Chemisch vernikkelen - kenmerken, technologie en aanbevelingen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Technologieën voor het metalliseren van onderdelen en constructies zijn wijdverbreid in verschillende sectoren van de industrie en de bouw. Een extra coating beschermt het oppervlak tegen externe schade en factoren die bijdragen aan de volledige vernietiging van het materiaal. Een dergelijke behandeling is stroomloos vernikkelen, dat een duurzame film heeft die mechanisch en corrosiebestendig is en bestand is tegen temperaturen van ongeveer 400°C.

Technologische kenmerken

Naast op nikkel gebaseerde chemische beplating, zijn er galvaniseer- en galvaniseermethoden. De precipitatiereactie moet onmiddellijk worden toegeschreven aan de kenmerken van de beschouwde techniek. Het is georganiseerd onder de omstandigheden van nikkelreductie op basis van natriumhypofosfiet in een zoutoplossing met toevoeging van water. In de industrie worden voornamelijk chemische vernikkeltechnologieën gebruikt bij de verbindingactieve zure en alkalische verbindingen, die net de precipitatieprocessen starten. De op deze manier behandelde coating krijgt een glanzend gemetalliseerd uiterlijk, waarvan de structuur een gecombineerde legering van nikkel en fosfor is. De technologie, gemaakt met de aanwezigheid van de laatste stof in de samenstelling, heeft lagere fysische en chemische indicatoren. Zure en alkalische oplossingen kunnen verschillende coëfficiënten van fosforgeh alte geven - de eerste tot 10% en de tweede - ongeveer 5-6%.

De fysieke eigenschappen van de coating zullen ook afhangen van de hoeveelheid van deze stof. Het soortelijk gewicht van fosfor kan ongeveer 7,8 g/cm3 zijn, de elektrische weerstand is 0,60 ohm mm2/m en het smeltpunt is van 900 tot 1200°. Door middel van een warmtebehandeling bij 400° kan de hardheid van de afgezette coating worden verhoogd tot 1000 kg/mm2. Tegelijkertijd zal ook de hechtsterkte van het werkstuk met een nikkel-fosforstructuur toenemen.

Wat betreft chemisch vernikkelen, is het, in tegenstelling tot veel alternatieve beschermende plateringsmethoden, het meest geschikt voor het werken met onderdelen en structuren met een complexe vorm. In de praktijk wordt de technologie vaak toegepast op spoelen en binnenoppervlakken van buizen met meerdere formaten. De coating wordt gelijkmatig en nauwkeurig aangebracht - zonder gaten en andere defecten in de beschermlaag. Wat betreft de beschikbaarheid van verwerking voor verschillende metalen, geldt de beperking alleen voor lood, tin, cadmium en zink. Omgekeerd wordt nikkel-fosforafzetting aanbevolen voor ferrometalen, aluminium enkoperen onderdelen.

Vernikkelen in alkalische oplossingen

Alkali-precipitatie geeft de coating een hoge mechanische weerstand, die wordt gekenmerkt door de mogelijkheid van eenvoudige aanpassing en de afwezigheid van negatieve factoren zoals neerslag van nikkelpoeder. Er zijn verschillende recepten die worden bereid, afhankelijk van het type metaal dat wordt verwerkt en het doel ervan. De samenstelling van dit type chemische vernikkeloplossing wordt meestal als volgt gebruikt:

• Natriumcitroenzuur.
• Natriumhypofosfiet.
• Ammonium (gechloreerd).
• Nikkel.

Bij een temperatuur van ongeveer 80-90° vindt het proces plaats met een snelheid van ongeveer 9-10 micron/uur, terwijl de depositie gepaard gaat met actieve ontwikkeling van waterstof.

De procedure voor het bereiden van het recept zelf wordt uitgedrukt in het oplossen van elk van de bovenstaande ingrediënten in een afzonderlijke volgorde. De enige uitzondering in deze samenstelling van chemisch vernikkelen is natriumhypofosfiet. Het wordt gegoten in een volume van ongeveer 10-20 g / l tegen de tijd dat alle andere componenten zijn opgelost, en de temperatuur wordt in de optimale modus gebracht.

Verder zijn er geen speciale vereisten voor de voorbereiding van het depositieproces in een alkalische oplossing. De metalen plano wordt gereinigd en opgehangen zonder speciale behandeling.

