Теоретические основы процесса никелирования - Серебрение алюминиевых деталей
Никель относится к электроотрицательным металлам, но в обычных атмосферных условиях из-за сильной склонности к пассивированию он длительное время сохраняет свой блеск. Никель защищает железо при отсутствии пор, так как в гальванической паре никель-железо он является катодным покрытием.
Для уменьшения пористости никелевого покрытия на стали осаждают сначала слой меди, а затем - уже никелевое покрытие, а также применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. Уменьшение пористости в таких случаях объясняется тем, что поры одного слоя не совпадают с порами другого слоя. Никелированные детали лучше противостоят истиранию, чем покрытые медью, так как электролитический никель в 2-3 раза тверже меди и латуни. Никелирование широко применяется в гальванотехнике не только для защитно-декоративной отделки изделий, но и для защиты химической аппаратуры от действия щелочных растворов, в полиграфическом производстве - для повышения поверхностной твердости и сопротивления износа гартовых стереотипов и клише, а также в гальванопластике. При электролизе на катоде происходит разряд ионов никеля и ионов водорода по реакциям:
Ni2+ + 2з > Ni 2H - + 2з > H2 (17)
Таким образом, выход по току при электроосаждении никеля не 100 % - ный, так как часть тока тратится на выделение водорода. Основным компонентом никелевых электролитов является сернокислый или хлористый никель. Для повышения электропроводности в электролит иногда вводят сернокислый натрий или магний. Важным компонентом этого электролита является также борная кислота, которая выполняет функцию буферной добавки, поддерживающей постоянной кислотность электролита. Рабочий интервал кислотности лежит в пределах рН 3,5 - 5,5. При меньшем значении рН выход по току сильно падает и, наряду с никелем, интенсивно выделяется водород. При увеличении рН возможно выпадение из раствора гидроокиси никеля. Иногда в электролит вводят фториды, которые способствуют регулированию концентрации водородных ионов в электролите и предупреждают образование анодного шлама.
В качестве материала анода используется чистый никель. При растворении никелевого анода может происходить его пассивирование, в результате чего он перестает растворяться, а на аноде выделяется кислород. Вследствие этого происходит уменьшение концентрации ионов никеля в электролите и увеличение концентрации ионов водорода, что приводит к падению катодного выхода по току и ухудшению качества покрытия. Для предупреждения пассивирования анодов в никелевый электролит вводят активаторы - ионы хлора в виде солей NaCl, KCl, NiCl2.
Для устранения неравномерного растворения никелевых анодов их легируют серой в пределах 0,0002 - 0,01 %. Депассивирующее действие серы сохраняется при наличии в никелевых анодах углерода или кислорода в концентрации, необходимой для получения плотного слитка (0,1 - 0,3%). Такие непассивирующиеся аноды изготавливаются путем литья или вальцовки.
Никелевые аноды изготовляются в виде полос овального и прямоугольного сечений. Размеры анодов овального сечения должны составлять: большая и малая оси овала - 80Ч35 мм, длина - 400 - 1200 мм. Аноды прямоугольного сечения имеют следующие размеры (мм): толщину - 4 - 12, ширину - 100 - 600, длину - 400 - 2000.
Во избежание загрязнения электролита анодным шламом никелевые аноды помещают в чехлы из ткани "хлорин" или "бельтинг", предварительно обработанные в 2-10% - ном растворе соляной кислоты. Все компоненты растворяют отдельно, фильтруют или декантируют и сливают в ванну никелирования. Затем ванну доливают водой до расчетного уровня, проверяют рН и электролит приготовлен. Наиболее применяемый электролит имеет следующие состав (г/л) и режим работы:
Сернокислый никель (кристаллогидрат) 250 - 300
Сернокислый магний 50 - 60
Борная кислота 25 - 30
Хлористый натрий 3 - 5
Фтористый натрий 2 - 3
Температура,°С 30 - 40
Плотность тока, А/дм2 2 - 4
РН 3 - 5
При использовании электролитов, содержащих фтористый натрий, непрерывное фильтрование затрудняется засорением фильтровальной ткани коллоидными сгустками фторидов. Для устранения этого явления необходимо поддерживать возможно более низкое значение рН или вводить фтористые соединения в виде борфтористоводородных солей. Указанный электролит устойчив в работе и при правильной эксплуатации и систематической очистке от вредных примесей может использоваться в течение нескольких лет без замены.
