Химическое никелирование алюминия

Никелирование в домашних условиях (химическое и гальваническое)

Никелирование, которое является достаточно распространенной технологической операцией, выполняют для того, чтобы нанести на поверхность металлического изделия тонкий слой никеля. Толщина такого слоя, величину которого можно регулировать, используя различные приемы, может варьироваться от 0,8 до 55 мкм.

Никелирование используется в качестве защитно-декоративного покрытия, а также для получения подслоя при хромировании

С помощью никелирования металла можно сформировать пленку, обеспечивающую надежную защиту от таких негативных явлений, как окисление, развитие коррозионных процессов, реакции, вызванные взаимодействием с соляной, щелочной и кислотной средами. В частности, очень большое распространение получили никелированные трубы, которые активно используются для производства изделий сантехнического назначения.

Чаще всего никелированию подвергаются:

• изделия из металла, которые будут эксплуатироваться на открытом воздухе;
• кузовные детали мото- и автотранспортных средств, в том числе и те, для изготовления которых был использован алюминиевый сплав;
• оборудование и инструменты, применяемые в общей медицине и стоматологии;
• изделия из металла, которые длительное время эксплуатируются в воде;
• ограждающие конструкции, изготовленные из стали или алюминиевых сплавов;
• изделия из металла, подвергающиеся воздействию сильных химических веществ.

Существует несколько используемых как в производственных, так и в домашних условиях методов никелирования металлических изделий.

Наибольший интерес в практическом плане представляют способы никелирования металлических деталей, не требующие применения сложного технологического оборудования и реализуемые в домашних условиях.

К таким способам относится электролитическое и химическое никелирование.

Свойства гальванического и химического покрытия никелем

Электролитическое никелирование

Суть технологии электролитического никелирования металлических деталей, имеющей и другое название – «гальваническое никелирование», можно рассмотреть на примере того, как выполняется омеднение поверхности изделия из металла. Такую процедуру можно проводить как с применением электролитического раствора, так и без него.

Деталь, которая будет в дальнейшем обрабатываться в электролитическом растворе, подвергается тщательной обработке, для чего с ее поверхности при помощи наждачной бумаги удаляют оксидную пленку. Затем обрабатываемое изделие промывается в теплой воде и обрабатывается содовым раствором, после чего снова промывается водой.

Крупные детали лучше очищать пескоструйным аппаратом

Сам процесс никелирования выполняется в стеклянной емкости, в которую заливается водный раствор (электролит). В составе такого раствора содержится 20% медного купороса и 2% серной кислоты. Обрабатываемую деталь, на поверхность которой необходимо нанести тонкий слой меди, в растворе электролита помещают между двумя анодами из меди.

Тонкий слой меди на поверхности изделия появляется уже через полчаса его нахождения в растворе электролита, причем такой слой будет тем толще, чем дольше будет протекать процесс.

Схема установки для электролитического никелирования

Нанести медный слой на поверхность изделия можно и по другой технологии. Для этого необходимо изготовить кисточку из меди (можно использовать многожильный провод, предварительно сняв с него изоляционный слой). Такую кисточку, сделанную своими руками, надо зафиксировать на деревянной палочке, которая будет служить ручкой.

Изделие, поверхность которого предварительно зачищают и обезжиривают, помещают в емкость из диэлектрического материала и заливают электролитом, в качестве которого можно использовать насыщенный водный раствор медного купороса. Самодельную кисточку подключают к плюсовому контакту источника электрического тока, а обрабатываемую деталь – к его минусу.

После этого приступают к процедуре омеднения. Заключается она в том, что кисточкой, которую предварительно обмакивают в электролит, проводят над поверхностью изделия, не прикасаясь к ней. Наносить покрытие, применяя такую методику, можно в несколько слоев, что позволит сформировать на поверхности изделия слой меди, на котором практически отсутствуют поры.

Схема простого приспособления для нанесения покрытия

Электролитическое никелирование выполняется по схожей технологии: при его осуществлении тоже используется раствор электролита.

Так же, как и в случае с омеднением, обрабатываемое изделие располагают между двумя анодами, только в данном случае они изготовлены из никеля.

Аноды, помещенные в раствор для никелирования, подключаются к плюсовому контакту источника тока, а изделие, подвешенное между ними на металлической проволоке, – к минусовому.

