Никелиране у дома, Строителен портал
Никелът се използва широко в машиностроенето и уредостроенето, както и в различни индустрии. В хранително-вкусовата промишленост никелът измества калаените покрития, а в областта на оптиката се разпространява благодарение на процедурата за черно никелиране. Никелът се нанася върху части от цветни метали и стомана за повишаване на устойчивостта на продуктите към механично износване и защита срещу корозия. Наличието на фосфор в никела прави филма близък по твърдост до хромния филм!
Съдържание:
Процедура за никелиране
Никелирането е нанасянето върху повърхността на част от никеловото покритие, което обикновено има дебелина от 1 до 50 микрона. Никеловите покрития са лъскави или матово черни, но независимо от това осигуряват надеждна защита на метала в агресивни среди (киселини, основи) и при повишени температури.
Преди процеса на никелиране продуктът трябва да бъде подготвен. Обработва се с шкурка за отстраняване на оксидния филм, избърсва се с четка, измива се с вода, обезмаслява се в горещ разтвор на сода и се измива отново. Никеловите покрития са склонни да губят първоначалния си блясък с течение на времето, така че те често покриват слоя никел с по-стабилен слой хром.
Никелът, нанесен директно върху стоманата, е катоден и защитава материала чисто механично. Прекъсването на защитното покритие допринася за образуването на корозионни двойки, в които стоманата действа като разтворим електрод. В резултат на това под покритието се образува корозия, която разрушава стоманената основа и провокира отлепване на никеловото покритие. За да се предотврати това, металът винаги трябва да бъде покрит с дебел слой никел.
Никеловите покрития могат да се нанасят върху желязо, мед, техните сплави, както и волфрам, титан и други метали. Метали като олово, кадмий, калай, олово, антимон и бисмут не могат да бъдат покрити с химическо никелиране. При никелиране на стоманени продукти е обичайно да се прилага меден подслой.
Никеловите покрития се използват в различни индустрии за специални, защитни и декоративни цели, а също и като подслой. Технологията за никелиране се използва за възстановяване на износени авточасти и машинни части, покритие на химическо оборудване, медицински инструменти, измервателни уреди, предмети от бита, части, които работят с леки натоварвания при сухо триене или излагане на силни основи.
Видове никелиране
В практиката са известни два вида никелиране - електролитно и химично. Последният метод е малко по-скъп от електролитния, но е в състояние да осигури възможност за създаване на покритие с еднакво качество и дебелина върху всякакви повърхности, ако е изпълнено условието за достъп до тях от разтвора.
електролитно никелиране
Електролитните покрития се характеризират с известна порьозност, в зависимост от задълбочеността на подготовката на основата и дебелината на защитното покритие. За да се организира висококачествена защита от корозия, е необходимо пълно отсъствие на пори, за това е обичайно металната част да се покрие предварително с мед или да се нанесе многослойно покритие, което е по-надеждно от един слой дори при еднаква дебелина.
За да направите това, трябва да подготвите електролит. Вземете 30 грама никелов сулфат, 3,5 грама никелов хлорид и 3 грама борна киселина на 100 милилитра вода, изсипете този електролит в контейнер. Изисква никелиране на стомана или медникелови аноди, които трябва да се спуснат в електролита.
Една част трябва да бъде окачена на тел между никелови електроди. Проводниците, идващи от никеловите плочи, трябва да бъдат свързани заедно. Частите са свързани към отрицателния полюс на източника на ток, а проводниците към положителния. След това трябва да включите реостат във веригата, за да регулирате тока и милиамперметър. Изберете източник на постоянен ток с напрежение 6V или по-малко.
Токът трябва да бъде включен за около двадесет минути. След това частта трябва да бъде извадена, измита и изсушена. Продуктът е покрит с матов слой сивкав никел. За да стане защитното покритие блестящо, то трябва да бъде полирано. Въпреки това, когато работите, помнете значителните недостатъци на електролитното никелиране у дома - неравномерно отлагане върху релефната повърхност на никел и невъзможността за покриване на дълбоки и тесни отвори, както и кухини.
