Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Никелевые покрытия, осажденные в электролитах обычного типа для никелирования, получаются матовыми или полублестящими, поэтому для декоративных целей, а также передпоследующим хромированием эти покрытия необходимо полировать.Для электролитического осаждения никелевых покрытий напрактике применяют кислые растворы, чаще всего сульфатные.Иногда, особенно при осаждении очень твердых покрытий,применяют растворы из хлоридов или из сульфатов с большимсодержанием хлоридов, прежде всего – с хлоридом аммония.Наиболее часто применяемым типом ванны является электролит, содержащий 50…60 г/л Ni (что соответствует 250 г/лсернокислого никеля NiSO4 ⋅ 7H2O). Этот электролит работаетпри повышенной температуре 30…50°С, при pH от 4,0 до 5,5 ипри плотности тока 2…3 А/дм2. Для увеличения скорости осаждения покрытия повышают содержание Ni до 75…90 г/л и ра285ботают при температуре 50…60°С, с плотностью тока4…10 А/дм2.Применение различных составов электролитов для никелирования приведено в таблице 53.Таблица 53Электролиты никелированияСостав электролита, в г/лNiSO4 ⋅ 7H2O, 70-100NaCl, 15-20H3BO3, 15-20NiSO4 ⋅ 7H2O, 140-200Na2SO4 ⋅ 10H2O, 80-160KCl, 20H3BO3, 20Режим работыПримечаниеpH 5,3Раствор не перемешивается20…30 °CDk 0,5…2 A/дм2Электролит с больpH 5,3шой электрической про30…40 °CDk 1,5…2,5 A/дм2 водимостью и рассеивающей способностью.Для нанесения покрытияна детали сложногопрофиляpH 5,3Электролит типаNiSO4 ⋅ 7H2O, 200Уоттса, допускающий50…60 °CNaCl, 45применение более высоDk 2…5 A/дм2H3BO3, 30ких плотностей токаЭлектролит типаpH 5,2…5,8NiSO4 ⋅ 7H2O, 155-280Уоттсас высокой тем50…70°CNiCl2 ⋅ 6H2O, 37-56Dk 1,5…5 A/дм2 пературой для матовыхH3BO3, 25-37мягких покрытийДля осаждения полуpH 2,0NiCl2 ⋅ 6H2O, 250твердых покрытийH3BO3, 2560 °C(твердостьюDk 2…10 A/дм2230…260 HV)pH 5,6…5,9Электролит для осаNiSO4 ⋅ 7H2O, 150ждения твердых покры50…60 °CNH4Cl, 20Dk 2,5…5 A/дм2 тий (твердостьюH3BO3, 25380…500 HV)Электролит для медpH5,6…5,9NiSO4 ⋅ 7H2O, 100ленногоникелирования,NiSO4⋅(NH4)SO4⋅6H2O, 25 свыше 16 °C2пригодныйдля больD0,5…1A/дмNH4Cl, 19kшинства видов сталиH3BO3, 19pH 4,0…5,0Электролит со средNiSO4 ⋅ 7H2O, 250286NiCl2 ⋅ 6H2O, 4540…55 °CH3BO3, 25MgSO4⋅7H2O, 60Dk 2…3 A/дм2ней скоростью осажденияNiCl2⋅6H2O можнозаменить таким же количеством MgCl2⋅6H2OВвиду того, что электролит никелирования имеет кислыйхарактер, следует уделять особое внимание тщательной очисткеповерхности деталей.
