Χημική επινικελίωση - χαρακτηριστικά, τεχνολογία και συστάσεις

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Οι τεχνολογίες επιμετάλλωσης εξαρτημάτων και κατασκευών είναι ευρέως διαδεδομένες σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας και των κατασκευών. Μια πρόσθετη επίστρωση προστατεύει την επιφάνεια από εξωτερικές βλάβες και παράγοντες που συμβάλλουν στην πλήρη καταστροφή του υλικού. Μια τέτοια επεξεργασία είναι η ηλεκτρολυτική επινικελίωση, η οποία έχει ένα ανθεκτικό φιλμ που είναι μηχανικά και ανθεκτικό στη διάβρωση και μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες περίπου 400°C.

Τεχνολογικά χαρακτηριστικά

Μαζί με τη χημική επιμετάλλωση με βάση το νικέλιο, υπάρχουν μέθοδοι επιμετάλλωσης και επιμετάλλωσης. Η αντίδραση καθίζησης θα πρέπει να αποδοθεί αμέσως στα χαρακτηριστικά της υπό εξέταση τεχνικής. Οργανώνεται υπό τις συνθήκες αναγωγής νικελίου με βάση υποφωσφορώδες νάτριο σε αλατούχο διάλυμα με προσθήκη νερού. Στη βιομηχανία, οι χημικές τεχνολογίες επινικελίωσης χρησιμοποιούνται κυρίως με τη σύνδεσηενεργές όξινες και αλκαλικές ενώσεις, οι οποίες μόλις ξεκινούν τις διαδικασίες καθίζησης. Η επίστρωση που επεξεργάζεται με αυτόν τον τρόπο αποκτά μια γυαλιστερή επιμεταλλωμένη εμφάνιση, η δομή της οποίας είναι ένα συνδυασμένο κράμα νικελίου και φωσφόρου. Η τεχνολογία, κατασκευασμένη με την παρουσία της τελευταίας ουσίας στη σύνθεση, έχει χαμηλότερους φυσικούς και χημικούς δείκτες. Τα όξινα και αλκαλικά διαλύματα μπορούν να δώσουν διαφορετικούς συντελεστές περιεκτικότητας σε φώσφορο - ο πρώτος έως 10% και ο δεύτερος - περίπου 5-6%.

Οι φυσικές ιδιότητες της επικάλυψης θα εξαρτηθούν επίσης από την ποσότητα αυτής της ουσίας. Το ειδικό βάρος του φωσφόρου μπορεί να είναι περίπου 7,8 g/cm3, η ηλεκτρική αντίσταση είναι 0,60 ohm mm2/m και το σημείο τήξης είναι από 900 έως 1200°. Μέσω μιας λειτουργίας θερμικής επεξεργασίας στους 400°, η σκληρότητα της εναποτιθέμενης επίστρωσης μπορεί να αυξηθεί έως και 1000 kg/mm2. Ταυτόχρονα, η αντοχή πρόσφυσης του τεμαχίου εργασίας με δομή νικελίου-φωσφόρου θα αυξηθεί επίσης.

Όσον αφορά τη χημική επινικελίωση, σε αντίθεση με πολλές εναλλακτικές μεθόδους προστατευτικής επιμετάλλωσης, είναι η καταλληλότερη για εργασία με μέρη και δομές πολύπλοκου σχήματος. Στην πράξη, η τεχνολογία εφαρμόζεται συχνά σε πηνία και εσωτερικές επιφάνειες σωλήνων πολλαπλών μορφών. Η επίστρωση εφαρμόζεται ομοιόμορφα και με ακρίβεια - χωρίς κενά και άλλα ελαττώματα στο προστατευτικό στρώμα. Όσον αφορά τη διαθεσιμότητα επεξεργασίας για διάφορα μέταλλα, ο περιορισμός ισχύει μόνο για τον μόλυβδο, τον κασσίτερο, το κάδμιο και τον ψευδάργυρο. Αντίθετα, η εναπόθεση φωσφόρου νικελίου συνιστάται για σιδηρούχα μέταλλα, αλουμίνιο καιχάλκινα μέρη.