Никелевый сернокислый электролит очень чувствителен к примесям. Так, присутствие железа в электролите приводит к отслаиванию и растрескиванию покрытия. При наличии некоторых органических соединений никелевое покрытие становится хрупким. Примеси цинка и меди вызывают образование пятнистых темно-серых и черных осадков никеля. Допустимая концентрация металлов-примесей в электролите следующая: Fе2+ - 0,1г/л; Сu2+ - 0,02 г/л; Zn2+ - 0,01 г/л и Рb2+ - 0,007 г/л. Удаление примесей железа, меди и цинка осуществляется обычно подщелачиванием электролита карбонатом или гидроокисью никеля до рН 6,2 - 6,3 с последующим нагревом электролита до температуры кипения.
Для никелирования характерно явление, называемое питтингом. При определенных условиях электролиза пузырьки газообразного водорода задерживаются на катодной поверхности, прилипают к ней и в этих местах становится невозможным дальнейший разряд ионов никеля. На покрытии образуются ямки или "водородные макропоры", которые хорошо видны невооруженным глазом или через лупу. Осадок теряет декоративный вид, и уменьшается стойкость против коррозии.
Прилипанию пузырьков водорода к катоду способствуют все вещества, попадающие в электролит и увеличивающие поверхностное натяжение. Отрицательное влияние оказывают коллоидальная гидроокись железа, многие органические вещества. В целях борьбы с питтингом прибегают к веществам, понижающим поверхностное натяжение - антипиттинговым, или смачивающим добавкам, которые помогают отрываться пузырькам водорода от металла. К таким веществам относятся жидкость "Прогресс", лаурилсульфат натрия, сульфирол-8 в концентрации от 0,005 до 0,1 г/л. Применение более высоких концентраций этих добавок вызывает хрупкость осадков, увеличивает пенообразование.
Для уменьшения питтинга рекомендуются качание катодных штанг со встряхиванием (30-60 раз в минуту), барботаж сжатым воздухом, предварительно очищенным от масла.
В мировой гальванотехнике 80 % никелевых электролитических покрытий получают непосредственно из ванн блестящего никелирования.
Главными преимуществами при получении блестящих никелевых покрытий являются экономия никеля, устранение трудоемкой, ручной и вредной механической операции (полирования), снижение расхода электроэнергии и возможность ведения непрерывного технологического процесса при нанесении многослойных покрытий.
Наиболее усовершенствованным электролитом блестящего никелирования является электролит следующего состава (г/л) и режима работы:
Сернокислый никель (кристаллогидрат) 260 - 300
Хлористый никель (кристаллогидрат) 40 - 60
Борная кислота 30 - 40
1,4-Бутиндиол (100% - ный) 0,12 - 2,0
Сахарин 1,5 - 2,0
Фталимид 0,08 - 0,12
РН 3,5 - 5,0
Температура,°С 55 - 65
Катодная плотность тока, А/дм2 2 - 8
В электролит наряду со смачивающей и блескообразующей добавками вводят так называемые выравнивающие добавки. Положительное истинное выравнивание или сглаживание микропрофиля поверхности в процессе осаждения никеля происходит в тех случаях, когда в микроуглублениях стальной детали осаждается больше никеля, чем на микровыступах.
Заметное выравнивание наблюдается только при введении в никелевые электролиты добавок специальных веществ. Для предотвращения питтинга рекомендуется вводить сульфирол-8 (0,2 - 0,8 г/л) и лаурилсульфат натрия (0,1 - 0,5 г/л). Блескообразующей и выравнивающей добавкой является 1,4-бутиндиол, который совместно с сахарином придает интенсивный блеск осадкам и способствует получению осадков с высокой твердостью и пластичностью в широком диапазоне катодных плотностей тока.