Химично никелиране
В допълнение към електролитния метод може да се използва друг много прост метод за покриване на желязо или полирана стомана с тънък, но здрав слой никел. Обичайно е да се вземе 10% разтвор на цинков хлорид и постепенно да се добави към разтвор на никелов сулфат, докато течността стане ярко зелена. След това течността трябва да се загрее до кипене, по-добре е да използвате порцеланов съд за това.
В този случай се появява характерна мътност, но тя няма ефект върху процеса на никелиране на части. Когато доведете течността до кипене, трябва да спуснете в нея предмета, който ще никелирате. Предварително почистете частта и обезмаслете. Продуктът трябва да ври в разтвора за около час, добавяйте дестилирана вода от време на време, докато се изпарява.
Ако тизабележите по време на кипене, че течността е променила цвета си от ярко зелено до бледозелено, тогава трябва да добавите малко никелов сулфат, за да получите оригиналния цвят. След определеното време извадете продукта от разтвора, изплакнете с вода, в която е разтворен малко тебешир, и подсушете добре. Стомана или полирано желязо, покрито в подобен процес на никелиране, това защитно покритие се държи много добре.
Процедурата за химическо никелиране се основава на реакцията на редукция на никел от воден разтвор на неговите соли с помощта на натриев хипофосфит и други химични реагенти. Разтворите, които се използват за химическо никелиране, са киселинни с ниво на рН 4-6,5 и алкални с рН стойност над 6,5.
Препоръчително е да се използват киселинни разтвори за покриване на черни метали, месинг и мед. Алкалните са предназначени за неръждаеми стомани. Киселинният разтвор, в сравнение с алкалния разтвор, дава по-гладка повърхност на полираната част. Друга важна характеристика на киселинните разтвори е по-малката вероятност от саморазреждане при превишаване на прага на работната температура. Алкалните разтвори гарантират по-надеждна адхезия на никеловия филм към основния метал.
Всички водни разтвори за никелиране, направени сами, са универсални, тоест подходящи за всички метали. За химическо никелиране се използва дестилирана вода, но можете да използвате и кондензат от домашен хладилник. Химическите реактиви се вписват чисти - с обозначението на етикета "H".
Последователността на приготвяне на разтвора е следната. Всички химически реагенти, с изключение на натриевия хипофосфит, трябва да се разтворят във вода с емайлирани съдове. След това загрейте разтвора до работна температура, разтворете натриевия хипофосфит ипоставете частите в разтвора. С един литър от разтвора е възможно да се никелират части с повърхност до 2 dm2.
Черни покрития
Черните никелови покрития се използват за специални и декоративни цели. Техните защитни свойства са много ниски, така че е обичайно да се прилагат върху подслой от обикновен никел, цинк или кадмий. Стоманените продукти трябва първо да бъдат поцинковани, а медта и месингът трябва да бъдат никелирани.
Черното никелиране е твърдо, но крехко, особено когато е дебело. На практика те се спират на дебелина от 2 микрона. Никелова баня за такива покрития, като правило, съдържа голямо количество тиоцианат и цинк. Почти половината никел присъства в покритието, докато останалите 50% са сяра, азот, цинк и въглерод.
Бани от черен никел от алуминий или стомана обикновено се приготвят чрез разтваряне на всички компоненти в топла вода и филтриране с филтърна хартия. Ако възникнат трудности по време на разтварянето на борна киселина, тя се разтваря отделно във вода, която се нагрява до 70 градуса по Целзий. Постигането на наситено черно зависи от избора на правилната стойност на текущата плътност.
Бани с никелово покритие
Анодите в присъствието на хлориди се разтварят в достатъчни количества за нормалното протичане на процеса на медно или алуминиево никелиране. Хлоридите повишават проводимостта на ваната и нейното функциониране при замърсяване с цинк. Борната киселина помага за поддържане на pH на определено ниво. Ефективността на това действие зависи до голяма степен от концентрацията на борна киселина.
Като хлорид може да се използва натриев, цинков или магнезиев хлорид. Широко използвани са сулфатните вани на Watts, които съдържат катодобавки проводими соли, които повишават електрическата проводимост на ваните и подобряват външния вид на защитните покрития. Най-използваният сред тези соли е магнезиевият сулфат (около 30 грама на литър).