Voorbereiding van oppervlakken van stalen onderdelen en structuren voor coating heeft geen uitgesproken kenmerken. Tijdens het proces kunt u de oplossing aanpassen door hetzelfde natriumhypofosfiet of25% ammoniak. In het tweede geval wordt, onder voorwaarde van een groot badvolume, ammoniak in gasvormige toestand uit een cilinder ingebracht. Een rubberen buis wordt tot op de bodem van de container ondergedompeld en het additief wordt er direct continu doorheen geleid tot de gewenste consistentie.

Vernikkelen met zure oplossingen

Vergeleken met alkalische media, worden zure media gekenmerkt door een verscheidenheid aan additieven. De basis van hypofosfiet en nikkelzouten kan worden gemodificeerd met natriumacetaat, melkzuur, barnsteenzuur en wijnsteenzuur, evenals Trilon B en andere organische verbindingen. Onder het grote aantal gebruikte formuleringen, de meest populaire oplossing voor chemisch vernikkelen door zuurafzetting:

• Natriumhypofosfiet.
• Nikkelsulfaat.
• Natriumcarbonaat.

De depositiesnelheid zal dezelfde 9-10 micron/uur zijn, en de pH-waarde wordt gecorrigeerd met 2% natriumhydroxide-oplossing. De temperatuur wordt strikt binnen 95 ° gehouden, omdat de toename ervan kan leiden tot zelfontlading van nikkel met onmiddellijke neerslag. Soms wordt ook spatten van de oplossing uit de container waargenomen.

Het is alleen mogelijk om de parameters van de samenstelling te wijzigen ten opzichte van de concentratie van de hoofdingrediënten als het geh alte aan natriumfosfiet erin ongeveer 50 g/l is. In deze toestand is precipitatie van nikkelfosfiet mogelijk. Wanneer de parameters van de oplossing de bovenstaande concentratie bereiken, wordt de oplossing afgetapt en vervangen door een nieuwe.

Wanneer thermischverwerken?

Als het werkstuk de kwaliteit van slijtvastheid en hardheid moet garanderen, wordt een warmtebehandeling uitgevoerd. De toename van deze eigenschappen is te wijten aan het feit dat onder omstandigheden van een toename van het temperatuurregime nikkel-fosforprecipitatie optreedt, gevolgd door de vorming van een nieuwe chemische verbinding. Het draagt bij aan de toename van de hardheid in de structuur van de coating.

Afhankelijk van het temperatuurregime is er een verandering in microhardheid met verschillende kenmerken. Bovendien is de correlatie met een stijging of daling van de verwarmingstemperatuur helemaal niet uniform. Tijdens warmtebehandeling bij chemisch vernikkelen bij 200 en 800° bijvoorbeeld, zal de microhardheidsindex slechts 200 kg/mm2 zijn. De maximale hardheidswaarde wordt bereikt bij temperaturen van 400-500°. In deze modus kunt u rekenen op 1200 kg/mm2.

Er moet ook rekening worden gehouden met het feit dat niet alle metalen en legeringen in principe een acceptabele warmtebehandeling zijn. Het verbod wordt bijvoorbeeld opgelegd aan staal en legeringen die al verhardings- en normalisatieprocedures hebben ondergaan. Daarbij komt dat warmtebehandeling in lucht kan bijdragen aan de vorming van een tintkleur die verandert van goud naar paars. Het verlagen van de temperatuur tot 350 ° helpt dergelijke factoren te minimaliseren. Het hele proces wordt alleen uitgevoerd in de orde van 45-60 minuten als het werkstuk is ontdaan van verontreinigingen. Uitwendig polijsten heeft direct invloed op de kans op het verkrijgen van een kwaliteitsresultaat.

Verwerkingsapparatuur

Voor productieDeze technologie vereist geen zeer gespecialiseerde en industriële eenheden. Thuis kan chemisch vernikkelen worden aangebracht in een geëmailleerd stalen bad of schaal. Soms gebruiken ervaren vakmensen een voering voor gewone metalen containers, waardoor de oppervlakken worden beschermd tegen de inwerking van zuren en logen.

