Kemiallinen nikkelipinnoitus – ominaisuuksia, tekniikkaa ja suosituksia

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Osien ja rakenteiden metallointitekniikat ovat yleisiä teollisuuden ja rakentamisen eri aloilla. Lisäpinnoite suojaa pintaa ulkoisilta vaurioilta ja tekijöiltä, jotka vaikuttavat materiaalin täydelliseen tuhoutumiseen. Yksi tällainen käsittely on sähkötön nikkelipinnoitus, jossa on kestävä kalvo, joka on mekaanisesti ja korroosionkestävä ja kestää noin 400 °C:n lämpötiloja.

Teknologiset ominaisuudet

Nikkelipohjaisen kemiallisen pinnoituksen lisäksi on olemassa galvanointi- ja galvanointimenetelmiä. Saostumisreaktio tulee välittömästi liittää tarkasteltavan tekniikan ominaisuuksiin. Se järjestetään nikkelin pelkistysolosuhteissa natriumhypofosfiitin perusteella suolaliuoksessa, johon on lisätty vettä. Teollisuudessa liitännässä käytetään pääasiassa kemiallisia nikkelipinnoitustekniikoitaaktiivisia happamia ja emäksisiä yhdisteitä, jotka vain käynnistävät saostumisprosessit. Tällä tavalla käsitelty pinnoite saa kiiltävän metalloidun ulkonäön, jonka rakenne on nikkelin ja fosforin yhdistetty seos. Teknologialla, joka on valmistettu koostumuksen viimeisen aineen läsnäolosta, on alhaisemmat fysikaaliset ja kemialliset indikaattorit. Happo- ja emäksiset liuokset voivat antaa erilaisia fosforipitoisuuden kertoimia - ensimmäinen jopa 10 % ja toinen - noin 5-6 %.

Pinnoitteen fysikaaliset ominaisuudet riippuvat myös tämän aineen määrästä. Fosforin ominaispaino voi olla noin 7,8 g/cm3, sähkövastus on 0,60 ohm mm2/m ja sulamispiste 900 - 1200°. Lämpökäsittelyllä 400°:ssa kerrostetun pinnoitteen kovuus voidaan nostaa jopa 1000 kg/mm2. Samalla myös nikkeli-fosforirakenteen omaavan työkappaleen adheesiolujuus kasvaa.

Mitä tulee kemialliseen nikkelointiin, toisin kuin monet muut suojapinnoitusmenetelmät, se soveltuu parhaiten monimutkaisten osien ja rakenteiden käsittelyyn. Käytännössä tekniikkaa sovelletaan usein monimuotoisten putkien keloihin ja sisäpintoihin. Pinnoite levitetään tasaisesti ja tarkasti - ilman rakoja ja muita suojakerroksen vikoja. Mitä tulee eri metallien käsittelyn saatavuuteen, rajoitus koskee vain lyijyä, tinaa, kadmiumia ja sinkkiä. Sitä vastoin nikkelifosforipinnoitusta suositellaan rautametallien, alumiinin jakupariosat.

Nikkelipinnoitusmenetelmä alkalisissa liuoksissa

Alkalisaostus antaa pinnoitteelle korkean mekaanisen kestävyyden, jolle on ominaista helppo säätömahdollisuus ja negatiivisten tekijöiden, kuten nikkelijauheen saostumisen, puuttuminen. On olemassa erilaisia reseptejä, jotka valmistetaan käsiteltävän metallin tyypistä ja sen tarkoituksesta riippuen. Tämän tyyppisen kemiallisen nikkelipinnoitusliuoksen koostumusta käytetään yleensä seuraavasti:

• Natriumsitruunahappo.
• Natriumhypofosfiitti.
• Ammonium (kloorattu).
• Nikkeli.

Noin 80-90°:n lämpötilassa prosessi tapahtuu nopeudella noin 9-10 mikronia/tunti, kun taas laskeutumiseen liittyy aktiivista vedyn kehittymistä.

Reseptin valmistusmenettely ilmaistaan kunkin edellä mainitun ainesosan liukenemisena erillisessä järjestyksessä. Ainoa poikkeus tässä kemiallisen nikkelipinnoituksen koostumuksessa on natriumhypofosfiitti. Se kaadetaan tilavuuteen noin 10-20 g / l siihen mennessä, kun kaikki muut komponentit ovat liuenneet ja lämpötila saatetaan optimaaliseen tilaan.

Muuten emäksisessä liuoksessa tapahtuvan pinnoitusprosessin valmistelulle ei ole erityisiä vaatimuksia. Metalliaihio puhdistetaan ja ripustetaan ilman erityiskäsittelyä.

