آبکاری نیکل شیمیایی - ویژگی ها، فناوری و توصیه ها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

فناوری های متالیزاسیون قطعات و سازه ها در حوزه های مختلف صنعت و ساخت و ساز گسترده است. یک پوشش اضافی از سطح در برابر آسیب های خارجی و عواملی که به تخریب کامل مواد کمک می کند محافظت می کند. یکی از این روش ها آبکاری نیکل الکترولس است که دارای یک لایه بادوام است که از نظر مکانیکی و خوردگی مقاوم است و می تواند دمای حدود 400 درجه سانتیگراد را تحمل کند.

ویژگی های فناوری

همراه با آبکاری شیمیایی مبتنی بر نیکل، روش های آبکاری و آبکاری الکتریکی وجود دارد. واکنش بارش باید فوراً به ویژگی های تکنیک مورد بررسی نسبت داده شود. تحت شرایط احیای نیکل بر اساس هیپوفسفیت سدیم در محلول نمکی با افزودن آب سازماندهی می شود. در صنعت، فناوری‌های آبکاری نیکل شیمیایی عمدتاً با اتصال استفاده می‌شوندترکیبات اسیدی و قلیایی فعال، که به تازگی فرآیندهای بارش را شروع می کنند. پوششی که به این روش درمان می شود ظاهری متالایز براق به دست می آورد که ساختار آن آلیاژ ترکیبی نیکل و فسفر است. این فناوری که با حضور آخرین ماده در ترکیب ساخته شده است، شاخص های فیزیکی و شیمیایی پایین تری دارد. محلول های اسیدی و قلیایی می توانند ضرایب مختلفی از محتوای فسفر را به دست آورند - اولی تا 10٪ و دومی - حدود 5-6٪..

کیفیت فیزیکی پوشش نیز به میزان این ماده بستگی دارد. وزن مخصوص فسفر می تواند حدود 7.8 گرم بر سانتی متر مکعب باشد، مقاومت الکتریکی 0.60 اهم میلی متر مربع بر متر و نقطه ذوب از 900 تا 1200 درجه است. با استفاده از عملیات حرارتی در 400 درجه، سختی پوشش رسوب‌شده را می‌توان تا 1000 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع افزایش داد. در عین حال، قدرت چسبندگی قطعه کار با ساختار نیکل-فسفر نیز افزایش می یابد.

تا آنجایی که به آبکاری نیکل شیمیایی مربوط می شود، بر خلاف بسیاری از روش های آبکاری محافظ جایگزین، بهترین گزینه برای کار با قطعات و ساختارهای پیچیده است. در عمل، این فناوری اغلب برای سیم پیچ ها و سطوح داخلی لوله های چند فرمت اعمال می شود. پوشش به طور مساوی و دقیق اعمال می شود - بدون شکاف و سایر نقص در لایه محافظ. با توجه به در دسترس بودن فرآوری برای فلزات مختلف، محدودیت فقط برای سرب، قلع، کادمیوم و روی اعمال می شود. برعکس، رسوب فسفر نیکل برای فلزات آهنی، آلومینیوم وقطعات مسی.

روش آبکاری نیکل در محلولهای قلیایی

بارش قلیایی مقاومت مکانیکی بالایی برای پوشش ایجاد می کند که با امکان تنظیم آسان و عدم وجود عوامل منفی مانند رسوب پودر نیکل مشخص می شود. دستور العمل های مختلفی وجود دارد که بسته به نوع فلز مورد پردازش و هدف آن تهیه می شود. ترکیب این نوع محلول آبکاری نیکل شیمیایی معمولاً به شرح زیر است:

• سدیم اسید سیتریک.
• هیپوفسفیت سدیم.
• آمونیوم (کلردار).
• نیکل.

در دمای حدود 80-90 درجه، فرآیند با سرعت حدود 9-10 میکرون در ساعت انجام می شود، در حالی که رسوب با تکامل فعال هیدروژن همراه است.

روش تهیه خود دستور در انحلال هر یک از مواد فوق به ترتیب جداگانه بیان می شود. تنها استثنا در این ترکیب از آبکاری نیکل شیمیایی، هیپوفسفیت سدیم خواهد بود. زمانی که تمام اجزای دیگر حل شوند و دما به حالت بهینه برسد در حجمی در حدود 10-20 گرم در لیتر ریخته می شود.

در غیر این صورت، هیچ الزامات خاصی برای آماده سازی فرآیند رسوب در محلول قلیایی وجود ندارد. صفحه فلزی بدون درمان خاصی تمیز و آویزان می شود.