Для осуществления никелирования, в том числе и выполняемого своими руками, используются электролитические растворы двух основных типов:

• водный раствор, включающий в свой состав сернокислый никель, натрий и магний (14:5:3), 2% борной кислоты, 0,5% поваренной соли;
• раствор на основе нейтральной воды, содержащий в своем составе 30% сульфата никеля, 4% хлорида никеля, 3% борной кислоты.

Электролит блестящего никелирования с добавкой органических блескообразователей (натриевых солей)

Выравнивающий электролит блестящего никелирования. Подходит для поверхностей с низким классом очистки

Чтобы приготовить электролитический раствор, сухую смесь из вышеуказанных элементов заливают одним литром нейтральной воды и тщательно перемешивают. Если в полученном растворе образовался осадок, от него избавляются. Только после этого раствор можно использовать для выполнения никелирования.

Обработка по данной технологии обычно длится полчаса, при этом используют источник тока с напряжением 5,8–6 В. Результатом является поверхность, покрытая неравномерным матовым цветом серого цвета. Чтобы она стала красивой и блестящей, необходимо ее зачистить и выполнить ее полировку.

Следует иметь в виду, что такая технология не может быть использована для деталей, отличающихся высокой шероховатостью поверхности или имеющих узкие и глубокие отверстия.

В таких случаях покрытие поверхности металлического изделия слоем никеля следует выполнять по химической технологии, которую также называют чернением.

Электролит для осаждения черного никеля

Суть технологической операции чернения заключается в том, что на поверхность изделия сначала наносится промежуточное покрытие, основой которого может быть цинк или никель, а на верхней части такого покрытия формируется слой черного никеля толщиной не более 2 мкм. Покрытие никелем, выполненное по технологии чернения, смотрится очень красиво и обеспечивает надежную защиту металла от негативного воздействия различных факторов внешней среды.

В отдельных случаях металлическое изделие одновременно подвергают сразу двум технологическим операциям, таким как никелирование и хромирование.

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.

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.

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.

Некоторые нюансы технологии

Выполняя никелирование латуни, изделий из стали различных марок и других металлов, следует учитывать некоторые нюансы этой технологической операции.

• Пленка из никеля будет более устойчивой, если она нанесена на предварительно омедненную поверхность. Еще более устойчивой никелированная поверхность будет в том случае, если готовое изделие будет подвергнуто термической обработке, заключающейся в его выдержке при температуре, превышающей 450°.
• Если никелированию подвергаются детали из закаленных сталей, то нагревать и выдерживать их можно при температуре, не превышающей 250–300°, иначе они могут утратить свою твердость.
• При никелировании изделий, отличающихся большими размерами, возникает потребность в постоянном перемешивании и в регулярной фильтрации электролитического раствора. Такая сложность особенно характерна для процессов никелирования, выполняемых не в промышленных, а в домашних условиях.

Причины дефектов никелирования

По сходной с никелированием технологии можно покрыть латунь, сталь и другие металлы слоем серебра. Покрытие из данного металла наносят, в частности, на рыболовные снасти и изделия другого назначения, чтобы предотвратить их потускнение.

Процедура нанесения слоя серебра на сталь, латунь и другие металлы отличается от традиционного никелирования не только температурой проведения и временем выдержки, но также тем, что для нее применяют электролитический раствор определенного состава. При этом выполняют данную операцию в растворе, температура которого составляет 90°.

Никелированные латунные фитинги

Чтобы своими руками приготовить раствор, при помощи которого на сталь, латунь и другие металлы наносится слой серебра, достаточно выполнить ряд несложных действий.

• В 10%-й водный раствор соли добавляют аптечный ляпис.
• Осадок серебра, выпавший в растворе, промывают, смешивают с 2%-м гипосульфитом и фильтруют.
• Полученную смесь смешивают с меловой пылью и доводят до сметанообразного состояния.

Такой смесью, которая может храниться только в течение нескольких суток, натирается поверхность металлического изделия, пока на ней не сформируется тонкий слой серебра.

Полученное покрытие легко полируется до блеска

Можно приготовить порошок для серебрения, который не утратит своих характеристик в течение полугода. Для получения такого порошка необходимо смешать 15 граммов ляписа, 55 граммов лимонной кислоты и 30 граммов хлористого аммония. Все компоненты после перемешивания следует перетереть в пыль. Хранится полученный порошок в сухом виде.