Фталимид в сочетании с бутиндиолом увеличивает выравнивающую способность электролита и расширяет диапазон плотностей тока для получения качественных блестящих никелевых покрытий.
Никелевые электролиты чувствительны к понижению температуры и при снижении ее до +10°С непригодны для эксплуатации. Для повышения качества покрытий и ускорения процесса ванны оснащаются автоматическими устройствами для покачивания катодных штанг или для непрерывного перемешивания и фильтрования.
Систематически корректируется рН электролита. Корректирование осуществляют добавлением 3 % - ного раствора NaOH или Н2SO4 при интенсивном перемешивании электролита в течение 30 - 40 мин после корректирования. Определение рН с высокой степенью точности производят потенциометрически со стеклянным электродом. Менее точный, но более быстрый метод определения рН существует с помощью индикаторных бумаг.
Высокопроизводительными никелевыми электролитами являются сульфаминовокислые растворы, при работе с которыми можно применять высокие рабочие плотности тока (до 40 А/дм2) благодаря высокой растворимости сульфамата никеля в воде. Сульфаминовокислые электролиты применяются для нанесения толстых осадков никеля, так как эти покрытия отличаются низкими внутренними напряжениями.
Наиболее применяемый сульфаминовокислый электролит имеет следующий состав (г/л) и режим работы:
Сульфаминовокислый никель 300 - 400
Хлористый никель 12 - 15
Борная кислота 25 - 40
Лаурилсульфат натрия 0,01 - 1,0
Катодная плотность тока, А/дм2 5 - 12
Температура,°С 18 - 50
Похожие статьи
-
Теоретические основы процесса меднения - Серебрение алюминиевых деталей
Медные покрытия обычно не применяются как самостоятельные электролитические покрытия ни для защиты стальных деталей от коррозии, ни для декоративной цели...
-
Теоретические основы процесса серебрения Серебрение применяется для защитно-декоративных целей (ювелирные изделия, столовые приборы, музыкальные...
-
Характеристика обрабатываемых деталей. Обоснование вида и толщины покрытий Серебро широко применяется в гальванотехнике. Серебро - ковкий, пластичный...
-
Введение - Серебрение алюминиевых деталей
Металлические покрытия с каждым годом находят все более широкое и разностороннее применение в промышленности. Это связано с изменением условий...
-
Физический способ состоит в термическом испарении и конденсации под специальным колпаком в вакууме наносимого вещества или его катодном распылении на...
-
Резьбовые цоколи являются наиболее массовым типом цоколей для ламп накаливания общего назначения. Корпус резьбового цоколя чаще всего изготавливают из...
-
РАСШИФРОВКА МАРКИ СТАЛИ - Разработка технологического процесса термической обработки детали
Сталь марки 18Х2Н4ВА : хромоникелевая конструкционная легированная сталь с содержанием углерода 0,18%, до 2% хрома, 4 % никеля и 1% ванадия....
-
Грохочение, Основные понятия и назначение грохочения - Основы процесса грохочения
Основные понятия и назначение грохочения Грохочение - процесс разделения сыпучего зернистого материала на продукты различной крупности (классы) с помощью...
-
Маршрутная технология процесса изготовления деталей - Ремонт токарного станка
Выбор заготовки: при выборе заготовки для механической обработки заменяемой детали нужно учитывать технические требования, предъявляемые к детали....
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Получение сульфата аммония основано на поглощении аммиака из коксового газа раствором серной кислоты и протекании реакции нейтрализации....
-
Место и роль планирования в управлении производством на предприятиях АПК Агропромышленный комплекс России - один из наиболее крупных и важных секторов...
-
Для разработки процесса изготовления какой-либо оптической детали необходимо иметь чертеж оптической детали, содержащий все требования к детали, чертеж...