Μέθοδος επινικελίωσης σε αλκαλικά διαλύματα

Η κατακρήμνιση αλκαλίων παρέχει στην επίστρωση υψηλή μηχανική αντίσταση, η οποία χαρακτηρίζεται από τη δυνατότητα εύκολης προσαρμογής και την απουσία αρνητικών παραγόντων όπως η καθίζηση σκόνης νικελίου. Υπάρχουν διάφορες συνταγές που παρασκευάζονται ανάλογα με το είδος του μετάλλου που επεξεργάζεται και τον σκοπό του. Η σύνθεση αυτού του τύπου χημικού διαλύματος επινικελίωσης χρησιμοποιείται συνήθως ως εξής:

• Νάτριο κιτρικό οξύ.
• Υποφωσφορώδες νάτριο.
• Αμμώνιο (χλωριωμένο).
• Νίκελ.

Σε θερμοκρασία περίπου 80-90°, η διαδικασία πραγματοποιείται με ταχύτητα περίπου 9-10 microns/ώρα, ενώ η εναπόθεση συνοδεύεται από ενεργή έκλυση υδρογόνου.

Η διαδικασία προετοιμασίας της ίδιας της συνταγής εκφράζεται στη διάλυση καθενός από τα παραπάνω συστατικά με ξεχωριστή σειρά. Η μόνη εξαίρεση σε αυτή τη σύνθεση χημικής επινικελίωσης θα είναι το υποφωσφορώδες νάτριο. Χύνεται σε όγκο περίπου 10-20 g / l μέχρι τη στιγμή που όλα τα άλλα συστατικά διαλυθούν και η θερμοκρασία φτάσει στη βέλτιστη λειτουργία.

Διαφορετικά, δεν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για την προετοιμασία της διαδικασίας εναπόθεσης σε αλκαλικό διάλυμα. Το μεταλλικό κάλυμμα καθαρίζεται και κρεμιέται χωρίς ειδική επεξεργασία.

Η προετοιμασία επιφανειών από χαλύβδινα μέρη και κατασκευές για επίστρωση δεν έχει έντονα χαρακτηριστικά. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, μπορείτε να ρυθμίσετε το διάλυμα προσθέτοντας το ίδιο υποφωσφορώδες νάτριο ή25% αμμωνία. Στη δεύτερη περίπτωση, υπό την προϋπόθεση μεγάλου όγκου λουτρού, η αμμωνία εισάγεται από έναν κύλινδρο σε αέρια κατάσταση. Ένας ελαστικός σωλήνας βυθίζεται στον πυθμένα του δοχείου και το πρόσθετο τροφοδοτείται απευθείας μέσω αυτού σε συνεχή λειτουργία στην επιθυμητή συνοχή.

Επινικελίωση με όξινα διαλύματα

Σε σύγκριση με τα αλκαλικά μέσα, τα όξινα μέσα χαρακτηρίζονται από μια ποικιλία προσθέτων. Η βάση των αλάτων υποφωσφορώδους και νικελίου μπορεί να τροποποιηθεί με οξικό νάτριο, γαλακτικό, ηλεκτρικό και τρυγικό οξύ, καθώς και με Trilon B και άλλες οργανικές ενώσεις. Μεταξύ του μεγάλου αριθμού σκευασμάτων που χρησιμοποιούνται, η πιο δημοφιλής λύση για χημική επινικελίωση με εναπόθεση οξέος:

• Υποφωσφορώδες νάτριο.
• θειικό νικέλιο.
• ανθρακικό νάτριο.

Ο ρυθμός εναπόθεσης θα είναι ο ίδιος 9-10 microns/ώρα και η τιμή του pH διορθώνεται με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου 2%. Η θερμοκρασία διατηρείται αυστηρά εντός 95 °, καθώς η αύξησή της μπορεί να οδηγήσει σε αυτοεκφόρτιση νικελίου με στιγμιαία κατακρήμνιση. Μερικές φορές παρατηρείται επίσης πιτσίλισμα του διαλύματος από το δοχείο.