Teräsosien ja -rakenteiden pintojen valmistelussa pinnoitusta varten ei ole korostuneita piirteitä. Prosessin aikana voit säätää liuosta lisäämällä samaa natriumhypofosfiittia tai25 % ammoniakkia. Toisessa tapauksessa suuren kylvyn tilavuuden olosuhteissa ammoniakkia syötetään sylinteristä kaasumaisessa tilassa. Säiliön aivan pohjaan upotetaan kumiputki ja lisäaine syötetään suoraan sen läpi jatkuvassa tilassa haluttuun sakeuteen.

Nikkelipinnoitus happoliuoksilla

Alkalisiin väliaineisiin verrattuna happamille väliaineille on tunnusomaista useat lisäaineet. Hypofosfiitti- ja nikkelisuolojen emästä voidaan modifioida natriumasetaatilla, maito-, meripihka- ja viinihapolla sekä Trilon B:llä ja muilla orgaanisilla yhdisteillä. Useiden käytettyjen formulaatioiden joukossa suosituin ratkaisu kemialliseen nikkelointiin happopinnoituksella:

• Natriumhypofosfiitti.
• Nikkelisulfaatti.
• Natriumkarbonaatti.

Saostusnopeus on sama 9-10 mikronia/tunti, ja pH-arvo korjataan 2-prosenttisella natriumhydroksidiliuoksella. Lämpötila pidetään tiukasti 95 °:ssa, koska sen nousu voi johtaa nikkelin itsestään purkautumiseen välittömällä saostumalla. Joskus havaitaan myös liuoksen roiskumista säiliöstä.

Koostumuksen parametreja on mahdollista muuttaa suhteessa sen pääaineosien pitoisuuteen vain, jos natriumfosfiittipitoisuus on noin 50 g/l. Tässä tilassa nikkelifosfiitin saostuminen on mahdollista. Kun liuoksen parametrit saavuttavat yllä olevan pitoisuuden, liuos tyhjennetään ja korvataan uudella.

Kun lämpöäkäsitellään?

Jos työkappaleen on varmistettava kulutuskestävyyden ja kovuuden laatu, suoritetaan lämpökäsittely. Näiden ominaisuuksien lisääntyminen johtuu siitä, että lämpötilan nousun olosuhteissa tapahtuu nikkeli-fosforisaostumista, jonka jälkeen muodostuu uusi kemiallinen yhdiste. Se lisää pinnoitteen rakenteen kovuutta.

Lämpötilasta riippuen mikrokovuus muuttuu eri ominaisuuksilla. Lisäksi korrelaatio ei ole lainkaan tasainen kuumennuslämpötilan nousun tai laskun suhteen. Esimerkiksi lämpökäsittelyssä kemiallisessa nikkelipinnoituksessa 200 ja 800°:ssa mikrokovuusindeksi on vain 200 kg/mm2. Kovuuden maksimiarvo saavutetaan 400-500° lämpötiloissa. Tässä tilassa voit luottaa 1200 kg/mm2.

On myös pidettävä mielessä, että kaikki metallit ja seokset eivät periaatteessa ole hyväksyttäviä lämpökäsittelyjä. Kielto koskee esimerkiksi teräksiä ja seoksia, jotka ovat jo läpikäyneet karkaisu- ja normalisointimenettelyt. Tähän lisätään se, että lämpökäsittely ilmassa voi myötävaikuttaa kullankeltaisesta violettiin muuttuvan sävyn muodostumiseen. Lämpötilan laskeminen 350 asteeseen auttaa minimoimaan tällaiset tekijät. Koko prosessi suoritetaan luokkaa 45-60 minuuttia vain työkappaleen ollessa puhdistettu epäpuhtauksista. Ulkoinen kiillotus vaikuttaa suoraan laadukkaan tuloksen todennäköisyyteen.

Prosessointilaitteet

TuottoonTämä tekniikka ei vaadi pitkälle erikoistuneita ja teollisia yksiköitä. Kotona kemiallinen nikkelipinnoitus voidaan järjestää emaloituun teräskylpyyn tai -astiaan. Joskus kokeneet käsityöläiset käyttävät tavallisiin metalliastioihin vuorausta, jonka ansiosta pinnat ovat suojassa happojen ja emästen vaikutukselta.