Достаточно сложным является никелирование такого металла, как алюминий.

Компоненты, входящие в состав электролитического раствора для никелирования изделий из данного металла, дорогостоящие, но даже их использование не дает гарантии того, что сформированный на изделии слой никеля не пойдет пузырями.

Блестящее никелирование, если ему подвергают алюминий, может порвать готовое покрытие, поэтому в домашних условиях такую обработку выполняют в условиях слабой адгезии.

Химическое никелирование алюминия

Комплект «БЛЕСТЯЩЕЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ» используется для нанесения на алюминий и алюминиевые сплавы зеркально-блестящих твердых никелевых покрытий.

В комплект «БЛЕСТЯЩЕЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ» входят все необходимые химические реактивы, аноды, аксессуары, используемые для подготовки алюминиевой поверхности и нанесения на алюминий и его сплавы блестящих никелевых покрытий, обладающих высокой выравнивающей способностью.

Электролит блестящего никелирования, приготовленный с помощью комплекта «БЛЕСТЯЩЕЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ» отлично сбалансирован по составу, обладает высокой выравнивающей способностью, имеет низкую чувствительность к неорганическим загрязнениям, позволяет осуществлять более глубокую проработку (качество покрытия не меняется при глубоком истощении электролита) и позволяет осаждать зеркально-блестящие никелевые покрытия с высоким выходом по току (96-98%). После проведения процесса блестящего никелирования, покрытие имеет качественную микроструктуру, обладает высокой твердостью, низкой пористостью и имеет значительную коррозионную стойкость.

Электролит блестящего никелирования работает в широком диапазоне плотностей тока, может эксплуатироваться длительное время без необходимости корректировки и позволяет получать зеркально-блестящие никелевые осадки, обладающие отличными эксплуатационными свойствами. Электролит блестящего никелирования стабилен в работе и при правильной эксплуатации, периодической корректировке и систематической очистке от вредных примесей, электролит может использоваться в течении нескольких лет без замены.

Этапы технологического процесса:

ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ → ТРАВЛЕНИЕ → ОСВЕТЛЕНИЕ → ЦИНКАТНАЯ ОБРАБОТКА → ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ → ДЕКАПИРОВАНИЕ → БЛЕСТЯЩЕЕ МЕДНЕНИЕ → АКТИВАЦИЯ → БЛЕСТЯЩЕЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ  

В процессе блестящего никелирования алюминия происходит истощение электролита. Баланс ионов никеля в электролите поддерживается за счет постепенного растворения никелевого анода. Используя малый комплект на 15 литров с никелевым анодом (180*250*4 мм), можно нанести блестящее никелевое покрытие на площадь около 31-32 м2 толщиной 5 микрон.

*Стоимость услуги блестящего никелирования алюминия за 1 дм2 (толщина покрытия 5-7 мкм)
**Себестоимость блестящего никелирования алюминия за 1 дм2 (толщина покрытия 5-7 мкм)

Электролит блестящего никелирования стабилен в работе и при периодической корректировке и систематической очистке от вредных примесей, электролит может использоваться в течении нескольких лет без замены.

Нужно приобрести

• Источник тока (выпрямитель)
• Дистиллированная или де-ионизированная вода

Рекомендуемые источники тока

Для оптимизации процессов подготовки поверхности, при заказе комплекта пожалуйста сообщите на алюминий или алюминиевый сплав будет осаждаться блестящее никелевое покрытие.

Для приготовления электролитов осаждения используются реактивы ‘ХЧ’ качества. В каждый комплект для нанесения металлопокрытия входит подробная технологическая инструкция. Все хим.

реактивы, входящие в состав комплектов, были предварительно взвешены и расфасованы в необходимых пропорциях.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНОДОВ

Для проведения процесса блестящего никелирования используются никелевые аноды, марки Н1 (Ni 99,8%). Для проведения процесса блестящего меднения используются медные аноды, марки М1 (Cu 99,.8%).

Для предотвращения попадания анодного шлама в ванну с электролитом, на аноды необходимо надеть защитные анодные чехлы из полипропиленовой ткани (входят в комплект).

Чтобы, во время проведения процесса, анодный шлам не переливался и не попадал через верхний край чехла в ванну с электролитом, анодный чехол должен быть на 20-30 мм выше зеркала электролита.

