Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Никелирование в домашних условиях

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:

Технология

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

Особенности технологии никелирования металлов

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

Изменение толщины никелирования в зависимости от назначения

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

Анодный и катодный процессы никелирования

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

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

Зависимость твердости никелирования от плотности тока и кислотности

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

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

Химический состав сульфатного раствора и режимы работы при матовом никелировании

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

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

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.

Читать еще:  Чем обезжирить поверхность металла перед покраской

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.

Методы нанесения никелевого покрытия

Электролитический метод

Электролизное покрытие изделий никелевым слоем осуществляется по традиционной технологии. В емкость с электролитом помещается обрабатываемая деталь, которая выступает в роли катода, и анод из чистого никеля. При подаче положительного напряжения на анод и отрицательного на изделие начинается электрохимический процесс, в результате которого анионы никеля отрываются от анода и через электролитический раствор двигаются к катоду, оседая в виде тонкой пленки металла на поверхности изделия. В домашних условиях для электролитического никелирования обычно используют стеклянные емкости объемом в несколько литров, а в качестве источника тока — автомобильные аккумуляторы или бытовые блоки питания напряжением 12 В.

Химический метод

Никелирование.

При никелировании получаемые осадки обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошими механическими свойствами – твердостью, прочностью. Никель является одним из важнейших магнитных материалов с минимальным коэффициентом теплового расширения. Эти свойства обеспечивают широкое применение процесса никелирования во многих областях промышленности.

Свойства осадков при никелировании в значительной степени зависят от состава используемых электролитов и режимов осаждения, что широко используется на практике при получении деталей с определенными механическими характеристиками.

Для никелирования применяют сульфатные, хлоридные, сульфаматные, борфторидные и другие электролиты. Наибольшее распространение получили сульфатные электролиты никелирования.

Основным компонентом сульфатного электролита никелирования является сульфат никеля. Для увеличения электропроводности вводят сульфат натрия. Кроме того, в электролит никелирования добавляют сульфат магния, который при осаждении включается в покрытие, делая его более мягким и светлым. В качестве буферного соединения для поддержания pH электролита чаще используется борная кислота с оптимальной концентрацией 20 – 30 г/л.

Поскольку никелевые аноды склонны к пассивации, в электролите должны присутствовать ионы хлора в виде хлористого никеля или хлористого натрия.

Для никелирования характерно явление, называемое питтингом, когда водород, выделяющийся на катоде, препятствует осаждению никелевого покрытия. Для устранения питтинга в электролит никелирования вводят смачивающие добавки: жидкость «Прогресс», лаурилсульфат, алкилсульфат натрия и др. в количестве 0,005 – 0,1 г/л. Уменьшает питтинг при никелировании также барботаж сжатым воздухом и покачивание катодных штанг.

Более подробно процесс никелирования и причины получения некачественных покрытий рассматриваются в нашем обучающем курсе.

Электролиты никелирования устойчивы в работе и при соблюдении режима работы могут использоваться в течение нескольких лет.

Наиболее востребован сульфатный электролит никелирования состава, г/л:

Никель сернокислый 140 – 200

Никель хлористый 30 – 40

Натрий хлористый 10

Борная кислота 25 – 30

Натрий сернокислый 60 – 80

pH = 5,2 – 5,8; температура 20 – 55 0 С, плотность тока 0,5 – 0,8 А/дм 2 .

Для никелирования применяют горячекатаные аноды марок НПА1 и НПА2.

Скорость осаждения никеля зависит от соотношения анодной и катодной поверхностей, которую следует поддерживать 2:1. Аноды необходимо помещать в чехлы из хлорированной ткани.

Для получения твердых покрытий рекомендуется электролит никелирования состава, г/л:

Никель сернокислый 180

Никель хлористый 30

Борная кислота 25

Аммоний хлористый 25

pH = 4,0 – 5,5; температура 45 – 60 0 С, плотность тока 2 – 10 А/дм 2 .

Для наращивания толстых, но пластичных осадков методом гальванопластики (см. «Что такое гальванопластика? Часть 1 и Часть 2»), применяют сульфаматный электролит никелирования. Основным компонентом электролита является сульфамат никеля, растворимость которого при температуре 70 0 С доходит до 600 г/л, благодаря этому имеется возможность повысить концентрацию основного компонента в электролите, а значит и рабочую плотность тока.

Состав сульфаматного электролита никелирования, г/л:

Никель сульфаминовокислый 300 – 400

Никель хлористый 12 – 15

Борная кислота 25 – 40

Лаурилсульфат 0,5 – 1,5

pH = 3,0 – 4,2; температура 20 – 60 0 С, плотность тока 5 – 12 А/дм 2 .