Никелевые покрытия, и особенно покрытия, осаждаемые из электролитов блестящего никелирования,требуют тщательного обезжиривания с целью максимальногоустранения опасности отслаивания покрытий. В настоящеевремя на практике применяют почти исключительно двойноеэлектролитическое обезжиривание в горячем растворе (без цианидов), проводимое в двух ваннах при катодном и анодномвключении деталей и при плотности тока не ниже 5 А/дм2.Продолжительность обезжиривания устанавливается в зависимости от степени загрязнения поверхности и чаще всего бываетравной 1-2 минутам. К стали с большим содержанием углерода(свыше 0,35%) или к закаленной стали никелевые и другие покрытия пристают хуже, поэтому такую сталь перед никелированием целесообразно протравливать в растворе 250…1000 г/лсерной кислоты на аноде при плотности тока 10…50 А/дм2 ипри температуре не выше 30°С. Зачастую никелирование осуществляют по медному подслою.
Основной задачей, подлежащей решению при никелировании алюминия и его сплавов, является сцепление покрытия с основой. В данном случае трудности создаются благодаря естественной очень тонкой беспористой окисной пленке, всегда имеющейся на поверхности алюминия и препятствующей прочному сцеплению гальваническогопокрытия с основой. Поэтому поверхность деталей перед нанесением покрытия следует специальным образом подготовить.Для этого на практике применяют два способа. Первый состоитв том, что деталь сначала анодно оксидируют таким образом,чтобы образующаяся окисная пленка была пористой.
Тогдадостигается удовлетворительное сцепление осажденного металлического покрытия с основным металлом через оксиднуюпленку. Этот процесс относительно дорог, и применяют его в287некоторых специальных случаях. Значительно шире применяется более простой способ, состоящий из так называемой цинкатной обработки, при помощи которой на поверхности деталиобразуется тонкая пленочка цинка, обеспечивающая достаточное сцепление осаждаемого затем металлического покрытия.Предварительная обработка поверхности состоит из следующих основных операций:- механическая обработка поверхности;- обезжиривание в растворителе;- очистка в слабом щелочном растворе (около 5 мин при70…80°С);- промывка в горячей воде (60°С);- травление в кислом или щелочном растворе;- промывка в горячей воде (60°);- обработка в азотной кислоте;- двухкратная промывка в холодной воде;- травление в цинкатном растворе (по 2-3 мин) или анодноеоксидирование;- промывка (окунанием) в холодной воде с последующейпромывкой под душем;- нанесение гальванического покрытия.При никелировании нержавеющей стали, например хирургических инструментов, необходимо предварительно удалитьокисную пленку.
Эта операция обычно осуществляется либо в10%-ном растворе серной кислоты, либо в растворе хлористогоникеля и соляной кислоты (NiCl2⋅6H2O – 200 г/л, HCl – 100 г/л),либо в 50%-ном растворе соляной кислоты при нормальнойтемпературе в течение 5-10 мин.Для декоративных целей применяют также черное никелирование деталей, при этом цвет покрытия может менять оттенки от сероватого до сине-черного и черного в зависимости отсостава электролита (табл. 54).Таблица 54Составы электролитов и режимыработы для черного никелирования288Состав электролита, в г/лNiSO4 ⋅ 7H2O, 65NiSO4 ⋅ (NH4)2SO4 ⋅6H2O, 39ZnSO4 ⋅ 7H2O, 33NaCNS, 13Режим работыТемпература 25…35°СDk 0,05…0,15 А/дм2pH 5,8…6,1Продолжительность 20…40 минОкончание табл.
54Состав электролита, в г/лNiSO4 ⋅ (NH4)2SO4 ⋅6H2O, 80ZnSO4 ⋅ 7H2O, 10NaH4CNS, 20As2O3, 15NiSO4 ⋅ (NH4)2SO4 ⋅6H2O, 90ZnSO4 ⋅ 7H2O, 4Na2SO4, 15NaKC4H4O6, 4NiSO4 ⋅ 7H2O, 75NiSO4 ⋅ (NH4)2SO4 ⋅6H2O, 50ZnSO4 ⋅ 7H2O, 40NaH4CNS, 15Режим работыТемпература около 35°СDk 0,05…0,15 А/дм2Напряжение 0,5…0,7ВТемпература около 35°СDk 0,1 А/дм2Напряжение 0,5…0,7ВТемпература 20…35°СDk 0,05…0,1 А/дм2pH 6,0…6,3Продолжительность 20…30 минБлестящие никелевые покрытия осаждаются обычно на механически отполированный медный подслой или на блестящиемедные подслои, осажденные непосредственно из электролита.Осаждение блестящих никелевых покрытий по стали без подслоя возможно только при условии, если поверхность сталиимеет высокую чистоту поверхности, так как блестящее никелевое покрытие копирует все неровности и дефекты поверхности основного металла.