Чехол, перед использованием и надеванием его на анод, необходимо сначала обычной водопроводной, затем де-ионизированной водой.

Аноды, перед надеванием на них защитных чехлов и опусканием в ванну c электролитом, необходимо зачистить щеткой с металлической щетиной.

Для проведения процесса первичного меднения должны использоваться аноды, превосходящие не менее, чем в 2 раза площадь поверхности катодов (площадь поверхности деталей, погруженных в электролит).

Для проведения процесса блестящего никелирования должны использоваться аноды, также превосходящие не менее, чем в 2 раза площадь поверхности катодов (площадь поверхности деталей, погруженных в электролит). 

 Анод рекомендуется подвешивать в ванне с электролитом таким образом, чтобы верхняя часть анода, с закрепленной по краям контактной медной или никелевой проволокой, была выше уровня электролита.

Деталь должна подвешиваться в ванне с электролитом таким образом, чтобы ее нижние края были на уровне или чуть ниже нижней кромки анода, иначе эти части детали будут получать избыточный ток и покрытие в этих местах будет “гореть”.

Расстояние между анодом и катодом (деталью) должно быть не меньше 15-20 см (чем сложнее форма детали, тем дальше рекомендуется располагать анод). 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАГРЕВАТЕЛЕЙ

ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ (60-80 °C) — Нагреватель из нержавеющей стали ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ (87-93 °C) — Кварцевый или тефлоновый нагреватель БЛЕСТЯЩЕЕ МЕДНЕНИЕ (20-25 °C) — Нагреватель в защитном (стекл) корпусе БЛЕСТЯЩЕЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ (48-60 °C) — Кварцевый или тефлоновый нагреватель

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ: Плотность тока при проведении процесса блестящего никелирования 3-5 А/дм2. Температура электролита: 48-60°C. рН электролита: 4.0 — 5.0 (оптимально 4.3 – 4.6). Скорость осаждения никелевого покрытия 25-32 мкм/час.

При проведении процессов блестящего никелирования, аноды должны быть помещены в чехлы из химически стойкой полипропиленовой или хлориновой ткани. По площади аноды должны быть в 1.5-2 раза больше площади детали(ей).

При проведении процесса блестящего никелирования необходимо обеспечить одновременную фильтрацию и перемешивание электролита сжатым воздухом. 

Стоимость комплектов

Стоимость отдельных хим. реактивов, анодов

Стандартная 'мягкая' или 'жесткая' упаковка. Отправка заказа в течение 5-8 рабочих дней наземным или воздушным транспортом.Некоторые реактивы требуют специальной упаковки (из-за реакционной способности или боятся холода). Отправка заказа в течение 7-10 дней наземным или воздушным транспортом

Реактивы требуют специальной упаковки (из-за реакционной способности или боятся холода). Отправка заказа в течение 8-12 рабочих дней только наземным транспортом.

Никелирование в домашних условиях (химическое и гальваническое)

Никелирование, которое является достаточно распространенной технологической операцией, выполняют для того, чтобы нанести на поверхность металлического изделия тонкий слой никеля. Толщина такого слоя, величину которого можно регулировать, используя различные приемы, может варьироваться от 0,8 до 55 мкм.

Никелирование используется в качестве защитно-декоративного покрытия, а также для получения подслоя при хромировании

С помощью никелирования металла можно сформировать пленку, обеспечивающую надежную защиту от таких негативных явлений, как окисление, развитие коррозионных процессов, реакции, вызванные взаимодействием с соляной, щелочной и кислотной средами. В частности, очень большое распространение получили никелированные трубы, которые активно используются для производства изделий сантехнического назначения.

Чаще всего никелированию подвергаются:

• изделия из металла, которые будут эксплуатироваться на открытом воздухе;
• кузовные детали мото- и автотранспортных средств, в том числе и те, для изготовления которых был использован алюминиевый сплав;
• оборудование и инструменты, применяемые в общей медицине и стоматологии;
• изделия из металла, которые длительное время эксплуатируются в воде;
• ограждающие конструкции, изготовленные из стали или алюминиевых сплавов;
• изделия из металла, подвергающиеся воздействию сильных химических веществ.

Существует несколько используемых как в производственных, так и в домашних условиях методов никелирования металлических изделий.

Наибольший интерес в практическом плане представляют способы никелирования металлических деталей, не требующие применения сложного технологического оборудования и реализуемые в домашних условиях.