آماده سازی سطوح قطعات و سازه های فولادی برای پوشش هیچ ویژگی مشخصی ندارد. در طول فرآیند، می توانید محلول را با اضافه کردن همان هیپو فسفیت سدیم یا تنظیم کنید25 درصد آمونیاک در حالت دوم، در شرایط حجم حمام زیاد، آمونیاک از یک سیلندر در حالت گازی وارد می شود. یک لوله لاستیکی تا انتهای ظرف غوطه ور می شود و ماده افزودنی مستقیماً از طریق آن در حالت پیوسته به قوام مورد نظر وارد می شود.

آبکاری نیکل با محلول های اسید

در مقایسه با محیط های قلیایی، محیط های اسیدی با انواع مواد افزودنی مشخص می شوند. پایه هیپوفسفیت و نمک های نیکل را می توان با استات سدیم، اسیدهای لاکتیک، سوکسینیک و تارتاریک و همچنین Trilon B و سایر ترکیبات آلی اصلاح کرد. در میان تعداد زیادی از فرمول های مورد استفاده، محبوب ترین محلول برای آبکاری شیمیایی نیکل با رسوب اسید:

• هیپوفسفیت سدیم.
• سولفات نیکل.
• کربنات سدیم.

نرخ رسوب همان 9-10 میکرون در ساعت خواهد بود و مقدار pH با محلول هیدروکسید سدیم 2% اصلاح می شود. دما به شدت در 95 درجه حفظ می شود، زیرا افزایش آن می تواند منجر به تخلیه خود نیکل با بارش فوری شود. گاهی اوقات پاشیدن محلول از ظرف نیز مشاهده می شود.

تنها در صورتی می توان پارامترهای ترکیب را نسبت به غلظت مواد اصلی آن تغییر داد که میزان سدیم فسفیت موجود در آن حدود 50 گرم در لیتر باشد. در این حالت، بارش نیکل فسفیت امکان پذیر است. هنگامی که پارامترهای محلول به غلظت فوق رسید، محلول تخلیه شده و با محلول جدید جایگزین می شود.

هنگام حرارتیدر حال پردازش؟

اگر قطعه کار نیاز به اطمینان از کیفیت مقاومت در برابر سایش و سختی داشته باشد، عملیات عملیات حرارتی انجام می شود. افزایش این خواص به این دلیل است که در شرایط افزایش رژیم دما، بارش نیکل-فسفر رخ می دهد و به دنبال آن یک ترکیب شیمیایی جدید تشکیل می شود. این به افزایش سختی در ساختار پوشش کمک می کند.

بسته به رژیم دما، تغییر در میکروسختی با ویژگی های مختلف وجود دارد. علاوه بر این، همبستگی با توجه به افزایش یا کاهش دمای گرمایش به هیچ وجه یکنواخت نیست. برای مثال، در طول عملیات حرارتی در آبکاری نیکل شیمیایی در دمای 200 و 800 درجه، شاخص ریزسختی تنها 200 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع خواهد بود. حداکثر مقدار سختی در دمای 400-500 درجه به دست می آید. در این حالت، می توانید روی ارائه 1200 کیلوگرم بر میلی متر مربع حساب کنید.

همچنین باید در نظر داشت که اصولاً همه فلزات و آلیاژها عملیات حرارتی قابل قبولی ندارند. به عنوان مثال، این ممنوعیت برای فولادها و آلیاژهایی اعمال می شود که قبلاً مراحل سخت شدن و نرمال سازی را پشت سر گذاشته اند. علاوه بر این، این واقعیت است که عملیات حرارتی در هوا می تواند به شکل گیری رنگی کمک کند که از طلایی به بنفش تغییر می کند. کاهش دما تا 350 درجه به حداقل رساندن این عوامل کمک می کند. کل فرآیند به ترتیب 45-60 دقیقه فقط با پاکسازی قطعه کار از آلاینده ها انجام می شود. پولیش خارجی مستقیماً بر احتمال به دست آوردن نتیجه با کیفیت تأثیر می گذارد.

تجهیزات پردازش

برای تولیداین فناوری نیازی به واحدهای بسیار تخصصی و صنعتی ندارد. در خانه، آبکاری نیکل شیمیایی را می توان در یک حمام یا ظرف فولادی لعابی قرار داد. گاهی اوقات صنعتگران باتجربه از آستری برای ظروف فلزی معمولی استفاده می کنند که به لطف آن سطوح از اثر اسیدها و قلیاها محافظت می شود.

