ציפוי ניקל כימי - תכונות, טכנולוגיה והמלצות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

טכנולוגיות למתכת של חלקים ומבנים נפוצות בתחומים שונים של תעשייה ובנייה. ציפוי נוסף מגן על פני השטח מפני נזקים חיצוניים וגורמים התורמים להרס מוחלט של החומר. טיפול אחד כזה הוא ציפוי ניקל ללא חשמל, בעל סרט עמיד עמיד מכנית ועמיד בפני קורוזיה ועמיד בטמפרטורות של כ-400 מעלות צלזיוס.

תכונות טכנולוגיה

לצד ציפוי כימי על בסיס ניקל, ישנן שיטות ציפוי וציפוי אלקטרוני. יש לייחס מיד את תגובת המשקעים לתכונות הטכניקה הנבדקת. הוא מאורגן בתנאים של הפחתת ניקל על בסיס נתרן היפופוספיט בתמיסת מלח בתוספת מים. בתעשייה, טכנולוגיות ציפוי ניקל כימי משמשות בעיקר עם החיבורתרכובות חומציות ובסיסיות פעילות, שרק מתחילות את תהליכי המשקעים. הציפוי המטופל בצורה זו מקבל מראה מתכתי מבריק, שמבנהו הוא סגסוגת משולבת של ניקל וזרחן. לטכנולוגיה, שנעשתה עם נוכחות החומר האחרון בהרכב, יש אינדיקטורים פיזיים וכימיים נמוכים יותר. תמיסות חומצה ואלקליות יכולות לתת מקדמים שונים של תכולת זרחן - הראשון עד 10%, והשני - כ-5-6%.

האיכויות הפיזיקליות של הציפוי יהיו תלויות גם בכמות החומר הזה. המשקל הסגולי של זרחן יכול להיות כ-7.8 גרם/סמ"ק, ההתנגדות החשמלית היא 0.60 אוהם מ"מ/מ"ר, ונקודת ההיתוך היא בין 900 ל-1200 מעלות. באמצעות פעולת טיפול בחום ב-400°, ניתן להגדיל את קשיות הציפוי המושקע עד ל-1000 ק"ג/מ"ר. במקביל, גם חוזק ההידבקות של חומר העבודה בעל מבנה ניקל-זרחן יגדל.

בכל הנוגע לציפוי ניקל כימי, בניגוד להרבה שיטות ציפוי מגן חלופיות, הוא מתאים ביותר לעבודה עם חלקים ומבנים בעלי צורה מורכבת. בפועל, הטכנולוגיה מיושמת לעתים קרובות על סלילים ומשטחים פנימיים של צינורות בפורמט רב. הציפוי מיושם בצורה אחידה ומדויקת - ללא רווחים ופגמים נוספים בשכבת המגן. לגבי זמינות עיבוד למתכות שונות, ההגבלה חלה רק על עופרת, בדיל, קדמיום ואבץ. לעומת זאת, שקיעת ניקל זרחן מומלצת עבור מתכות ברזליות, אלומיניום וחלקי נחושת.

שיטת ציפוי ניקל בתמיסות אלקליות

משקעים אלקליים מספקים לציפוי עמידות מכנית גבוהה, המתאפיינת באפשרות של התאמה קלה ובהיעדר גורמים שליליים כמו משקעים של אבקת ניקל. ישנם מתכונים שונים שמכינים בהתאם לסוג המתכת המעובדת ומטרתה. ההרכב של סוג זה של תמיסת ציפוי ניקל כימי משמש בדרך כלל כדלקמן:

• נתרן חומצת לימון.
• נתרן היפופוספיט.
• אמוניום (כלור).
• ניקל.

בטמפרטורה של כ-80-90°, התהליך מתרחש במהירות של כ-9-10 מיקרון/שעה, כאשר השקיעה מלווה בהתפתחות אקטיבית של מימן.

הליך הכנת המתכון עצמו מתבטא בפירוק כל אחד מהמרכיבים הנ ל לפי סדר נפרד. החריג היחיד בהרכב זה של ציפוי ניקל כימי יהיה נתרן היפופוספיט. זה נמזג בנפח של כ 10-20 גרם / ליטר עד שכל שאר הרכיבים מומסים, והטמפרטורה מובאת למצב האופטימלי.

אחרת, אין דרישות מיוחדות להכנת תהליך השקיעה בתמיסה בסיסית. ריק המתכת מנוקה ותלוי ללא טיפול מיוחד.

להכנת משטחים של חלקי פלדה ומבנים לציפוי אין תכונות בולטות. במהלך התהליך, ניתן להתאים את התמיסה על ידי הוספת אותו נתרן היפופוספיט או25% אמוניה. במקרה השני, בתנאי של נפח אמבטיה גדול, אמוניה מוכנסת מגליל במצב גזי. צינור גומי טובל עד לתחתית המיכל והתוסף מוזן ישירות דרכו במצב רציף עד לעקביות הרצויה.