К таким способам относится электролитическое и химическое никелирование.

Свойства гальванического и химического покрытия никелем

Блестящее никелирование алюминия

Комплект «БЛЕСТЯЩЕЕ СУЛЬФАМАТНОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ» используется для блестящего никелирования деталей из алюминия и алюминиевых сплавов, требующих высокого качества сцепления никеля с алюминиевой поверхности и, способных эксплуатироваться, как в обычных условиях, так и в экстремальных, с высокими перепадами температуры и влажности. Используемый для никелирования алюминиевых деталей, сульфаматный электролит никелирования, позволяет осаждать никелевые покрытия, обладающие нулевыми внутренними напряжениями и имеющие наилучшую, по сравнению с другими электролитами никелирования, прочность сцепления с алюминиевой поверхностью.

Сульфаматный электролит никелирования обладает высокой буферной емкостью, малой чувствительностью к загрязнениям, имеет высокую скорость осаждения, отличается простотой контроля и корректирования, и дает возможность проводить процесс никелирования при высоких плотностях тока, и более низкой температуре, чем в традиционных электролитах никелирования. После проведения процесса никелирования алюминиевых деталей, никелевое покрытие обладает нулевыми внутренними напряжениями и имеет исключительную прочность сцепления с алюминиевой основой.

После проведения процесса сульфаматного никелирования алюминиевой поверхности, никелевое покрытие имеет качественную микроструктуру, обладает, низкой пористостью, высокой пластичностью, имеет значительную твердость (2.8-3.5 ГПа), хорошую коррозионную стойкость, и обладает высокими декоративными свойствами.

Этапы технологического процесса:

ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ→АКТИВАЦИЯ (АМС.3)→ЦИНКАТНАЯ ОБРАБОТКА→АКТИВАЦИЯ (АМС.3)→ЦИНКАТНАЯ ОБРАБОТКА→АКТИВАЦИЯ→ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ→АКТИВАЦИЯ (АМС.5)→СУЛЬФАМАТНОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ

В процессе сульфаматного никелирования алюминия происходит постепенное растворение никелевого анода. Используя никелевый анод, размером 250*330*2 мм, можно нанести никелевое покрытие на площадь 27-28 м2 толщиной 5 микрон (при полном растворении анода).  

Электролит сульфаматного никелирования обладает высокой стабильностью в работе и при правильной эксплуатации, периодической корректировке по добавкам и систематической очистке от вредных примесей, электролит может использоваться в течении года и более без замены.

Применение:

Для нанесения на алюминиевые детали блестящих пластичных никелевых покрытий, обладающих нулевыми внутренними напряжениями, высокой прочностью сцепления и способных эксплуатироваться в экстремальных условиях температуры, и влажности.

• Источник тока (выпрямитель)
• Дистиллированная или де-ионизированная вода

Для оптимизации процессов подготовки поверхности, при заказе комплекта пожалуйста сообщите на алюминий или алюминиевый сплав будет осаждаться блестящее никелевое покрытие.

В каждый комплект для нанесения металлопокрытия входит подробная технологическая инструкция. Все хим.

реактивы, входящие в состав комплектов, были предварительно взвешены и расфасованы в необходимых пропорциях.

Все, что Вам необходимо сделать для приготовления химических растворов это растворить реактивы в определенной последовательности, согласно инструкции, в дистиллированной или де-ионизированной воде

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНОДОВ Для проведения процесса блестящего никелирования используются никелевые аноды, марки Н1 (Ni 99,98%) по ГОСТ 849-97. Для проведения процесса блестящего меднения используются медные аноды, марки М1 (Cu 99,.8%).

Для предотвращения попадания анодного шлама в ванну с электролитом, на аноды необходимо надеть защитные анодные чехлы из полипропиленовой ткани (входят в комплект).

Чтобы, во время проведения процесса, анодный шлам не переливался и не попадал через верхний край чехла в ванну с электролитом, анодный чехол должен быть на 20-30 мм выше зеркала электролита.

Чехол, перед использованием и надеванием его на анод, необходимо сначала обычной водопроводной, затем де-ионизированной водой.

Аноды, перед надеванием на них защитных чехлов и опусканием в ванну c электролитом, необходимо зачистить щеткой с металлической щетиной.

Для проведения процесса первичного меднения должны использоваться аноды, превосходящие не менее, чем в 2 раза площадь поверхности катодов (площадь поверхности деталей, погруженных в электролит).

