Chemické niklovanie – vlastnosti, technológia a odporúčania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Technológie na pokovovanie dielov a konštrukcií sú rozšírené v rôznych oblastiach priemyslu a stavebníctva. Dodatočný náter chráni povrch pred vonkajším poškodením a faktormi, ktoré prispievajú k úplnému zničeniu materiálu. Jednou z takýchto úprav je bezprúdové niklovanie, ktoré má trvanlivý film, ktorý je mechanicky a korózii odolný a odoláva teplotám okolo 400 °C.

Technologické funkcie

Popri chemickom pokovovaní na báze niklu existujú metódy elektrolytického pokovovania a pokovovania. Precipitačná reakcia by sa mala okamžite pripísať vlastnostiam uvažovanej techniky. Organizuje sa za podmienok redukcie niklu na báze fosfornanu sodného v soľnom roztoku s prídavkom vody. V priemysle sa prevažne využívajú technológie chemického niklovania so spojomaktívne kyslé a zásadité zlúčeniny, ktoré práve spúšťajú zrážacie procesy. Takto upravený povlak získava lesklý metalizovaný vzhľad, ktorého štruktúra je kombinovaná zliatina niklu a fosforu. Technológia vyrobená s prítomnosťou poslednej látky v kompozícii má nižšie fyzikálne a chemické ukazovatele. Kyslé a alkalické roztoky môžu poskytnúť rôzne koeficienty obsahu fosforu - prvý až 10% a druhý - asi 5-6%.

Fyzikálne vlastnosti náteru budú závisieť aj od množstva tejto látky. Špecifická hmotnosť fosforu môže byť približne 7,8 g/cm3, elektrický odpor je 0,60 ohm mm2/m a teplota topenia je od 900 do 1200 °. Pomocou operácie tepelného spracovania pri 400° je možné tvrdosť naneseného povlaku zvýšiť až na 1000 kg/mm2. Zároveň sa zvýši aj adhézna sila obrobku s nikel-fosforovou štruktúrou.

Pokiaľ ide o chemické pokovovanie niklom, na rozdiel od mnohých alternatívnych metód ochranného pokovovania je najvhodnejšie na prácu s časťami a štruktúrami zložitého tvaru. V praxi sa táto technológia často aplikuje na cievky a vnútorné povrchy viacformátových rúr. Náter sa nanáša rovnomerne a presne – bez medzier a iných defektov v ochrannej vrstve. Pokiaľ ide o dostupnosť spracovania pre rôzne kovy, obmedzenie sa vzťahuje len na olovo, cín, kadmium a zinok. Naopak, nanášanie niklu a fosforu sa odporúča pre železné kovy, hliník amedené časti.

Metóda pokovovania niklom v alkalických roztokoch

Zrážanie alkálií poskytuje povlaku vysokú mechanickú odolnosť, ktorá sa vyznačuje možnosťou jednoduchého nastavenia a absenciou negatívnych faktorov, ako je zrážanie niklového prášku. Existujú rôzne recepty, ktoré sa pripravujú v závislosti od druhu spracovávaného kovu a jeho účelu. Zloženie tohto typu roztoku chemického pokovovania niklom sa zvyčajne používa takto:

• Kyselina citrónová sodná.
• Phosfornan sodný.
• Amónium (chlórované).
• Nikel.

Pri teplote asi 80-90° proces prebieha rýchlosťou asi 9-10 mikrónov/hodinu, pričom nanášanie je sprevádzané aktívnym vývojom vodíka.

Postup prípravy samotného receptu je vyjadrený rozpustením každej z vyššie uvedených ingrediencií v samostatnom poradí. Jedinou výnimkou v tomto zložení chemického pokovovania niklom bude fosfornan sodný. Naleje sa v objeme cca 10-20 g/l, kým sa všetky ostatné zložky rozpustia a teplota sa uvedie do optimálneho režimu.

Inak neexistujú žiadne špeciálne požiadavky na prípravu depozičného procesu v alkalickom roztoku. Kovový polotovar je vyčistený a zavesený bez špeciálnej úpravy.