50-100 litran tilavuuteen asti voidaan käyttää myös emaloituja lisäsäiliöitä, jotka kestävät typpihappoa. Mitä tulee itse vuoraukseen, sen pohja on valmistettu vedenpitävästä yleisliimasta (esimerkiksi "Moment" nro 88) ja jauhemaisesta kromioksidista. Jälleen kotona erikoistuneet jauheseokset voidaan korvata hiomamikrojauheilla. Levitetyn vuorauksen kiinnittämistä ja käsittelyä varten tarvitaan ilmakuivaus rakennushiustenkuivaajalla tai lämpöpistoolilla.

Ammattimaiset kemialliset nikkelipinnoitusasennukset eivät vaadi erityistä pintasuojausta, ja ne erottuvat irrotettavista kansista. Pinnoitteet poistetaan jokaisen hoitokerran jälkeen ja puhdistetaan erikseen typpihapolla. Tällaisten laitteiden pääpiirteeksi voidaan kutsua koreja ja ripustuksia (yleensä hiiliteräksistä valmistettuja), jotka helpottavat pienten osien käsittelyä.

Nikkelipinnoitusprosessit ruostumattomalle teräkselle ja haponkestävälle metallille

Tämän toimenpiteen tarkoituksena on lisätä työkappaleen pinnan kulutuskestävyyttä ja kovuutta sekä tarjota korroosiosuojaus. Tämä on standardikemiallinen nikkelipinnoitusmenetelmä teräksille, jotka on seostettu ja joita valmistellaan käytettäväksi aggressiivisissa ympäristöissä. Osien valmistelu tulee olemaan erityinen paikka pinnoitustekniikassa.

Ruostumattomille metalliseoksille käytetään esipuhdistusta anodiympäristössä alkalisessa liuoksessa. Työkappaleet on asennettu ripustimiin sisäisten katodien liitännällä. Punnitus suoritetaan astiassa, jossa on 15-prosenttista kaustista soodaliuosta, ja elektrolyytin lämpötila on 65-70 °. Tasaisen pinnoitteen muodostamiseksi ilman rakoja ruostumattomien metalliseosten elektrolyyttinen ja kemiallinen nikkelipinnoitus tulee suorittaa olosuhteissa, joissa virrantiheys (anodinen) säilyy 10 A/dm2 asti. Prosessin kesto vaihtelee 5-10 minuutin välillä osan koosta riippuen. Seuraavaksi työkappale pestään juoksevalla kylmällä vedellä ja poistetaan päätä laimeassa kloorivetyhapossa noin 10 sekunnin ajan 20 °:n lämpötilassa. Tätä seuraa tyypillinen emäksinen saostusmenettely.

Ei-rautapitoinen nikkelipinnoitus

Pehmeät ja kemiallisiin prosesseihin muovattavat metallit läpikäyvät myös erityiskäsittelyn ennen käsittelyä. Pinnoista on poistettu rasva ja joissain tapauksissa kiillotettu. Jos työkappale on jo nikkelöity aiemmin, peittaus 25-prosenttisessa laimeassa rikkihappoliuoksessa on myös suoritettava 1 minuutin sisällä. Kupariin ja sen seoksiin perustuvia elementtejä suositellaan käsiteltäväksi joutuessaan kosketuksiin elektronegatiivisten metallien, kuten alumiinin ja raudan, kanssa. Teknisesti tällainen yhdistelmä saadaan aikaan jousituksella tai sitkeällä langalla.samoista aineista. Kuten käytäntö osoittaa, joskus reaktioprosessissa yksi rautaosan kosketus kuparipintaan riittää saavuttamaan halutun kerrostumisvaikutuksen.

Alumiinin ja sen seosten kemiallisella nikkelöinnillä on myös omat ominaisuutensa. Tässä tapauksessa järjestetään työkappaleiden peittaus emäksisessä liuoksessa tai selkeytetään typpipohjaiseen hapoon. Käytetään myös kaksoissinkaattikäsittelyä, jolle valmistetaan koostumus sinkkioksidilla (100 g / l) ja kaustisella soodalla (500 g / l). Lämpötila on pidettävä 20-25 °:ssa. Ensimmäinen lähestymistapa osan upottamalla kestää 30 sekuntia, ja sitten alkaa sinkkisakan etsausprosessi typpihapossa. Tätä seuraa toinen, jo 10 sekunnin sukellus. Viimeisessä vaiheessa alumiini pestään kylmällä vedellä ja niklataan nikkeli-fosforiliuoksella.