Для проведения процесса блестящего никелирования должны использоваться аноды, также превосходящие не менее, чем в 2 раза площадь поверхности катодов (площадь поверхности деталей, погруженных в электролит). 

Контакт с медным или никелевым анодом рекомендуется обеспечивать с помощью медной или никелевой проволоки.

 Анод рекомендуется подвешивать в ванне с электролитом таким образом, чтобы верхняя часть анода, с закрепленной по краям контактной медной или никелевой проволокой, была выше уровня электролита.

Деталь должна подвешиваться в ванне с электролитом таким образом, чтобы ее нижние края были на уровне или чуть ниже нижней кромки анода, иначе эти части детали будут получать избыточный ток и покрытие в этих местах будет не качественным. Расстояние между анодом и катодом (деталью) должно быть не меньше 15-20 см (чем сложнее форма детали, тем дальше рекомендуется располагать анод). 

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ: Катодная плотность тока, при проведении процесса сульфаматного никелирования, в диапазоне 3-9 А/дм2. Температура электролита: 45-60°C. рН электролита: 3.5 — 4.3. Скорость осаждения никелевого покрытия 30-37 мкм/час. Температура электролита, при проведении процесса химического никелирования 80-85* С. рН 5,3-5.6.

Скорость осаждения никеля 12-15 мкм/час. При проведении процесса сульфаматного никелирования, аноды должны быть помещены в чехлы из химически стойкой полипропиленовой или хлориновой ткани. Площадь анодов должна быть в 1.5 раза больше площади катодов (площади деталей и подвесок, опущенных в электролит).

При проведении процесса сульфаматного никелирования необходимо обеспечить перемешивание электролита.

Химическое никелирование — особенности, технология и рекомендации

Технологии металлизации деталей и конструкций широко распространены в разных сферах промышленности и строительства.

Дополнительное покрытие защищает поверхность от внешних повреждений и факторов, которые способствуют полному разрушению материала.

Одним из таких способов обработки является химическое никелирование, прочная пленка которого отличается механической и коррозионной стойкостью и способностью выдерживать температуры порядка 400°С.

Особенности технологии

Наряду с химическим покрытием на основе никеля существуют методы гальванической и электролитической обработки. К особенностям рассматриваемой техники сразу стоит отнести реакцию осаждения.

Она организуется в условиях восстановления никеля на основе гипофосфита натрия в среде солевого раствора с добавлением воды.

В промышленности преимущественно используются технологии химического никелирования с подключением активных кислых и щелочных составов, которые как раз запускают процессы осаждения.

От количества этого вещества будут зависеть и физические качества покрытия.

Удельный вес фосфора может составлять порядка 7,8 г/см3, электрическое сопротивление – 0,60 ом·мм2/м, а температура плавления – от 900 до 1200°.

С помощью операции термообработки в условиях 400° твердость нанесенного покрытия можно увеличить до 1000 кГ/мм2. Вместе с этим возрастет и прочность сцепки заготовки с никельфосфорной структурой.

Что касается сфер применения химического никелирования, то, в отличие от многих альтернативных методик защитной металлизации, оно оптимально подходит для работы с деталями и конструкциями сложной формы. На практике технологию часто применяют в отношении змеевиков и внутренних поверхностей разноформатных труб.

Покрытие наносится равномерно и точно – без зазоров и прочих дефектов защитного слоя. Относительно доступности обработки для разных металлов ограничение касается лишь свинца, олова, кадмия и цинка.

И напротив, никельфосфорное осаждение рекомендуется использовать применительно к черным металлам, алюминию и медным деталям.

Способ никелирования на щелочных растворах

Осаждение в щелочах обеспечивает покрытию высокую механическую стойкость, которая отличается возможностью легкой корректировки и отсутствием негативных факторов наподобие выпадения порошкообразного никеля. Существуют разные рецептуры, которые готовят в зависимости от вида обрабатываемого металла и его назначения. Обычно используется следующий состав раствора для химического никелирования данного типа:

• Лимоннокислотный натрий.
• Гипофосфит натрия.
• Аммоний (хлорированный).
• Никель.

При температуре порядка 80-90° процесс проходит на скорости примерно 9-10 мк/час, при этом осаждение сопровождается активным выделением водорода.

