nuimamas praskiestoje druskos rūgštyje 20 ° temperatūroje. Po to atliekama tipinė šarminio nusodinimo procedūra.

Spalvoto metalo nikeliavimas

Metalai, kurie yra minkšti ir plastiški cheminiams procesams, prieš apdirbimą taip pat yra specialiai paruošiami. Paviršiai yra nuriebalinti, o kai kuriais atvejais – poliruoti. Jei ruošinys jau buvo nikeliuotas anksčiau, ėsdinimo procedūra 25% atskiestame sieros rūgšties tirpale taip pat turėtų būti atlikta per 1 minutę. Elementus, kurių pagrindą sudaro varis ir jo lydiniai, rekomenduojama apdoroti kontaktuojant su elektroneigiamais metalais, tokiais kaip aliuminis ir geležis. Techniškai tokį derinį užtikrina pakaba arba patvari viela.iš tų pačių medžiagų. Kaip rodo praktika, kartais reakcijos procese pakanka vieno geležinės dalies prisilietimo prie vario paviršiaus, kad būtų pasiektas norimas nusodinimo efektas.

Cheminis aliuminio ir jo lydinių nikeliavimas taip pat turi savo ypatybes. Tokiu atveju organizuojamas ruošinių ėsdinimas šarminiame tirpale arba skaidrinama iki azoto pagrindu pagamintos rūgšties. Taip pat naudojamas dvigubas cinkato apdorojimas, kuriam paruošiama kompozicija su cinko oksidu (100 g / l) ir kaustine soda (500 g / l). Temperatūros režimas turi būti palaikomas 20-25 °. Pirmasis priėjimas panardinant dalį trunka 30 sekundžių, o tada prasideda cinko nuosėdų ėsdinimo azoto rūgštyje procesas. Po to seka antras, jau 10 sekundžių, nėrimas. Paskutiniame etape aliuminis nuplaunamas š altu vandeniu ir nikeliuojamas nikelio-fosforo tirpalu.

Kermetinio nikeliavimo technologija

Šio tipo medžiagoms naudojamas bendras ferito nikeliavimo metodas. Paruošimo etape dalis nuriebalinama sodos pelenų tirpalu, nuplaunama karštu vandeniu ir 10-15 minučių ėsdinama alkoholio tirpale, pridedant druskos rūgšties. Tada ruošinys vėl nuplaunamas karštu vandeniu ir nuvalomas nuo dumblo minkštomis abrazyvinėmis medžiagomis. Iškart prieš pradedant cheminį nikeliavimą, kermetas padengiamas paladžio chlorido sluoksniu. Ant paviršiaus teptuku užtepamas tirpalas, kurio koncentracija yra 1 g / l. Procedūra kartojama keletą kartų ir ruošinys džiovinamas po kiekvieno praėjimo.

Nikeliavimui naudokite indą su rūgštiniu tirpalu, kuriame yra nikelio chlorido (30 g/l), natrio hipofosfito (25 g/l) ir natrio gintaro rūgšties (15 g/l). Tirpalo temperatūra palaikoma 95-98° diapazone, o rekomenduojamas vandenilio koeficientas yra 4,5-4,8. Po cheminio nikeliavimo keramikos-metalinė dalis plaunama karštu vandeniu, o po to virinama ir panardinama į pirofosfatą. variniu dengtu elektrolitu. Aktyvioje cheminėje aplinkoje ruošinys laikomas tol, kol susidaro 1-2 mikronų sluoksnis. Įvairių rūšių keramika, kvarco elementai, ticond ir termokondidai taip pat gali būti apdorojami panašiai. Kiekvienu atveju bus privalomas padengimas paladžio chloridu, džiovinimas ore, panardinimas į rūgšties tirpalą ir virinimas.

Nikeliavimo technologija namuose

Techniškai nikeliavimo operacijas galima organizuoti be specialios įrangos, kaip jau minėta. Pavyzdžiui, garažo aplinkoje tai gali atrodyti taip:

• Tinkamo dydžio puodo gaminimas su emaliuotu vidumi.
• Iš anksto paruošti sausi reagentai elektrolitiniam tirpalui emaliuotame inde sumaišomi su vandeniu.
• Gautas mišinys virinamas, po to į jį pridedamas natrio hipofosfitas.
• Ruošinys išvalomas ir nuriebalinamas, o po to panardinamas į tirpalą, tačiau neliečiant talpyklos paviršių, ty dugno ir sienelių.
• Nikeliavimo namuose savybės – tai viskasįranga bus gaminama iš improvizuotų medžiagų. Tam pačiam detalės valdymui galite pateikti specialų laikiklį (būtinai iš dielektrinės medžiagos) su spaustuku, kurį reikės palikti nejudančioje padėtyje 2-3 valandas.
• Aukščiau nurodytą laiką kompozicija paliekama verdant.
• Kai praeina technologinis nikeliavimo laikotarpis, dalis pašalinama iš tirpalo. Jį reikia nuplauti po š altu tekančiu vandeniu, atskiestu gesintomis kalkėmis.

Namuose galite nikeliuoti plieną, žalvarį, aliuminį ir kt. Visiems išvardytiems metalams reikia paruošti elektrolitinį tirpalą, kuriame yra natrio hipofosfito, nikelio sulfato arba chlorido, taip pat rūgščių intarpų. Beje, norėdami pagreitinti procesą, galite pridėti švino priedo.

Išvada

Yra įvairių metodų ir būdų nikeliuoti aktyviuose cheminiuose tirpaluose, tačiau natrio hipofosfito naudojimas yra pats naudingiausias metodas. Taip yra dėl minimalaus nepageidaujamų kritulių kiekio ir viso apie 20 mikronų storio dangos techninių ir fizinių savybių derinio. Žinoma, cheminis metalo nikeliavimas yra susijęs su tam tikra defektų susidarymo rizika. Tai ypač pasakytina apie labai jautrų spalvotąjį metalą, tačiau su tokiais reiškiniais galima kovoti ir vieno technologinio proceso rėmuose. Pavyzdžiui, ekspertai rekomenduoja pašalinti pažeistas vietas koncentruotoje, rūgštinėje azoto pagrindu veikiančioje aplinkoje sutemperatūra iki 35°C. Ši procedūra atliekama ne tik atsiradus nepageidaujamiems trūkumams, bet ir siekiant reguliariai koreguoti užteptą apsauginį sluoksnį.