با توجه به ظرفیت های حداکثر 50-100 لیتر، می توان از مخازن میناکاری شده کمکی مقاوم در برابر اسیدهای نیتریک نیز استفاده کرد. در مورد خود آستر، پایه آن از چسب جهانی ضد آب (به عنوان مثال، "لحظه" شماره 88) و اکسید کروم پودری تهیه شده است. مجدداً، در خانه، مخلوط پودرهای تخصصی را می توان با میکروپودرهای سنباده جایگزین کرد. برای تعمیر و پردازش آستر اعمال شده، خشک کردن هوا با سشوار ساختمانی یا تفنگ حرارتی مورد نیاز است.

تاسیسات حرفه ای آبکاری نیکل شیمیایی نیازی به حفاظت سطح خاصی ندارند و با وجود روکش های قابل جابجایی متمایز می شوند. پوشش ها پس از هر جلسه درمان برداشته می شوند و به طور جداگانه در اسید نیتریک تمیز می شوند. ویژگی اصلی طراحی چنین تجهیزاتی را می توان وجود سبدها و سیستم تعلیق (معمولاً از فولادهای کربنی) نامید که دستکاری قطعات کوچک را تسهیل می کند.

فرآیندهای آبکاری نیکل برای فولاد ضد زنگ و فلزات مقاوم در برابر اسید

هدف از این عملیات افزایش مقاومت به سایش و سختی سطح قطعه کار و همچنین ایجاد حفاظت در برابر خوردگی است. این استاندارد استروش آبکاری نیکل شیمیایی برای فولادهایی که آلیاژ شده اند و برای استفاده در محیط های تهاجمی آماده می شوند. آماده سازی قطعه جایگاه ویژه ای در تکنیک پوشش خواهد داشت.

برای آلیاژهای ضد زنگ، از تصفیه اولیه در محیط آند در محلول قلیایی استفاده می شود. قطعات کار با اتصال کاتدهای داخلی بر روی آویزها نصب می شوند. توزین در یک ظرف با محلول سود سوزآور 15٪ انجام می شود و دمای الکترولیت 65-70 درجه است. برای تشکیل یک پوشش یکنواخت بدون شکاف، آبکاری نیکل الکترولیتی و شیمیایی آلیاژهای ضد زنگ باید تحت شرایط حفظ چگالی جریان (آندی) تا 10 A/dm2 انجام شود. مدت زمان این فرآیند بسته به اندازه قطعه از 5 تا 10 دقیقه متغیر است. سپس قطعه کار در آب سرد جاری شسته شده و در اسید هیدروکلریک رقیق به مدت حدود 10 ثانیه در دمای 20 درجه سر بریده می شود. این توسط یک روش معمولی بارش قلیایی دنبال می شود.

آبکاری نیکل غیر آهنی

فلزاتی که در برابر فرآیندهای شیمیایی نرم و چکش خوار هستند نیز قبل از فرآوری آماده سازی خاصی می شوند. سطوح چربی زدایی شده و در برخی موارد جلا می شوند. اگر قطعه کار قبلاً در معرض آبکاری نیکل قرار گرفته باشد، فرآیند ترشی کردن در محلول رقیق 25٪ با اسید سولفوریک نیز باید در عرض 1 دقیقه انجام شود. توصیه می شود عناصر بر پایه مس و آلیاژهای آن در تماس با فلزات الکترونگاتیو مانند آلومینیوم و آهن پردازش شوند. از نظر فنی، چنین ترکیبی توسط یک سیستم تعلیق یا سیم محکم ارائه می شود.از همان مواد همانطور که تمرین نشان می دهد، گاهی اوقات در فرآیند واکنش، یک لمس قسمت آهن به سطح مس برای رسیدن به اثر رسوب مطلوب کافی است.

آبکاری شیمیایی نیکل آلومینیوم و آلیاژهای آن نیز ویژگی های خاص خود را دارد. در این مورد، ترشی کردن قطعات کار در یک محلول قلیایی سازماندهی می شود، یا شفاف سازی به یک اسید مبتنی بر نیتروژن انجام می شود. یک تیمار روی دوتایی نیز استفاده می شود که برای آن ترکیبی با اکسید روی (100 گرم در لیتر) و سود سوزآور (500 گرم در لیتر) تهیه می شود. رژیم دما باید در 20-25 درجه حفظ شود. اولین رویکرد با غوطه وری قطعه 30 ثانیه به طول می انجامد و سپس فرآیند اچ کردن رسوب روی در اسید نیتریک آغاز می شود. پس از آن یک شیرجه 10 ثانیه ای دوم انجام می شود. در مرحله آخر، آلومینیوم با آب سرد شسته شده و با محلول نیکل فسفر آبکاری شده است.