Сама процедура приготовления рецептуры выражается в растворении каждого из вышеназванных ингредиентов в отдельном порядке. Исключением в данном составе химического никелирования станет разве что гипофосфит натрия. Его в объеме порядка 10-20 г/л заливают уже к моменту, когда все остальные компоненты растворены, а температура доведена до оптимального режима.

В остальном особых требований к подготовке процесса осаждения в щелочном растворе не предусматривается. Металлическая заготовка очищается и завешивается без специальной проработки.

Подготовка поверхностей стальных деталей и конструкций к покрытию не имеет выраженных особенностей. В ходе процесса можно корректировать раствор добавлением того же гипофосфита натрия или 25-процентного аммиака.

Во втором случае при условии большого объема ванны аммиак вносится от баллона в газообразном состоянии.

К самому дну емкости погружается резиновая трубка и через нее производится непосредственная подача добавки в непрерывном режиме до нужной консистенции.

Никелирование на кислотных растворах

По сравнению с щелочными средами кислотные характеризуются разнообразием добавок.

Модифицировать основу из гипофосфита и солей никеля можно уксуснокислым натрием, молочной, янтарной и винной кислотой, а также трилоном Б и другими органическими соединениями.

Среди большого количества применяемых рецептур, наибольшей популярностью пользуется следующий раствор для химического никелирования путем кислотного осаждения:

• Гипофосфит натрия.
• Сернокислый никель.
• Углекислотный натрий.

Скорость осаждения будет составлять те же 9-10 мк/час, а водородный показатель корректируется раствором едкого натра 2%. Температура выдерживается строго в пределах 95°, так как ее повышение способно привести к саморазряду никеля с моментальным выпадением осадка. Иногда наблюдается и выплескивание раствора из емкости.

Менять параметры состава относительно концентрации основных его ингредиентов можно только при условии содержания в нем фосфита натрия порядка 50 г/л. В таком состоянии возможно выпадение никельфосфита. Когда параметры раствора достигнут вышеуказанной концентрации, раствор сливается и заменяется новым.

Когда требуется термическая обработка?

Если заготовке нужно обеспечить качества износостойкости и твердости, производится операция термообработки. Увеличение этих свойств обуславливается тем, что в условиях повышения температурного режима происходит выпадение никельфосфорного осадка с последующим формированием нового химического соединения. Оно и способствует повышению твердости в структуре покрытия.

В зависимости от температурного режима происходит изменение микротвердости с разными характеристиками. Причем корреляция вовсе не равномерна относительно повышения или понижения температуры нагрева.

При термообработке в рамках химического никелирования в условиях 200 и 800°, к примеру, показатель микротвердости составит лишь 200 кг/мм2. Максимальное же значение твердости достигается при температурах 400-500°.

В данном режиме можно рассчитывать на обеспечение 1200 кг/мм2.

Также следует иметь в виду, что не для всех металлов и сплавов в принципе допустима термообработка. Например, запрет накладывается на стали и сплавы, которые уже подвергались процедурам закалки и нормализации.

Весь процесс выполняется порядка 45-60 мин только с очищенной от загрязнений заготовкой. Наружная полировка напрямую повлияет и на вероятность получения качественного результата.

Оборудование для выполнения обработки

Для производства данной технологии вовсе не требуются узкоспециализированные и промышленные агрегаты. В домашних условиях химическое никелирование можно организовать в стальной эмалированной ванне или посуде. Иногда опытные мастера применяют для обычных металлических емкостей футеровку, благодаря которой поверхности защищаются от действия кислот и щелочей.

Применительно к емкостям литражом до 50-100 л могут использоваться и вспомогательные эмалированные баки, устойчивые к азотным кислотам.

Что касается самой футеровки, то ее основа готовится из водостойкого универсального клея (например, «Момент» №88) и порошкообразной хромовой окиси. Опять же, в бытовых условиях специализированные порошковые смеси можно заменить наждачными микропорошками.

Для закрепления и обработки нанесенной футеровки потребуется воздушная сушка строительным феном или тепловой пушкой.

Профессиональные же установки химического никелирования не требуют специальной защиты поверхностей и отличаются наличием съемных чехлов.

Покрытия снимаются после каждого сеанса обработки и очищаются отдельно в азотной кислоте.

Главной конструкционной особенностью такого оборудования можно назвать присутствие корзин и подвесок (обычно выполняются из углеродных сталей), которые облегчают манипуляции с мелкими деталями.