Kermettinikkelipinnoitustekniikka

Tällaisissa materiaaleissa käytetään yleistä ferriittinikkelipinnoitusmenetelmää. Valmistusvaiheessa osa poistetaan rasvasta soodaliuoksella, pestään kuumalla vedellä ja syövytetään 10-15 minuuttia alkoholiliuoksessa lisäämällä kloorivetyhappoa. Seuraavaksi työkappale pestään uudelleen kuumalla vedellä ja puhdistetaan pehmeillä hankausaineilla lietteestä. Välittömästi ennen kemiallisen nikkelipinnoitusprosessin aloittamista kermetti peitetään palladiumkloridikerroksella. Liuos, jonka pitoisuus on 1 g / l, levitetään pinnalle siveltimellä. Toimenpide toistetaan useita kertoja ja työkappale kuivataan jokaisen ajon jälkeen.

Käytä nikkelipinnoitukseen astiaa, jossa on hapan liuos, joka sisältää nikkelikloridia (30 g/l), natriumhypofosfiittia (25 g/l) ja natriummeripihkahappoa (15 g/l). Liuoksen lämpötila pidetään välillä 95-98 °, ja suositeltu vetykerroin on 4,5-4,8. Kemiallisen nikkelipinnoituksen jälkeen keraaminen metalliosa pestään kuumassa vedessä, keitetään ja upotetaan pyrofosfaattiin kuparipinnoitettu elektrolyytti. Aktiivisessa kemiallisessa ympäristössä työkappaletta pidetään, kunnes muodostuu 1-2 mikronin kerros. Myös erilaisia keramiikkaa, kvartsielementtejä, ticondia ja termokondia voidaan käsitellä samalla tavalla. Kussakin tapauksessa pinnoitus palladiumkloridilla, ilmakuivaus, happoliuokseen upottaminen ja keittäminen ovat pakollisia.

Nikkelipinnoitustekniikka kotona

Teknisesti nikkelöintitoimenpiteet voidaan järjestää ilman erikoislaitteita, kuten jo todettiin. Esimerkiksi autotalliympäristössä se voi näyttää tältä:

• Oikean kokoisen kattilan keittäminen emaloidulla sisustuksella.
• Esivalmistetut kuivareagenssit elektrolyyttiliuokselle emaloidussa astiassa sekoitetaan veteen.
• Tuloksena oleva seos keitetään, minkä jälkeen siihen lisätään natriumhypofosfiittia.
• Työkappale puhdistetaan ja siitä poistetaan rasva, ja sitten se upotetaan liuokseen, mutta koskematta säiliön pintoihin – eli pohjaan ja seiniin.
• Nikkelipinnoituksen ominaisuudet kotona ovat siinä kaikkilaitteet valmistetaan improvisoiduista materiaaleista. Samaa osan ohjausta varten voit varustaa erityisen kiinnikkeen (välttämättä dielektrisestä materiaalista), jossa on puristin, joka on jätettävä paikallaan 2-3 tunniksi.
• Yllä mainitun ajan koostumus jätetään kiehuvaan tilaan.
• Kun nikkelipinnoituksen teknologinen vaihe on ohi, osa poistetaan liuoksesta. Se on huuhdeltava kylmällä juoksevalla vedellä, joka on laimennettu sammutettuun kalkkiin.

Kotona voit nikkeloida terästä, messinkiä, alumiinia jne. Kaikille luetelluille metalleille tulee valmistaa elektrolyyttinen liuos, joka sisältää natriumhypofosfiittia, nikkelisulfaattia tai kloridia sekä happosulkeumia. Muuten, voit nopeuttaa prosessia lisäämällä lyijyä.

Johtopäätös

Nikkelipinnoitukseen aktiivisissa kemiallisissa liuoksissa on erilaisia tekniikoita ja lähestymistapoja, mutta natriumhypofosfiitin käyttö on edullisin menetelmä. Tämä johtuu ei-toivottujen saostumien vähimmäismäärästä ja pinnoitteen, jonka paksuus on noin 20 mikronia, useiden teknisten ja fysikaalisten ominaisuuksien yhdistelmästä. Luonnollisesti metallin kemialliseen nikkelöintiin liittyy tiettyjä vikojen muodostumisen riskejä. Tämä pätee erityisesti erittäin herkkiin ei-rautametalliin, mutta tällaisia ilmiöitä voidaan torjua myös yhden teknisen prosessin puitteissa. Asiantuntijat suosittelevat esimerkiksi viallisten alueiden poistamista tiivistetyssä, happamassa typpipohjaisessa ympäristössä.lämpötilat jopa 35°C. Tätä toimenpidettä ei suoriteta vain ei-toivottujen virheiden var alta, vaan myös levitetyn suojakerroksen säännöllistä korjaamista varten.