Met betrekking tot capaciteiten tot 50-100 liter kunnen ook geëmailleerde hulptanks worden gebruikt die bestand zijn tegen salpeterzuur. Wat betreft de voering zelf, de basis is gemaakt van waterdichte universele lijm (bijvoorbeeld "Moment" nr. 88) en poedervormig chroomoxide. Nogmaals, thuis kunnen gespecialiseerde poedermengsels worden vervangen door amaril-micropoeders. Om de aangebrachte voering te fixeren en te verwerken, is drogen aan de lucht met een föhn of heteluchtpistool vereist.

Professionele chemische vernikkelinstallaties vereisen geen speciale oppervlaktebescherming en onderscheiden zich door de aanwezigheid van verwijderbare afdekkingen. Coatings worden na elke behandeling verwijderd en apart gereinigd in salpeterzuur. Het belangrijkste ontwerpkenmerk van dergelijke apparatuur kan de aanwezigheid van manden en ophangingen (meestal gemaakt van koolstofstaal) worden genoemd, die de manipulatie van kleine onderdelen vergemakkelijken.

Vernikkelingsprocessen voor roestvrij staal en zuurbestendige metalen

Het doel van deze bewerking is om de slijtvastheid en hardheid van het werkstukoppervlak te vergroten en om corrosiebescherming te bieden. Dit is de standaardchemische vernikkelingsprocedure voor staal dat is gelegeerd en wordt voorbereid voor gebruik in agressieve omgevingen. De voorbereiding van het onderdeel zal een speciale plaats innemen in de coatingtechniek.

Voor roestvaste legeringen wordt voorlopige verfijning in een anode-omgeving in een alkalische oplossing gebruikt. De werkstukken zijn gemonteerd op hangers met de aansluiting van interne kathoden. Het wegen wordt uitgevoerd in een container met een 15% bijtende soda-oplossing en de elektrolyttemperatuur is 65-70 °. Om een uniforme coating zonder gaten te vormen, moet het elektrolytisch en chemisch vernikkelen van roestvaste legeringen worden uitgevoerd onder omstandigheden waarbij een stroomdichtheid (anodisch) tot 10 A/dm2 wordt gehandhaafd. De duur van het proces varieert van 5 tot 10 minuten, afhankelijk van de grootte van het onderdeel. Vervolgens wordt het werkstuk gewassen in stromend koud water en onthoofd in verdund zoutzuur gedurende ongeveer 10 seconden bij een temperatuur van 20°. Dit wordt gevolgd door een typische alkalische precipitatieprocedure.

Non-ferro vernikkelen

Metalen die zacht en kneedbaar zijn voor chemische processen, ondergaan ook een speciale voorbereiding voordat ze worden verwerkt. Oppervlakken worden ontvet en in sommige gevallen gepolijst. Als het werkstuk al eerder is vernikkeld, moet het beitsen in een 25% verdunde oplossing met zwavelzuur ook binnen 1 minuut worden uitgevoerd. Elementen op basis van koper en zijn legeringen worden aanbevolen om te worden verwerkt in contact met elektronegatieve metalen zoals aluminium en ijzer. Technisch gezien wordt een dergelijke combinatie geleverd door een ophanging of een taaie draad.van dezelfde stoffen. Zoals de praktijk laat zien, is soms in het reactieproces één aanraking van het ijzeren deel op het koperen oppervlak voldoende om het gewenste afzettingseffect te bereiken.

Chemische vernikkeling van aluminium en zijn legeringen heeft ook zijn eigen kenmerken. In dit geval wordt het beitsen van werkstukken in een alkalische oplossing georganiseerd of wordt klaring uitgevoerd tot een zuur op stikstofbasis. Ook wordt een dubbele zinkaatbehandeling toegepast, waarvoor een samenstelling wordt bereid met zinkoxide (100 g/l) en natronloog (500 g/l). Het temperatuurregime moet binnen 20-25 ° worden gehouden. De eerste benadering met de onderdompeling van het onderdeel duurt 30 seconden, en dan begint het proces van het etsen van het zinkprecipitaat in salpeterzuur. Dit wordt gevolgd door een tweede duik van al 10 seconden. In de laatste fase wordt aluminium gewassen met koud water en vernikkeld met een nikkel-fosforoplossing.