Таким образом, меняя состав компонентов электролита никелирования, можно получать никелевые покрытия с различными свойствами.

Детали, прошедшие никелирование в различных электролитах.

Химическое никелирование

Процедуру химического никелирования изделий из металла выполняют по следующей схеме: обрабатываемую деталь на некоторое время погружают в кипящий раствор, в результате чего на ее поверхности оседают частички никеля. При применении такой технологии электрохимическое воздействие на металл, из которого изготовлена деталь, отсутствует.

Читать еще:  Можно ли обезжиривать металл бензином перед покраской

Результатом использования такой технологии никелирования является формирование на поверхности обрабатываемой детали никелевого слоя, который прочно связан с основным металлом. Наибольшей эффективности такой способ никелирования позволяет добиться в тех случаях, когда с его помощью обрабатываются предметы, изготовленные из стальных сплавов.

Комплект для нанесения никелированного покрытия химическим способом

Выполнять такое никелирование в домашних условиях или даже в условиях гаража нетрудно. При этом процедура никелирования проходит в несколько этапов.

  • Сухие реактивы, из которых будет приготовлен электролитический раствор, смешиваются с водой в эмалированной посуде.
  • Полученный раствор доводят до кипения, а затем в него добавляют гипофосфит натрия.
  • Изделие, которое необходимо подвергнуть обработке, помещают в электролитический раствор, причем делают это так, чтобы оно не касалось боковых стенок и дна емкости. Фактически надо изготовить бытовой аппарат для никелирования, конструкция которого будет состоять из эмалированной емкости соответствующего объема, а также диэлектрического кронштейна, на котором будет фиксироваться обрабатываемая деталь.
  • Продолжительность кипения электролитического раствора в зависимости от его химического состава может составлять от одного часа до трех.
  • После завершения технологической операции уже никелированная деталь извлекается из раствора. Затем ее промывают в воде, в составе которой содержится гашеная известь. После тщательной промывки поверхность изделия подвергается полированию.

Процесс никелировки в домашних условиях

Электролитические растворы для выполнения никелирования, которому можно подвергать не только сталь, но также латунь, алюминий и другие металлы, обязательно содержат в своем химическом составе следующие элементы – хлористый или сернокислый никель, гипофосфит натрия различной кислотности, какую-либо из кислот.

Чтобы увеличить скорость никелирования изделий из металла, в состав для выполнения этой технологической операции добавляют свинец. Как правило, в одном литре электролитического раствора выполняют никелевое покрытие поверхности, площадь которой составляет 20 см 2 . В электролитических растворах с более высокой кислотностью проводят никелирование изделий из черных металлов, а в щелочных обрабатывают латунь, осуществляют никелирование алюминия или деталей из нержавеющей стали.

2 Никелирование цветных металлов и сплавов

Химическое никелирование цветных металлов позволяет создавать защитную пленку на поверхности латуни, меди и бронзы. Для этого деталь сначала обезжиривают раствором, состав которого указан в первом способе, причем снимать оксидную пленку с металла не обязательно. Раствор для никелирования готовят следующим образом: в эмалированную емкость наливают 10% раствор хлористого цинка (ZnCl2), который более известен под названием «паяльная кислота». К нему понемногу добавляют сернокислый никель (NiSO4) до такой концентрации, при которой раствор окрашивается в зеленый цвет. Состав доводят до кипения, после чего погружают деталь в него на 1,5-2 часа. После того как реакция закончится, изделие достают из раствора и помещают в емкость с меловой водой (готовится способом добавления 50-70 г мела в порошке на 1 литр воды), а затем промывается.

Никелирование алюминия проходит по схожей технологии, но состав раствора немного другой:

  • 20 г сернокислого никеля;
  • 10 г натрия уксуснокислого;
  • 25 г натрия фосфорноватистокислого;
  • 3 мл тиомочевины концентрацией 1 г/л;
  • 0,4 г фтористого натрия;
  • 9 мл уксусной кислоты.

Перед обработкой изделия из алюминия погружают в раствор каустической соды, концентрацией 10-15%, и нагретом до температуры 60-70°С. При этом происходит бурная реакция с выделением водорода, пузырьки которого очищают поверхность от окислов и загрязнения. В зависимости от степени загрязненности, детали выдерживают в очищающем растворе от 15-20 секунд до 1-2 минут, после чего промывают в проточной воде и погружают в никелирующий раствор.

Никелирование цветных металлов

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

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

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