-
Производственный процесс -- понятие более широкое, включающее в себя кроме технологического процесса все другие вспомогательные процессы, подготовку...
-
Резьбовые цоколи являются наиболее массовым типом цоколей для ламп накаливания общего назначения. Корпус резьбового цоколя чаще всего изготавливают из...
-
Маршрутная технология процесса восстановления деталей - Ремонт токарного станка
Разработка технологического процесса восстановления изношенной детали состоит из следующих этапов: 1) изучение исходных данных. 2) выбор базовых...
-
В ходе выполнения курсового проекта были найдены 12 альтернативных вариантов производственной структуры поточной линии и рассчитаны их основные...
-
Таблица 4 - Режимы термообработки Операция T, °С Охлаждающая среда HRC Цементация 930 Охлаждение медленное в колодцах или ящиках Закалка 820 - 840...
-
Т. к. партия изготовляемых деталей составляет 400шт. Производство не крупносерийное; материал детали не литейная сталь, в исключительных случаях...
-
Сплавы на основе системы алюминий - кремний Сплавы Al - Si являются наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами. Это связано с хорошим...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Производство чугуна - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Материалы, применяемые в доменном производстве Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо и флюсы. Железные руды Содержат...
-
Мороженое обладает высокой пищевой ценностью. Оно содержит молочный жир, белки, углеводы, минеральные вещества и витамины, легко усваивается организмом....
-
При конструировании, изготовлении и сборке оптических деталей большое значение имеют базовые поверхности или сокращенно базы. Базами называют...
-
Запрессовка детали специальными прессами - Характеристика рабочих процессов газотурбинной установки
Осуществление прессовых посадок основано на запрессовке сопрягаемых поверхностей деталей при одинаковой температуре для обеих деталей, либо при...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Нанесение металлических покрытий, Никелирование - Технологические советы
Химическое покрытие одних металлов другими подкупает простотой технологического процесса. Действительно, если, например, необходимо химически...
-
Агрегат электролитического лужения (линия лужения) АЭЛ-1200/III предназначен для нанесения на поверхность стальной холоднокатаной полосы олова...
-
Самой распространенной оптической деталью является линза (от немецкого слова "линзе" - чечевица). Линзой называют оптическую деталь, ограниченную двумя...
-
В настоящее время первичным звеном сложных производственных систем крупных предприятий является поточное производство - форма организации производства,...
-
Показатели надежности Требуемый уровень надежности технических объектов в процессе эксплуатации осуществляется путем проведения комплекса...
-
Физико-химические основы переработки пластмасс - Изготовление деталей из пластмасс
В основе процессов переработки пластмасс находятся физические и физико-химические процессы структурообразования и формования: 1) нагревание, плавление,...
-
Для анализа кристаллизационного процесса был выполнен ДТА сплавов системы Al - Si с содержанием Si: 0.25, 0.5, 1.0, 3.0 и 5.0 %. Основные параметры...
-
Т. к производство крупносерийное и деталь зубчатое колесо с большой разницей в диаметре, заготовку рационально получать штамповкой на...
-
Классификация детали по схеме класс - подкласс - группа - тип Для правильного решения задач ориентирования существенное значение имеет классификация...
-
Размерные цепи и их уравнения Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит: [A] = IAI, (3.1) Где...
-
Так как размерный анализ имеет большую трудоемкость выполнения, то применять его целесообразно при методе достижения точности с помощью настроенного...
-
Обоснование технологического маршрута изготовления детали. План изготовления детали Задача раздела - разработать оптимальный технологический маршрут, т....
-
Схема размещения технологического оборудования - это расположение технологического оборудования и рабочих мест на производственной площади. В курсовом...
-
Наименование детали - фланец. Назначение детали - деталь служит для образования разъемных соединений труб. Обозначение материала детали - сталь 45 ГОСТ...
Теоретические основы процесса никелирования - Серебрение алюминиевых деталей