Είναι δυνατή η αλλαγή των παραμέτρων της σύνθεσης σε σχέση με τη συγκέντρωση των κύριων συστατικών της μόνο εάν η περιεκτικότητα σε φωσφορώδες νάτριο είναι περίπου 50 g/l. Σε αυτή την κατάσταση, είναι δυνατή η καθίζηση φωσφορώδους νικελίου. Όταν οι παράμετροι του διαλύματος φτάσουν την παραπάνω συγκέντρωση, το διάλυμα στραγγίζεται και αντικαθίσταται με νέο.

Όταν είναι θερμικόεπεξεργασία;

Εάν το τεμάχιο εργασίας πρέπει να διασφαλίσει την ποιότητα της αντοχής στη φθορά και της σκληρότητας, εκτελείται μια λειτουργία θερμικής επεξεργασίας. Η αύξηση αυτών των ιδιοτήτων οφείλεται στο γεγονός ότι υπό συνθήκες αύξησης του καθεστώτος θερμοκρασίας, εμφανίζεται καθίζηση νικελίου-φωσφόρου, ακολουθούμενη από το σχηματισμό μιας νέας χημικής ένωσης. Συμβάλλει στην αύξηση της σκληρότητας στη δομή της επίστρωσης.

Ανάλογα με το καθεστώς θερμοκρασίας, υπάρχει αλλαγή στη μικροσκληρότητα με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, η συσχέτιση δεν είναι καθόλου ομοιόμορφη σε σχέση με μια αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας θέρμανσης. Κατά τη θερμική επεξεργασία σε χημική επινικελίωση στους 200 και 800°, για παράδειγμα, ο δείκτης μικροσκληρότητας θα είναι μόνο 200 kg/mm2. Η μέγιστη τιμή σκληρότητας επιτυγχάνεται σε θερμοκρασίες 400-500°. Σε αυτήν τη λειτουργία, μπορείτε να βασιστείτε στην παροχή 1200 kg/mm2.

Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι δεν είναι όλα τα μέταλλα και τα κράματα, καταρχήν, αποδεκτή θερμική επεξεργασία. Για παράδειγμα, η απαγόρευση επιβάλλεται σε χάλυβες και κράματα που έχουν ήδη υποβληθεί σε διαδικασίες σκλήρυνσης και κανονικοποίησης. Σε αυτό προστίθεται το γεγονός ότι η θερμική επεξεργασία στον αέρα μπορεί να συμβάλει στο σχηματισμό μιας απόχρωσης που αλλάζει από χρυσαφί σε μοβ. Η μείωση της θερμοκρασίας στους 350 ° θα βοηθήσει στην ελαχιστοποίηση τέτοιων παραγόντων. Η όλη διαδικασία εκτελείται της τάξης των 45-60 λεπτών μόνο με το τεμάχιο εργασίας καθαρισμένο από ρύπους. Το εξωτερικό γυάλισμα θα επηρεάσει άμεσα την πιθανότητα επίτευξης ποιοτικού αποτελέσματος.

Εξοπλισμός επεξεργασίας

Για παραγωγήΑυτή η τεχνολογία δεν απαιτεί ιδιαίτερα εξειδικευμένες και βιομηχανικές μονάδες. Στο σπίτι, η χημική επινικελίωση μπορεί να τοποθετηθεί σε λουτρό ή πιάτο από εμαγιέ χάλυβα. Μερικές φορές έμπειροι τεχνίτες χρησιμοποιούν μια επένδυση για συνηθισμένα μεταλλικά δοχεία, χάρη στην οποία οι επιφάνειες προστατεύονται από τη δράση οξέων και αλκαλίων.

Σε σχέση με χωρητικότητα έως 50-100 λίτρα, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν βοηθητικές εμαγιέ δεξαμενές ανθεκτικές στα νιτρικά οξέα. Όσον αφορά την ίδια την επένδυση, η βάση της παρασκευάζεται από αδιάβροχη κόλλα γενικής χρήσης (για παράδειγμα, "Moment" No. 88) και κονιοποιημένο οξείδιο του χρωμίου. Και πάλι, στο σπίτι, τα εξειδικευμένα μείγματα σκόνης μπορούν να αντικατασταθούν με μικροσκόνες σμύριδας. Για τη στερέωση και επεξεργασία της εφαρμοσμένης επένδυσης, απαιτείται στέγνωμα στον αέρα με πιστολάκι μαλλιών ή θερμαντικό πιστόλι.

