Таблица iO. Состав и режим осаждения щелочнык растворов с неорганическил.и добавками
Ко1.1СНграция компонентов раствора г/л
Темпера тура. "С
Скорость осажче ния мкм/ч
= ;= О
= t - s
- Ci. С
2 Е.
>. >з:
о"
>
е-
з: а:
10-10 5
70-75
20-25
60- -70
8,2-8.5
15-18
8-10
9-10
8-11
65-75
свинца (15-20 мг/л) или аллилчепа (15-20 м/л). В связи с тем, что лнмонно- или янтарнокистый натрий, как и другие соли органических кислот, сравнительно дороги, разработаны щелочные растворы, в которых соли органических кислот полностью или частично заменены солями минеральных кислот (табл 9 и Ю).
Универсальный раствор, используемый как для кислого, так и для щелочного раствора никелирования, содержит (г/л). хлористого никеля 30, гипофосфита натрия 25; хлористого аммония 30; янтарнокислого натрия 100: аммиака (25 %-ный раствор) 35 мл/л (с соответствующими рН 4 5-6 5 или 7-9).
4. Химическое никелирование металлов
Химическое никелирование стали, ковара, инвара и суперинвара.
Химическое никелирование указанных металлов и сплавов проводится в кислом гостированном растворе следующего состава (г/л) и режиме осаждения
Сернокислый или хлористый никель
(кристаллогидрат) - - 20-25
Гипофосфит натрия . . . 25-30
Ангидрид малеиновын . , . . . 1.5-2,0
Сернокислый аммонии ..... 45-50
Уксусная кислота, мл/л . . , . 20-25
рН ... - 5.0-5.5
Плотность загрузки дм /л .... 1,0
Температура. °С .... 90-95
Скорость осаждения, мкм/ч .... 18-25
Химическое никелирование укатанных металлов и сплавов проводится в щелочном растворе следуюндего состава (г/л) и режиме осаждения-
Сернокислый или хлористый никель
(кристаллогидрат)....... 20-50 .
Гипофосфит натрия....... 10-25
Хлористый аммоний...... 35-55
Лимоннокислый натрий (трехзамещен-
ный)............ 35-55
рН............. 7,5-9,0
Плотность загрузки, дм/л , . . , . 1-2
Температура, °С......, , 78-88
Скорость осаждения, мкм/ч - - - . 8-12
После нанесения покрытия детали подвергают термической обработке при 200-220 °С в течение 1-2 ч для снятия внутренних напряжений Для повышения твердости покрытия детали нагревают при температуре 400 "С в течение 1 ч.
Снятие недоброкачественного никелевого покрытия производят в растворе стедующего состава:
Серная кислота (плотность 1,84). части по объему . .... 1 Азотная кислота (плотность 1,4), части по объему 2 Сернокислое железо (окисное), г/л . . 5-10
Плотность загрузки, дм/л........ I
Температура раствора - комнатная
Для снятия недоброкачественных покрытий можно применять раствор состоящий из 7 частей по объему азотной кистоты (плотность 1,4) и 3 частей по объему уксусной кислоты (98 %-ной).
Химическое никелирование меди и ее сплавов Для никелирования меди и ее сплавов рекомендуют щелочной раствор, применяемый для химического никелирования стали (см табл 9 и Ю). Корректирование осуществляют концентр ированкы.ми растворами соли никеля и гипофосфита, а также добавлением аммиака
Снятие недоброкачественного никелевого покрытия осуществляют в растворе такого же состава как и для стальных деталей
Химическое никелирование алюминия. Химическое никелирование алюминия применяют для защиты от коррозии, повышения твердости, износостойкости, электропроводности обеспечения пайки Можно рекомендовать кислый и щелочной растворы, указанные в табл. 8-10.
Для прочного сцепления химического никеля с алюминием необходимо сделать предварительную двойную цинкатную обработку алюминиевой поверхности
Первая обработка производится в течение 15-30 с при комнатной температуре в растворе, содержащем 95-]05 г/л окиси цинка и 450-550 г/л гидроксида натрия. После цинкатнои обработки слой цинка снимается в растворе, содержащем 300-400 г/л азотной кислоты (плотность 1,4) в течение 15-20 с при комнатной температуре, а затем производят повторную цинкатную обработку в том же растворе и по тому же режиму, что и первая
Иногда перед химическим никелированием после всех подготовительных операций на алюминий наносят тонкий слой контакт-
.ного никеля под током из раствора хлористого никеля (200 г/л с сапяной кислотой (50-80 г/л) в течение 2-3 мин. Катодная плотность тока 2-3 А/дм. аноды - никелевые.