Най-често се въвежда никелов сулфат в концентрация около 250-350 грама на литър. Напоследък се наблюдава тенденция към ограничаване на никеловия сулфат - по-малко от 200 g / l, което спомага за значително намаляване на загубите на разтвор.
Концентрацията на борна киселина е 25-40 грама на литър. Под 25 g/l има повишена склонност към бързо алкализиране на ваната. И превишаването на допустимото ниво се счита за неблагоприятно поради възможната кристализация на борна киселина и утаяването на кристали по стените на никеловата баня и анодите.
Баня с никел работи в различни температурни диапазони. Въпреки това, никелирането у дома рядко се използва при стайна температура. Никелът често се отлепва от покритията, нанесени в студени вани, така че ваната трябва да се загрее до поне 30 градуса по Целзий. Плътността на тока се избира експериментално, така че покритието да не гори.
Натриевата баня работи надеждно в широк диапазон на pH. Преди това pH се поддържаше на ниво 5,4-5,8, мотивирано от по-малко агресивност и по-високи покривни способности на ваната. Високите стойности на pH обаче провокират значително увеличаване на напреженията в никеловото покритие. Следователно в повечето бани pH е 3,5-4,5.
Тънкостите на никелирането
Адхезията на никеловия филм към метала е сравнително ниска. Този проблем може да бъде решен чрез термична обработка на никелови филми. Процедурата на нискотемпературна дифузия се състои в нагряване на никелирани продукти до температура от 400 градуса по Целзий и задържане на частите за един час при товатемпература.
Но не забравяйте, че ако никелираните части са били закалени (куки за риба, ножове и пружини), тогава при температура от 400 градуса те могат да бъдат освободени, губейки твърдост - основното им качество. Следователно нискотемпературната дифузия в такава ситуация се извършва при температура около 270-300 градуса с експозиция до 3 часа. Такава топлинна обработка може също така да увеличи твърдостта на никеловото покритие.
Съвременните вани с никел изискват специално оборудване за никелиране и разбъркване на водния разтвор, за да се интензифицира процесът на никелиране и да се намали рискът от питинг - образуване на малки вдлъбнатини в покритието. Разбъркването на банята след нея води до необходимост от непрекъснато филтриране за отстраняване на замърсителите.
Разбъркването с подвижен катоден прът не е толкова ефективно, колкото използването на сгъстен въздух за тази цел и, наред с други неща, изисква специална съставка, която елиминира образуването на пяна.
Отстраняване на никелиране
Никеловите покрития върху стоманата обикновено се отстраняват във вани с разредена сярна киселина. Към 20 л студена вода се добавят на порции 30 л концентрирана сярна киселина при непрекъснато разбъркване. Контролирайте температурата да не надвишава 60 градуса по Целзий. След охлаждане до стайна температура на банята, нейната плътност трябва да достигне 1,63.
За да се намали рискът от засяване на материала, от който е направен субстратът, глицеринът се добавя към ваната в количество от 50 грама на литър. Ваните обикновено са изработени от винилова пластмаса. Продуктите се окачват на средния прът, който е свързан към плюса на източника на ток. Пръчките, върху които са фиксирани оловните листове, са свързани към минуса на източника на ток.
Внимавайтака че температурата на банята да не надвишава 30 градуса, тъй като горещият разтвор действа агресивно върху основата. Плътността на тока трябва да бъде 4 A / dm2, но се допуска промяна на напрежението от 5-6 волта.
Добавете концентрирана сярна киселина след определено време, за да поддържате плътността 1,63. За да предотвратите разреждане на ваната, потопете предметите във ваната след предварително изсушаване. Контролът на процеса не е труден, тъй като плътността на тока рязко пада в момента на отстраняване на никела.
По този начин никелирането е най-популярният процес на галванопластика. Никелирането се отличава със своята твърдост, висока устойчивост на корозия, разумна цена на никелирането, добра отразяваща способност и електрическо съпротивление.