Οι επαγγελματικές χημικές εγκαταστάσεις επινικελίωσης δεν απαιτούν ειδική προστασία επιφάνειας και διακρίνονται από την παρουσία αφαιρούμενων καλυμμάτων. Οι επικαλύψεις αφαιρούνται μετά από κάθε συνεδρία θεραπείας και καθαρίζονται χωριστά σε νιτρικό οξύ. Το κύριο χαρακτηριστικό σχεδιασμού αυτού του εξοπλισμού μπορεί να ονομαστεί η παρουσία καλαθιών και αναρτήσεων (συνήθως κατασκευασμένων από ανθρακούχο χάλυβα), που διευκολύνουν τον χειρισμό μικρών εξαρτημάτων.

Διαδικασίες επινικελίωσης για ανοξείδωτο χάλυβα και μέταλλα ανθεκτικά στα οξέα

Ο σκοπός αυτής της λειτουργίας είναι να αυξήσει την αντοχή στη φθορά και τη σκληρότητα της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας, καθώς και να παρέχει αντιδιαβρωτική προστασία. Αυτό είναι το πρότυποδιαδικασία χημικής επινικελίωσης για χάλυβες που έχουν κραματωθεί και προετοιμάζονται για χρήση σε επιθετικά περιβάλλοντα. Η προετοιμασία του εξαρτήματος θα έχει ιδιαίτερη θέση στην τεχνική της επίστρωσης.

Για ανοξείδωτα κράματα, χρησιμοποιείται προκαταρκτικός καθαρισμός σε περιβάλλον ανόδου σε αλκαλικό διάλυμα. Τα τεμάχια εργασίας τοποθετούνται σε κρεμάστρες με σύνδεση εσωτερικών καθόδων. Η ζύγιση πραγματοποιείται σε δοχείο με διάλυμα καυστικής σόδας 15% και η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη είναι 65-70 °. Για να σχηματιστεί μια ομοιόμορφη επίστρωση χωρίς κενά, θα πρέπει να πραγματοποιηθεί ηλεκτρολυτική και χημική επινικελίωση ανοξείδωτων κραμάτων υπό συνθήκες διατήρησης πυκνότητας ρεύματος (ανοδικής) έως 10 A/dm2. Η διάρκεια της διαδικασίας κυμαίνεται από 5 έως 10 λεπτά ανάλογα με το μέγεθος του εξαρτήματος. Στη συνέχεια, το τεμάχιο εργασίας πλένεται σε τρεχούμενο κρύο νερό και αποκεφαλίζεται σε αραιό υδροχλωρικό οξύ για περίπου 10 δευτερόλεπτα σε θερμοκρασία 20 °. Αυτό ακολουθείται από μια τυπική διαδικασία αλκαλικής καθίζησης.

Μη σιδηρούχα επινικέλιο

Μέταλλα που είναι μαλακά και ελατά στις χημικές διεργασίες υφίστανται επίσης ειδική προετοιμασία πριν από την επεξεργασία. Οι επιφάνειες απολιπαίνονται και, σε ορισμένες περιπτώσεις, γυαλίζονται. Εάν το τεμάχιο εργασίας έχει ήδη υποβληθεί σε επινικελίωση στο παρελθόν, τότε η διαδικασία αποξήρωσης σε αραιό διάλυμα 25% με θειικό οξύ θα πρέπει επίσης να πραγματοποιηθεί εντός 1 λεπτού. Στοιχεία με βάση τον χαλκό και τα κράματά του συνιστάται να υποβάλλονται σε επεξεργασία σε επαφή με ηλεκτραρνητικά μέταλλα όπως το αλουμίνιο και ο σίδηρος. Τεχνικά, ένας τέτοιος συνδυασμός παρέχεται από ανάρτηση ή ανθεκτικό σύρμα.από τις ίδιες ουσίες. Όπως δείχνει η πρακτική, μερικές φορές στη διαδικασία αντίδρασης, αρκεί ένα άγγιγμα του σιδερένιου τμήματος στην επιφάνεια του χαλκού για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα εναπόθεσης.