Для алюминиевых сплавов марок Д1, Д16, АМц перед химическим никелированием на одном из заводов применяют следующую технологическую подготовку; травление в растворе, содержащем 100 г/л гидроксида натрия и 40 г/л хлористого натрия при 60 "С В течение 30 с, осветление в течение 5-10 с в 35 %-иом растворе азотной кислоты; матирование в течение 60 с в растворе, состоящем из 1 части по объему плавиковой кислоты и 2 частей по объему соляной кислоты, активирование в течение 60 с в 5 %-ном растворе соляной кислоты
Химическое никелирование осуществляют в кислом растворе, содержащем 15 г/л уксуснокислого никеля, 10 г/л гипофосфита натрия, 6,2-6,5 мл/л 98%-ной уксусной кислоты, 0,02-0,03 г/л тиомочевины при температуре 90±2 "С Плотность загрузки 2 дм/л, скорость осаждения 10-12 мкм/ч, рН 4,1-4,3. Кроме того, химическое никелирование осушествляется н в щелочном растворе.
После никелирования производят термическую обработку в течение 1-2 ч при 200-220 "С для снятия внутренних напряжений. Удаление некачественного никелевого покрытия производят электрохимическим способом в растворе, содержащем 1070-1200 г/л серной кислоты и 8-10 г/л глицерина, при комнатной температуре, анодной плотности тока 5-10 А/дм. напряжении 12 В, катоды - свинцовые
Химическое никелирование магниевых сплавов. Магний и его сплавы относятся к наиболее легким и прочным металлам, поэтому химическое никелирование этих металлов находит большое применение в промышленности Однако вследствие высокой химической активности магния и его сплавов при подготовке поверхностей изделий к нанесению покрытия возникают определенные трудности.
Так как при химическом никелировании одновременно протекают два процесса (травление магния и осаждение никеля), обычные растворы химического никелирования непригодны к использованию
Перед химическим никелированием изделия из магниевых сплавов травит в 20-30 % ном растворе гидроксида натрия. Состав химического никелирования для магниевых сплавов (г/л);
Никель сернокис-тый (кристаллогидрат) .... 20
Гипофосфит аммония ...... SO
Пирофосфорнокислый натрий....... 50
Температура раствора. °С........, 50-70
рН . ............ 9-10
После химического никелирования изделия подвергают термической обработке при температуре 150-200 С в тече ние I ч
Химическое никелирование цинковых сплавоа. Перед химическим никелированием детали f>бeзжиpивaют в растворе обычного состава, промывают в горячей и холодной воде и обрабатывают а горячем 50 % ном растворе гидроксида натрия в течение 20-30 с.
Состав раствора для химического никелирования следующий (г/л):
Необходимого значения рН 9,5-10,0 достигают добавлением аммиака
Химическое никелирование титана. Химическое никелирование титана используют дая улучшения внешнего вида и условий пайки, но нанесение покрытий на титан затруднено окисной пленкой толщиной порядка 5-10~ мкм Для удаления окисной пленки поверхность титана подвергают гидропескоструйной обработке, травлению нли применяют оба этих метода
Кроме удаления окисной пленки для прочного сцепления покрытия с титаном надо создать предохраняющий титан от окисления промежуточный слой из контактно-осажденного металла или из фторидной или гидрндной пленки. Для получения фторидной пленки детали из титана травят в растворе, содержащем 250- 390 г/л азотной кислоты и 15-20 мл/л 40 %-ной плавиковой кислоты, в течение 1-3 мин при комнатной температуре-
Затем эти детали обрабатывают под током в растворе из 875 мл/л уксусной кислоты и 125 мл/л 40 %-ной плавиковой кислоты при плотности тока 2 А/дм и напряжении 2-3 В в течение 5 мин-Катоды изготовляют из коррозионно-стойкой стали марки 1Х18Н9Т.
В других случаях детали травят в растворе, содержащем 220-240 г/л серной кислоты, при температуре 65-70 °С в течение 3-5 мин Для получения на поверхности титана гидрндной пленки титановые детали обрабатывают в серной или соляной кислоте или в смесях этих кислот.
Для получения ш1енки контактного цинка детали из титана обрабатывают в растворе следующего состава: этиленгликоль 800 мл/л; плавиковая кислота (40%-ная) -20 мл/л и фтористый цинк - 100 г. Время обработки без тока 1.5-2 мин при рН 1-2 или под током в течение 2-3 мин при катодной плотности тока 0.1-5 А/дм
Можно рекомендовать еще один метод подготовки титановых деталей перед покрытием: обезжирить детали из титана и травить в 40 %-ном растворе серной кислоты при температуре 80 °С в течение 30 мин или 8 растворе 35 %-ной соляной кислоты при температуре 50 °С в течение 20 мин. После этого детали погружают на 2-3 с в раствор, содержащий 220 г/л сернокислого никеля, 120 мл/л соляной кислоты (плотностью 1.19) и 20-40 г/л фтористого аммония
В результате обработки образуется тонкая пленка контактно-осажденного никеля надежно защищающая поверхность титана от окисления и являющаяся [[одслоем для дальнейшего осаждении покрытия На пленку можно наносить покрытия как химическим, так и электрохимическим способом.