تکنولوژی آبکاری نیکل سرمت

برای موادی از این نوع از روش کلی آبکاری نیکل فریت استفاده می شود. در مرحله آماده سازی، قسمت با محلول خاکستر سودا چربی زدایی می شود، با آب گرم شسته می شود و به مدت 10-15 دقیقه در محلول الکلی با افزودن اسید هیدروکلریک اچ می شود. سپس قطعه کار دوباره با آب داغ شسته شده و با مواد ساینده نرم از لجن پاک می شود. بلافاصله قبل از شروع فرآیند آبکاری شیمیایی نیکل، سرمت با لایه ای از کلرید پالادیوم پوشانده می شود. محلولی با غلظت 1 گرم در لیتر با یک برس روی سطح اعمال می شود. این روش چندین بار تکرار می شود و پس از هر بار عبور قطعه کار خشک می شود.

برای آبکاری نیکل از ظرفی با محلول اسیدی حاوی کلرید نیکل (30 گرم در لیتر)، هیپوفسفیت سدیم (25 گرم در لیتر) و اسید سوکسینیک سدیم (15 گرم در لیتر) استفاده کنید. دمای محلول در محدوده 95-98 درجه حفظ می شود و ضریب هیدروژن توصیه شده 4.5-4.8 است. الکترولیت با روکش مس در یک محیط شیمیایی فعال، قطعه کار تا زمانی که یک لایه 1-2 میکرونی تشکیل شود، نگه داشته می شود. انواع مختلف سرامیک، عناصر کوارتز، تیکوند و ترموکوند نیز می توانند تحت پردازش مشابه قرار گیرند. در هر مورد، آبکاری با کلرید پالادیوم، خشک کردن هوا، غوطه ور کردن در محلول اسید و جوشاندن الزامی خواهد بود.

تکنولوژی آبکاری نیکل در خانه

از نظر فنی، عملیات آبکاری نیکل را می توان بدون تجهیزات ویژه سازماندهی کرد، همانطور که قبلاً ذکر شد. به عنوان مثال، در یک محیط گاراژ، ممکن است به این صورت باشد:

• پخت قابلمه با اندازه مناسب با فضای داخلی لعابی.
• معرفهای خشک از پیش آماده شده برای محلول الکترولیتی در یک ظرف لعابی با آب مخلوط می شوند.
• مخلوط به دست آمده را می جوشانند و پس از آن هیپوفسفیت سدیم را به آن اضافه می کنند.
• قطعه کار تمیز و چربی زدایی می شود و سپس در محلول غوطه ور می شود، اما بدون تماس با سطوح ظرف - یعنی کف و دیواره ها.
• ویژگی های آبکاری نیکل در خانه همین استتجهیزات از مواد بداهه ساخته خواهد شد. برای کنترل یکسان قطعه، می توانید یک براکت مخصوص (الزام از مواد دی الکتریک) با گیره تهیه کنید که باید 2 تا 3 ساعت در حالت ثابت بماند.
• برای مدت زمان فوق، ترکیب در حالت جوش باقی می ماند.
• هنگامی که دوره تکنولوژیکی آبکاری نیکل می گذرد، قطعه از محلول خارج می شود. باید زیر آب جاری سرد رقیق شده در آهک رقیق شده شسته شود.

در خانه، می توانید از فولاد نیکل، برنج، آلومینیوم و غیره استفاده کنید. برای تمام فلزات ذکر شده، محلول الکترولیتی حاوی هیپوفسفیت سدیم، سولفات نیکل یا کلرید و همچنین اجزاء اسیدی باید تهیه شود. به هر حال، برای سرعت بخشیدن به فرآیند، می توانید یک افزودنی سرب اضافه کنید.

نتیجه گیری

تکنیک ها و رویکردهای مختلفی برای آبکاری نیکل در محلول های شیمیایی فعال وجود دارد، اما استفاده از هیپوفسفیت سدیم سودمندترین روش است. این به دلیل حداقل میزان بارندگی ناخواسته و ترکیبی از مجموعه کاملی از خواص فنی و فیزیکی پوشش با ضخامت حدود 20 میکرون است. البته آبکاری شیمیایی نیکل فلز با خطرات خاصی از تشکیل نقص همراه است. این امر به ویژه در مورد فلزات غیرآهنی بسیار حساس صادق است، اما می توان با چنین پدیده هایی در چارچوب یک فرآیند تکنولوژیک مبارزه کرد. به عنوان مثال، کارشناسان توصیه می کنند مناطق معیوب را در یک محیط متمرکز و مبتنی بر نیتروژن اسیدی حذف کنید.درجه حرارت تا 35 درجه سانتیگراد این روش نه تنها در صورت ایرادات ناخواسته، بلکه به منظور اصلاح منظم لایه محافظ اعمال شده نیز انجام می شود.