Cermet-nikkeltechnologie

Voor materialen van dit type wordt de algemene methode van ferrietvernikkeling gebruikt. In het stadium van voorbereiding wordt het onderdeel ontvet met een oplossing van natriumcarbonaat, gewassen met heet water en gedurende 10-15 minuten geëtst in een alcoholoplossing met toevoeging van zoutzuur. Vervolgens wordt het werkstuk opnieuw gewassen met heet water en gereinigd met zachte schuurmiddelen van slib. Direct voor de start van het chemische vernikkelingsproces wordt het cermet bedekt met een laag palladiumchloride. Een oplossing met een concentratie van 1 g / l wordt met een borstel op het oppervlak aangebracht. De procedure wordt meerdere keren herhaald en het werkstuk wordt na elke passage gedroogd.

Gebruik voor vernikkelen een container met een zure oplossing die nikkelchloride (30 g/l), natriumhypofosfiet (25 g/l) en natriumbarnsteenzuur (15 g/l) bevat. De temperatuur van de oplossing wordt in het bereik van 95-98 ° gehouden en de aanbevolen waterstofcoëfficiënt is 4,5-4,8. Na chemisch vernikkelen wordt het keramisch-metaaldeel gewassen in heet water en vervolgens gekookt en ondergedompeld in een pyrofosfaat verkoperd elektrolyt. In een actieve chemische omgeving wordt het werkstuk vastgehouden totdat een laag van 1-2 micron is gevormd. Ook verschillende soorten keramiek, kwartselementen, ticond en thermocond kunnen aan soortgelijke bewerkingen worden onderworpen. In elk geval is plateren met palladiumchloride, drogen aan de lucht, onderdompeling in een zure oplossing en koken verplicht.

Nikkeltechnologie thuis

Technisch gezien kunnen vernikkelingsoperaties worden georganiseerd zonder speciale apparatuur, zoals reeds opgemerkt. In een garageomgeving kan het er bijvoorbeeld zo uitzien:

• Koken van de juiste maat pan met een geëmailleerde binnenkant.
• Vooraf bereide droge reagentia voor de elektrolytische oplossing in een geëmailleerde container worden gemengd met water.
• Het resulterende mengsel wordt gekookt, waarna er natriumhypofosfiet aan wordt toegevoegd.
• Het werkstuk wordt gereinigd en ontvet en vervolgens ondergedompeld in de oplossing, maar zonder de oppervlakken van de container aan te raken, dat wil zeggen de bodem en de wanden.
• Kenmerken van vernikkelen thuis zijn dat allesapparatuur zal worden gemaakt van geïmproviseerde materialen. Voor dezelfde controle van het onderdeel kunt u een speciale beugel (noodzakelijkerwijs van een diëlektrisch materiaal) voorzien van een klem, die 2-3 uur in een stationaire positie moet blijven.
• Gedurende de bovenstaande tijd wordt de compositie in kokende toestand gelaten.
• Wanneer de technologische periode van vernikkelen voorbij is, wordt het onderdeel uit de oplossing verwijderd. Het moet worden afgespoeld onder koud stromend water verdund in gebluste kalk.

Thuis kun je vernikkeld staal, messing, aluminium, enz. Voor alle vermelde metalen moet een elektrolytische oplossing worden bereid die natriumhypofosfiet, nikkelsulfaat of -chloride en zuurinsluitsels bevat. Trouwens, om het proces te versnellen, kun je een loodadditief toevoegen.

Conclusie

Er zijn verschillende technieken en benaderingen voor vernikkelen in actieve chemische oplossingen, maar het gebruik van natriumhypofosfiet is de meest voordelige methode. Dit komt door de minimale hoeveelheid ongewenste neerslag en een combinatie van een hele reeks technische en fysieke eigenschappen van de coating met een dikte van ongeveer 20 micron. Natuurlijk gaat het chemisch vernikkelen van metaal gepaard met bepaalde risico's van defectvorming. Dit geldt vooral voor zeer gevoelige non-ferro metalen, maar dergelijke verschijnselen kunnen ook worden bestreden binnen het kader van een enkel technologisch proces. Experts raden bijvoorbeeld aan om defecte gebieden te verwijderen in een geconcentreerde, zure, op stikstof gebaseerde omgeving met:temperaturen tot 35°C. Deze procedure wordt niet alleen uitgevoerd in het geval van ongewenste gebreken, maar ook om de aangebrachte beschermlaag regelmatig te corrigeren.