Химическое никелирование может ос\ ществляться в кислых и щелочных растворах. Прочность сцепления химического никелевого покрытия с поверхностью титана повышают термической обработкой После выдержки при температуре 400 в течение 1 ч детали из титана, покрытые химическим никелем, имеют прочность сцепления до 150 МПа (по гидр иди ой пленке, полученной Травлением в - концентрированной соляной к1[слоте). при этом получается максимальная твердость При обработке при температуре 600-700 °С можно получить большую прочность сцепления (200-250 МПа). но меньшую твердость.
Как было отмечено ранее, получаемые химическим восстановлением никелевые покрытия могут быть использованы для повышения износостойкости новых деталей, а также для восстановления работоспособности изношенных деталей, защиты изделий от коррозии. Нал бол ее широко применяют повышение износостойкости пресс-форм с помощью химического никелирования. Применение его наиболее целесообразно д-тя штампов и пресс-форм сложной конфигурации, где хромирование весьма затруднено.
Технологический процесс химического никелирования пресс-форм имеет некоторые особенности: осуществляется особо тш,а-тельная предварительная подготовка поверхности с целью удаления загрязнений в труднодоступных местах. Термическую обработку покрытий на пресс-формах, изготовленных из инструментальных сталей, проводят в два этапа: 1) нагрев изделия со скоростью 400 "С в минуту в течение I -1,5 мин с тем, чтобы в покрытии произошли структурные превращения. обеспечиБЗЮш,ие необходимую твердость, 2) 3-4-часовой нагрев при 200 °С для повышения адгезии покрытия с основой.
Для избежания цветов побежалости на поверхности пресс-форм, которые могут появиться после термической обработки в обычной атмосфере, рекомендуется перед термической обработкой нанести на поверхность пресс-форм кистью или тампоном обмазку содержащую 300 г/л окиси цинка и 80-100 г/л борной кислоты.
Повторное никелирование при износе пресс форм можно осуществлять без снятия покрытия Пресс формы, покрытые химическим никелем, служаш,ие для прессования резин, обрабатываются силиконовой смазкой или натираются графитовым карандашом во избежание прилипания резин В качестве примера защиты деталей от коррозии можно назвать химическое никелирование деталей часовых механизмов: колонок, анкерных вилок рычагов, фиксаторов, регуляторов крепежных детатеи и др Применение Ni-Р-покрып.э на часовых заводах позволило практически исключить случаи коррозионных поражении часовых деталей в процессе их сборки и эксплуатации
Химическое никелирование применяют для покрытия внутренних поверхностей труб сложной формы (змеевиков) Особенностью химического никелирования в этом случае является непрерывное прокачивание рабочего раствора (кислого или щелочного), причем скорость и объем прокачиваемого раствора в единицу времени будут зависеть от диаметра труб Так. например, при диа.метре стальной трубы 22X16 мм скорость прокачивания должна состав лять не менее 0.12 м/с а объем прокачиваемого раствора - не менее 1.8 л/мин
Ni-Р-покрытия, нанесенные на алюминиевые сплавы, обеспечивают хорошую смачиваемость обрабатываемых участков припоями, что способствует получению доброкачественных паяных швов при помощи так называемых мягких припоев, т. е. с низкой температурой плааления. чем исключается опасность разупрочнения алюминиевого сплава или коробления конструкции. Обладая высокими защитными свойствами, они позволяют также получать стойкие в коррозионном отношении паяные соединения. Толшина Ni-Р-стоя в этом стучае должна быть не менее 20 мкм. Покрытие наносят по описанной выше технологии Пайку деталей из алюминиевого сплава Д16 с Ni-Р-покрытием осуществляют паяльником с применением стандартного оловянно-свинцового припоя ПОС-61 и флюсом на основе хлористого цинка с добавлением хлористого аммония.
В промышленности находят применение алюминиевые трубчатые детали, у которых соединение фланцев с трубой осуществляется способом склеивания эпоксидными клеями с наполнителями. Алюминиевые детали с клеевыми швами перед химическим никелированием предварительно анодируются в серной кислоте. Перед металлизацией клеевой шов зашкуривают для придания его
Таблица 11 Основные неполадки при химическом никелировании