Η χημική επινικελίωση του αλουμινίου και των κραμάτων του έχει επίσης τα δικά της χαρακτηριστικά. Σε αυτή την περίπτωση, οργανώνεται η αποξήρανση των τεμαχίων εργασίας σε αλκαλικό διάλυμα ή η διαύγαση πραγματοποιείται σε οξύ με βάση το άζωτο. Χρησιμοποιείται επίσης μια επεξεργασία διπλού ψευδαργύρου, για την οποία παρασκευάζεται μια σύνθεση με οξείδιο ψευδαργύρου (100 g / l) και καυστική σόδα (500 g / l). Το καθεστώς θερμοκρασίας πρέπει να διατηρείται εντός 20-25 °. Η πρώτη προσέγγιση με τη βύθιση του εξαρτήματος διαρκεί 30 δευτερόλεπτα και στη συνέχεια ξεκινά η διαδικασία χάραξης του ιζήματος ψευδαργύρου σε νιτρικό οξύ. Ακολουθεί μια δεύτερη κατάδυση, ήδη 10 δευτερολέπτων. Στο τελικό στάδιο, το αλουμίνιο πλένεται με κρύο νερό και επινικελώνεται με διάλυμα νικελίου-φωσφόρου.

Τεχνολογία επινικελίωσης κεραμομεταλλεύματος

Για υλικά αυτού του τύπου χρησιμοποιείται η γενική μέθοδος επινικελίωσης φερρίτη. Στο στάδιο της παρασκευής, το μέρος απολιπαίνεται με διάλυμα ανθρακικής σόδας, πλένεται με ζεστό νερό και χαράσσεται για 10-15 λεπτά σε διάλυμα αλκοόλης με προσθήκη υδροχλωρικού οξέος. Στη συνέχεια, το τεμάχιο εργασίας πλένεται ξανά με ζεστό νερό και καθαρίζεται με μαλακά λειαντικά από τη λάσπη. Αμέσως πριν την έναρξη της χημικής διαδικασίας επινικελίωσης, το κεραμομετάλλωμα καλύπτεται με ένα στρώμα χλωριούχου παλλαδίου. Ένα διάλυμα με συγκέντρωση 1 g / l εφαρμόζεται στην επιφάνεια με μια βούρτσα. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται πολλές φορές και το τεμάχιο εργασίας στεγνώνει μετά από κάθε πέρασμα.

Για επινικελίωση χρησιμοποιήστε ένα δοχείο με όξινο διάλυμα που περιέχει χλωριούχο νικέλιο (30 g/l), υποφωσφορώδες νάτριο (25 g/l) και ηλεκτρικό οξύ νατρίου (15 g/l). Η θερμοκρασία του διαλύματος διατηρείται στην περιοχή 95-98 ° και ο συνιστώμενος συντελεστής υδρογόνου είναι 4,5-4,8 Μετά από χημική επινικελίωση, το κεραμικό μεταλλικό μέρος πλένεται σε ζεστό νερό και στη συνέχεια βράζεται και βυθίζεται σε πυροφωσφορικό επιχαλκωμένο ηλεκτρολύτη. Σε ένα ενεργό χημικό περιβάλλον, το τεμάχιο εργασίας συγκρατείται μέχρι να σχηματιστεί ένα στρώμα 1-2 microns. Διαφορετικοί τύποι κεραμικών, στοιχεία χαλαζία, ticond και thermocond μπορούν επίσης να υποβληθούν σε παρόμοια επεξεργασία. Σε κάθε περίπτωση, η επιμετάλλωση με χλωριούχο παλλάδιο, η ξήρανση στον αέρα, η βύθιση σε όξινο διάλυμα και ο βρασμός θα είναι υποχρεωτική.