Процессы никелирования нержавейки и кислотоупорных металлов

Целью данной операции является увеличение показателей износостойкости и твердости поверхности заготовки, а также обеспечение антикоррозийной защиты. Это стандартная процедура химического никелирования для сталей, прошедших легирование и готовящихся к использованию в агрессивных средах. Особое место в методике покрытия будет иметь подготовка детали.

Для нержавеющих сплавов применяется предварительная доработка в анодной среде на щелочном растворе. Заготовки монтируются на подвесках с подключением внутренних катодов. Завешивание производится в емкости с раствором каустической соды на 15%, а температура электролита при этом составляет 65-70°.

Далее заготовка омывается в проточной холодной воде и декапируется в разбавленной соляной кислоте порядка 10 сек при температуре в 20°. После этого выполняется типовая процедура щелочного осаждения.

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.

Технология никелирования металлокерамики

Для материалов данного вида используется общая методика никелирования ферритов. На этапе подготовки деталь обезжиривается раствором с кальцинированной содой, промывается горячей водой и травится 10-15 мин в спиртовом растворе с добавлением соляной кислоты.

Далее заготовка вновь промывается горячей водой и очищается мягкими абразивами от шлама. Непосредственно перед началом процесса химического никелирования металлокерамика покрывается слоем хлористого палладия. Кисточкой на поверхность наносится раствор с концентрацией 1 г/л.

Процедура повторяется несколько раз и после каждого прохода заготовка сушится.

Для никелирования используют емкость с кислым раствором, в котором содержится хлористый никель (30 г/л), гипофосфит натрия (25 г/л) и янтарнокислый натрий (15 г/л). Температура раствора поддерживается в диапазоне 95-98°, а рекомендуемый водородный коэффициент составляет 4,5-4,8.

После химического никелирования металлокерамическая деталь промывается в горячей воде, а затем кипятится и погружается в пирофосфатный омедненный электролит. В активной химической среде заготовка удерживается до образования слоя в 1-2 мк. Аналогичной обработке также могут подвергаться разные виды керамики, кварцевые элементы, тиконд и термоконд.

В каждом случае обязательными будут процедуры покрытия хлористым палладием, воздушной сушки, погружения в кислотный раствор и кипячение.

Технология никелирования в домашних условиях

Технически организовать операции никелирования можно и без специального оборудования, как уже отмечалось. Например, в гаражных условиях она может выглядеть следующим образом:

• Готовится подходящая по размеру посуда с эмалированным внутренним покрытием.
• Заранее подготовленные сухие реактивы для электролитического раствора в эмалированной емкости смешиваются с водой.
• Полученная смесь кипятится, после чего в нее вносят гипофосфит натрия.
• Заготовка проходит очистку и обезжиривается, а затем погружается в раствор, но без касания поверхностей емкости – то есть дна и стенок.
• Особенности никелирования в домашних условиях заключаются в том, что вся оснастка будет выполняться из подручных материалов. Для того же контроля детали можно предусмотреть специальный кронштейн (обязательно из диэлектрического материала) с зажимом, который нужно будет оставить в стационарном положении на 2-3 ч.
• На вышеуказанное время состав оставляется в кипящем состоянии.
• Когда пройдет технологический период никелирования, деталь извлекается из раствора. Ее необходимо промыть под холодной струей воды, разбавленной в гашеной извести.

В домашних условиях никелировать можно сталь, латунь, алюминий и т.д. Для всех перечисленных металлов следует готовить электролитический раствор с содержанием гипофосфита натрия, сернокислого или хлористого никеля, а также с кислотными включениями. К слову, для ускорения процесса можно внести свинцовую добавку.

Заключение

Существуют разные техники и подходы к выполнению никелирования в активных химических растворах, но применение гипофосфита натрия является наиболее выигрышным методом.

Обуславливается это и минимальным количеством нежелательных осадков, и сочетанием целого набора технико-физических свойств покрытия при толщине порядка 20 мкм. Конечно, химическое никелирование металла сопровождается и определенными рисками образования дефектов.

Особенно это касается высокочувствительного цветмета, но и с такими явлениями можно бороться в рамках единого технологического процесса. Например, специалисты рекомендуют удалять дефектные участки в концентрированной кислотной среде на основе азота при температуре до 35°С.