Príprava povrchov oceľových dielov a konštrukcií na náter nemá žiadne výrazné vlastnosti. Počas procesu môžete roztok upraviť pridaním rovnakého fosfornanu sodného resp25% amoniaku. V druhom prípade sa za podmienok veľkého objemu kúpeľa zavádza amoniak z valca v plynnom stave. Gumová hadička je ponorená až na samé dno nádoby a aditívum je cez ňu kontinuálne privádzané priamo do požadovanej konzistencie.

Poniklovanie kyselinovými roztokmi

V porovnaní s alkalickými médiami sa kyslé médiá vyznačujú rôznymi prísadami. Báza fosfornanových a niklových solí môže byť modifikovaná octanom sodným, kyselinou mliečnou, jantárovou a vínnou, ako aj Trilonom B a inými organickými zlúčeninami. Spomedzi veľkého množstva použitých formulácií je najobľúbenejšie riešenie chemického pokovovania niklom pomocou kyslého nanášania:

• Phosfornan sodný.
• Síran nikelnatý.
• Uhličitan sodný.

Rýchlosť nanášania bude rovnaká 9-10 mikrónov/hodinu a hodnota pH sa upraví pomocou 2% roztoku hydroxidu sodného. Teplota sa udržiava prísne v rozmedzí 95 °, pretože jej zvýšenie môže viesť k samovybíjaniu niklu s okamžitým zrážaním. Niekedy je tiež pozorované striekanie roztoku z nádoby.

Parametre zloženia vzhľadom na koncentráciu jeho hlavných zložiek je možné meniť len vtedy, ak je v ňom obsah fosforitanu sodného cca 50 g/l. V tomto stave je možná precipitácia fosforitanu nikelnatého. Keď parametre roztoku dosiahnu vyššie uvedenú koncentráciu, roztok sa vypustí a nahradí sa novým.

Pri teplotnom režimespracovanie?

Ak obrobok potrebuje zabezpečiť kvalitu odolnosti proti opotrebovaniu a tvrdosti, vykoná sa operácia tepelného spracovania. Nárast týchto vlastností je spôsobený tým, že v podmienkach zvýšenia teplotného režimu dochádza k zrážaniu niklu a fosforu, po ktorom nasleduje tvorba novej chemickej zlúčeniny. Prispieva k zvýšeniu tvrdosti v štruktúre povlaku.

V závislosti od teplotného režimu dochádza k zmene mikrotvrdosti s rôznymi charakteristikami. Okrem toho korelácia nie je vôbec jednotná vzhľadom na zvýšenie alebo zníženie teploty ohrevu. Napríklad pri tepelnom spracovaní pri chemickom pokovovaní niklom pri 200 a 800° bude index mikrotvrdosti iba 200 kg/mm2. Maximálna hodnota tvrdosti sa dosahuje pri teplotách 400-500°. V tomto režime môžete počítať s poskytnutím 1200 kg/mm2.

Treba si uvedomiť, že nie všetky kovy a zliatiny sú v zásade prijateľným tepelným spracovaním. Zákaz platí napríklad pre ocele a zliatiny, ktoré už prešli procesom kalenia a normalizácie. K tomu sa pridáva skutočnosť, že tepelná úprava na vzduchu môže prispieť k vytvoreniu farebného odtieňa, ktorý sa mení zo zlatej na fialovú. Zníženie teploty na 350 ° pomôže minimalizovať takéto faktory. Celý proces sa vykonáva rádovo 45-60 minút iba s obrobkom očisteným od nečistôt. Vonkajšie leštenie priamo ovplyvní pravdepodobnosť dosiahnutia kvalitného výsledku.

Zariadenia na spracovanie

Na výrobuTáto technológia nevyžaduje vysoko špecializované a priemyselné jednotky. Doma môže byť chemické pokovovanie niklom usporiadané v sm altovanej oceľovej vani alebo miske. Skúsení majstri niekedy používajú obloženie bežných kovových nádob, vďaka čomu sú povrchy chránené pred pôsobením kyselín a zásad.