Τεχνολογία επινικελίωσης στο σπίτι

Τεχνικά, οι εργασίες επινικελίωσης μπορούν να οργανωθούν χωρίς ειδικό εξοπλισμό, όπως έχει ήδη σημειωθεί. Για παράδειγμα, σε περιβάλλον γκαράζ, μπορεί να μοιάζει με αυτό:

• Μαγείρεμα του κατάλληλου μεγέθους κατσαρόλα με εμαγιέ εσωτερικό.
• Τα προπαρασκευασμένα ξηρά αντιδραστήρια για το ηλεκτρολυτικό διάλυμα σε ένα εμαγιέ δοχείο αναμιγνύονται με νερό.
• Το προκύπτον μείγμα βράζεται και μετά προστίθεται σε αυτό υποφωσφορώδες νάτριο.
• Το τεμάχιο εργασίας καθαρίζεται και απολιπανθεί, και στη συνέχεια βυθίζεται στο διάλυμα, αλλά χωρίς να αγγίξει τις επιφάνειες του δοχείου - δηλαδή τον πάτο και τα τοιχώματα.
• Τα χαρακτηριστικά της επινικελώσεως στο σπίτι είναι όλα αυτάο εξοπλισμός θα είναι κατασκευασμένος από αυτοσχέδια υλικά. Για τον ίδιο έλεγχο του εξαρτήματος, μπορείτε να προμηθεύσετε έναν ειδικό βραχίονα (απαραίτητα από διηλεκτρικό υλικό) με σφιγκτήρα, ο οποίος θα πρέπει να μείνει σε ακίνητη θέση για 2-3 ώρες.
• Για τον παραπάνω χρόνο, η σύνθεση αφήνεται σε κατάσταση βρασμού.
• Όταν περάσει η τεχνολογική περίοδος της επινικελίωσης, το τμήμα αφαιρείται από το διάλυμα. Πρέπει να ξεπλένεται με κρύο τρεχούμενο νερό αραιωμένο σε σβησμένο λάιμ.

Στο σπίτι, μπορείτε να νικελώσετε χάλυβα, ορείχαλκο, αλουμίνιο κ.λπ. Για όλα τα αναφερόμενα μέταλλα, θα πρέπει να παρασκευαστεί ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα που περιέχει υποφωσφορώδες νάτριο, θειικό νικέλιο ή χλωριούχο, καθώς και εγκλείσματα οξέος. Παρεμπιπτόντως, για να επιταχύνετε τη διαδικασία, μπορείτε να προσθέσετε ένα πρόσθετο μολύβδου.

Συμπέρασμα

Υπάρχουν διαφορετικές τεχνικές και προσεγγίσεις για την επινικελίωση σε ενεργά χημικά διαλύματα, αλλά η χρήση υποφωσφορώδους νατρίου είναι η πιο συμφέρουσα μέθοδος. Αυτό οφείλεται στην ελάχιστη ποσότητα ανεπιθύμητης βροχόπτωσης και σε συνδυασμό ενός ολόκληρου συνόλου τεχνικών και φυσικών ιδιοτήτων της επικάλυψης με πάχος περίπου 20 microns. Φυσικά, η χημική επινικελίωση του μετάλλου συνοδεύεται από ορισμένους κινδύνους σχηματισμού ελαττωμάτων. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα εξαιρετικά ευαίσθητα μη σιδηρούχα μέταλλα, αλλά τέτοια φαινόμενα μπορούν επίσης να καταπολεμηθούν στο πλαίσιο μιας ενιαίας τεχνολογικής διαδικασίας. Για παράδειγμα, οι ειδικοί συνιστούν την αφαίρεση ελαττωματικών περιοχών σε ένα συμπυκνωμένο, όξινο περιβάλλον με βάση το άζωτο μεθερμοκρασίες έως 35°C. Αυτή η διαδικασία εκτελείται όχι μόνο σε περίπτωση ανεπιθύμητων ελαττωμάτων, αλλά και με σκοπό την τακτική διόρθωση του εφαρμοζόμενου προστατευτικού στρώματος.