Однако даже при наличии у стальныхдеталей такой поверхности целесообразнее сначала осаждатьдля лучшей адгезии тонкое медное покрытие (1,5…2,5 мк) вщелочном электролите меднения или никелевое покрытие вэлектролите никелирования, сильно подкисленном соляной кислотой. Технологический процесс для блестящего покрытиятакой же, как и при матовом никелировании.Электролиты блестящего никелирования очень чувствительны к металлическим и органическим загрязнениям. Наибо289лее вредным из металлов является медь, даже в небольших количествах, например 0,001 г/л, затем в порядке ослаблениявредного влияния идут цинк, железо и свинец.
Из органическихвеществ вредны разложившиеся блескообразователи, растворенные изоляционные материалы приспособления, недостаточно удаленные остатки подготовительных растворов и т.п. Металлические загрязнения удаляются электролитически, а всеорганические вещества – фильтрацией через плотные салфетки,через активированные угли или через инфузорную глину.Свинцевание распространено в значительно меньшей степени, чем другие гальванические процессы. В последние десятилетия удалось путем использования комплексных соединенийсвинца на основе борофтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот разработать составы растворов для свинцевания, обеспечивающие получение высококачественных покрытий.
Другой причиной, из-за которой до сих пор электролитическое осаждение свинца не находило широкого применения,является его относительно легкая окисляемость, вследствие чего покрытия свинцом имеют некрасивый темный цвет. По этойпричине никогда не применяют свинцовые покрытия для декоративных целей, а применяют их лишь для защиты поверхностиметаллов против воздействия некоторых сред, сильно корродирующих металлы.По своему электрохимическому характеру свинец относитсяк металлам более благородным, чем железо. В местах, где повреждено свинцовое покрытие, стальная основа при воздействии на нее окружающей среды, будет являться анодом образующегося местного элемента свинец-железо; это повлечет засобой быстрое разрушение основного металла.
Скорость этогоразрушения с течением времени уменьшается, так как образующиеся на поверхности продукты коррозии препятствуютсвободному доступу коррозионной среды к основному металлу,если пленка ржавчины не повреждена по какой-либо причине.В последнем случае возможен дальнейший анодный процесс, аследовательно, и дальнейшее разрушение железа.290Свинец, как и большинство других металлов, можно осаждать из кислых и щелочных растворов. В качестве щелочи используется едкое кали или едкий натр. Примером щелочногораствора является электролит, который используется при температуре 80…90°С и плотности тока 1…2 А/дм2 и содержит:Pb(CH3COO)2 – 75 г/л, NaOH – 200 г/л, розин – 3…10 г/л.Борофтористоводородные электролиты приготовляют растворением основной углекислой окиси свинца в смеси фтористоводородной и борной кислот.
При этом образуется растворимая соль – борофтористокислый свинец. При приготовленииэлектролита образуется преимущественно борофтористоводородная кислота:4HF + H3BO3 → HBF4 + 3H2O.При реакции с основным карбонатом свинца образуется борофтористокислый свинец:2PbCO3 ⋅ Pb(OH)2 + 6HBF4 = 3Pb(BF4)2 + 2CO2 + 4H2O.В реакциях этого типа обычно не сохраняются стехиометрические соотношения. Добавляемое количество борной кислоты больше, чем это соответствует реакции получения HBF4; таким образом, целесообразно поддерживать некоторый избытокборной кислоты и в электролите.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