Pri kapacitách do 50-100 litrov je možné použiť aj pomocné sm altované nádrže odolné voči kyseline dusičnej. Pokiaľ ide o samotnú podšívku, jej základňa je pripravená z vodeodolného univerzálneho lepidla (napríklad "Moment" č. 88) a práškového oxidu chrómu. Opäť v domácich podmienkach môžu byť špecializované práškové zmesi nahradené šmirgľovými mikropráškami. Na upevnenie a spracovanie nanesenej podšívky je potrebné sušenie na vzduchu pomocou fénu na vlasy alebo teplovzdušnej pištole.

Profesionálne inštalácie chemického niklovania nevyžadujú špeciálnu povrchovú ochranu a vyznačujú sa prítomnosťou odnímateľných krytov. Nátery sa odstránia po každom ošetrení a čistia sa oddelene v kyseline dusičnej. Hlavnou konštrukčnou črtou takéhoto zariadenia možno nazvať prítomnosť košov a závesov (zvyčajne vyrobených z uhlíkových ocelí), ktoré uľahčujú manipuláciu s malými dielmi.

Procesy pokovovania niklom pre nehrdzavejúcu oceľ a kyselinovzdorné kovy

Účelom tejto operácie je zvýšiť odolnosť proti opotrebovaniu a tvrdosť povrchu obrobku, ako aj poskytnúť antikoróznu ochranu. Toto je štandardpostup chemického niklovania pre ocele, ktoré boli legované a pripravujú sa na použitie v agresívnom prostredí. Príprava dielu bude mať v technike nanášania špeciálne miesto.

Pre nehrdzavejúce zliatiny sa používa predbežné čistenie v anódovom prostredí v alkalickom roztoku. Obrobky sú namontované na závesoch s pripojením vnútorných katód. Váženie sa vykonáva v nádobe s 15% roztokom hydroxidu sodného a teplota elektrolytu je 65-70 °. Na vytvorenie rovnomerného povlaku bez medzier by sa malo elektrolytické a chemické pokovovanie nehrdzavejúcich zliatin vykonávať za podmienok udržiavania prúdovej hustoty (anodickej) do 10 A/dm2. Trvanie procesu sa pohybuje od 5 do 10 minút v závislosti od veľkosti dielu. Potom sa obrobok premyje v tečúcej studenej vode a dekapituje sa v zriedenej kyseline chlorovodíkovej asi 10 sekúnd pri teplote 20 °C. Potom nasleduje typický postup alkalického zrážania.

Pokovovanie neželezným niklom

Kovy, ktoré sú mäkké a poddajné chemickým procesom, tiež podliehajú špeciálnej príprave pred spracovaním. Povrchy sú odmastené a v niektorých prípadoch leštené. Ak už bol obrobok predtým poniklovaný, potom by sa mal do 1 minúty vykonať aj postup morenia v 25% zriedenom roztoku s kyselinou sírovou. Prvky na báze medi a jej zliatin sa odporúčajú spracovávať v kontakte s elektronegatívnymi kovmi, ako je hliník a železo. Technicky je takáto kombinácia zabezpečená závesným alebo húževnatým drôtom.z rovnakých látok. Ako ukazuje prax, niekedy v reakčnom procese stačí jeden dotyk železnej časti na medený povrch na dosiahnutie požadovaného depozičného efektu.

Chemické niklovanie hliníka a jeho zliatin má tiež svoje vlastné charakteristiky. V tomto prípade sa organizuje morenie obrobkov v alkalickom roztoku alebo sa uskutočňuje čistenie na kyselinu na báze dusíka. Používa sa aj dvojitá zinkátová úprava, na ktorú sa pripraví kompozícia s oxidom zinočnatým (100 g / l) a hydroxidom sodným (500 g / l). Teplotný režim sa musí udržiavať v rozmedzí 20-25 °. Prvé priblíženie s ponorením dielu trvá 30 sekúnd a potom začína proces leptania zinkovej zrazeniny v kyseline dusičnej. Nasleduje druhý, už 10-sekundový ponor. V záverečnej fáze sa hliník premyje studenou vodou a ponikluje sa roztokom niklu a fosforu.

Technológia pokovovania cermetovým niklom

Pre materiály tohto typu sa používa všeobecná metóda feritového poniklovania. V štádiu prípravy sa diel odmasťuje roztokom sódy, premyje sa horúcou vodou a leptá sa 10 až 15 minút v alkoholovom roztoku s prídavkom kyseliny chlorovodíkovej. Ďalej sa obrobok opäť umyje horúcou vodou a očistí sa od kalu mäkkými abrazívami. Bezprostredne pred začiatkom procesu chemického pokovovania niklom je cermet pokrytý vrstvou chloridu paládnatého. Na povrch sa štetcom nanáša roztok s koncentráciou 1 g / l. Postup sa niekoľkokrát opakuje a obrobok sa po každom prechode vysuší.

Na pokovovanie niklom použite nádobu s kyslým roztokom obsahujúcim chlorid nikelnatý (30 g/l), fosfornan sodný (25 g/l) a sodnú soľ kyseliny jantárovej (15 g/l). Teplota roztoku sa udržiava v rozmedzí 95-98 ° a odporúčaný koeficient vodíka je 4,5-4,8. Po chemickom poniklovaní sa keramicko-kovová časť premyje v horúcej vode a potom sa varí a ponorí do pyrofosfátu pomedený elektrolyt. V aktívnom chemickom prostredí sa obrobok drží, kým sa nevytvorí vrstva 1-2 mikróny. Rôzne druhy keramiky, kremenné prvky, ticond a thermocond môžu byť tiež podrobené podobnému spracovaniu. V každom prípade bude povinné pokovovanie chloridom paládnatým, sušenie vzduchom, ponorenie do kyslého roztoku a varenie.

Technológia poniklovania doma

Technicky možno operácie pokovovania niklom organizovať bez špeciálneho vybavenia, ako už bolo uvedené. Napríklad v prostredí garáže to môže vyzerať takto:

• Varenie hrnca správnej veľkosti so sm altovaným vnútrom.
• Vopred pripravené suché činidlá pre elektrolytický roztok v sm altovanej nádobe sa zmiešajú s vodou.
• Výsledná zmes sa povarí a potom sa do nej pridá fosfornan sodný.
• Obrobok sa vyčistí a odmasťuje a potom sa ponorí do roztoku, ale bez toho, aby sa dotkol povrchov nádoby – teda dna a stien.
• Vlastnosti poniklovania doma sú tým všetkýmvybavenie bude vyrobené z improvizovaných materiálov. Pre rovnaké ovládanie dielu môžete poskytnúť špeciálnu konzolu (nevyhnutne z dielektrického materiálu) so svorkou, ktorú bude potrebné ponechať v nehybnej polohe 2-3 hodiny.
• Vyššie uvedený čas je kompozícia ponechaná vo vriacom stave.
• Po uplynutí technologického obdobia pokovovania niklom sa diel z roztoku vyberie. Musí sa opláchnuť pod studenou tečúcou vodou zriedenou v hasenom vápne.

Doma môžete poniklovať oceľ, mosadz, hliník atď. Pre všetky uvedené kovy by sa mal pripraviť elektrolytický roztok obsahujúci fosfornan sodný, síran nikelnatý alebo chlorid, ako aj kyslé inklúzie. Mimochodom, na urýchlenie procesu môžete pridať olovenú prísadu.

Záver

Existujú rôzne techniky a prístupy k pokovovaniu niklom v aktívnych chemických roztokoch, ale použitie fosfornanu sodného je najvýhodnejšia metóda. Je to spôsobené minimálnym množstvom nežiaducich zrážok a kombináciou celého súboru technických a fyzikálnych vlastností povlaku s hrúbkou cca 20 mikrónov. Samozrejme, chemické niklovanie kovu je sprevádzané určitými rizikami tvorby defektov. To platí najmä pre vysoko citlivé neželezné kovy, ale aj takýmto javom sa dá bojovať v rámci jediného technologického procesu. Odborníci napríklad odporúčajú odstraňovať chybné oblasti v koncentrovanom kyslom prostredí na báze dusíka steploty do 35°C. Tento postup sa vykonáva nielen v prípade nežiaducich chýb, ale aj za účelom pravidelnej korekcie nanesenej ochrannej vrstvy.