ציפוי ניקל עם תמיסות חומצה

בהשוואה למדיה אלקלית, מדיות חומצה מתאפיינות במגוון של תוספים. ניתן לשנות את הבסיס של מלחי היפופוספיט וניקל עם נתרן אצטט, חומצות לקטית, סוקסינית וטרטרית, כמו גם טרילון B ותרכובות אורגניות אחרות. מבין המספר הרב של תכשירים בהם נעשה שימוש, הפתרון הפופולרי ביותר עבור ציפוי ניקל כימי באמצעות שקיעת חומצה:

• נתרן היפופוספיט.
• ניקל סולפט.
• נתרן קרבונט.

קצב השקיעה יהיה זהה 9-10 מיקרון/שעה, וערך ה-pH מתוקן עם תמיסת נתרן הידרוקסיד 2%. הטמפרטורה נשמרת אך ורק בתוך 95 מעלות, מכיוון שהעלייה שלה יכולה להוביל לפריקה עצמית של ניקל עם משקעים מיידיים. לעיתים נצפה גם התזה של התמיסה מהמיכל.

ניתן לשנות את הפרמטרים של ההרכב ביחס לריכוז מרכיביו העיקריים רק אם תכולת הנתרן פוספיט בו היא כ-50 גרם/ליטר. במצב זה, משקעים של ניקל פוספיט אפשריים. כאשר הפרמטרים של התמיסה מגיעים לריכוז הנ ל, התמיסה מתנקזת ומוחלפת בחדשה.

כאשר תרמימעבד?

אם חומר העבודה צריך להבטיח את איכות עמידות הבלאי והקשיחות, מתבצעת פעולת טיפול בחום. העלייה בתכונות אלו נובעת מכך שבתנאים של עלייה במשטר הטמפרטורה מתרחשים משקעי ניקל-זרחן, ולאחר מכן היווצרות תרכובת כימית חדשה. הוא תורם לעלייה בקשיות במבנה הציפוי.

בהתאם למשטר הטמפרטורה, יש שינוי בקשיות המיקרו עם מאפיינים שונים. יתרה מכך, המתאם אינו אחיד כלל ביחס לעלייה או ירידה בטמפרטורת החימום. במהלך טיפול בחום בציפוי ניקל כימי ב-200 ו-800°, למשל, מדד המיקרו-קשיות יהיה 200 ק"ג/מ"ר בלבד. הערך המרבי של קשיות מגיע בטמפרטורות של 400-500 מעלות. במצב זה, אתה יכול לסמוך על מתן 1200 ק"ג/מ"מ.

יש לזכור גם שלא כל המתכות והסגסוגות הן, באופן עקרוני, טיפול חום מקובל. כך למשל, האיסור מוטל על פלדות וסגסוגות שכבר עברו הליכי התקשות ונורמליזציה. לכך מתווספת העובדה שטיפול בחום באוויר יכול לתרום להיווצרות גוון המשתנה מזהוב לסגול. הורדת הטמפרטורה ל-350 מעלות תעזור למזער גורמים כאלה. כל התהליך מבוצע בסדר גודל של 45-60 דקות רק כאשר חומר העבודה מנוקה ממזהמים. ליטוש חיצוני ישפיע ישירות על הסבירות להשגת תוצאה איכותית.

ציוד לעיבוד

להפקהטכנולוגיה זו אינה דורשת יחידות מיוחדות ותעשייתיות. בבית, ציפוי ניקל כימי יכול להיות מסודר באמבטיה או בכלי פלדה מצופה אמייל. לפעמים בעלי מלאכה מנוסים משתמשים בבטנה למיכלי מתכת רגילים, שבזכותה המשטחים מוגנים מפני פעולת חומצות ואלקליות.

בהתייחס לנפחים של עד 50-100 ליטר, ניתן להשתמש גם במיכלי עזר מצופים אמייל עמידים בפני חומצות חנקתיות. באשר לבטנה עצמה, הבסיס שלה מוכן מדבק אוניברסלי עמיד למים (לדוגמה, "מומנט" מס' 88) ואבקת תחמוצת כרום. שוב, בבית, ניתן להחליף תערובות אבקה מיוחדות במיקרו-אבקות אמרי. כדי לתקן ולעבד את הבטנה המוחלת, יש צורך לייבוש באוויר עם מייבש שיער לבניין או אקדח חום.

מתקנים מקצועיים של ציפוי ניקל כימי אינם דורשים הגנה מיוחדת על פני השטח והם נבדלים בנוכחותם של כיסויים נשלפים. ציפויים מוסרים לאחר כל טיפול ומנקים בנפרד בחומצה חנקתית. מאפיין העיצוב העיקרי של ציוד כזה יכול להיקרא נוכחות של סלים ומתלים (עשויים בדרך כלל מפלדות פחמן), המקלים על המניפולציה של חלקים קטנים.

תהליכי ציפוי ניקל עבור נירוסטה ומתכות עמידות לחומצה

מטרת פעולה זו היא להגביר את עמידות הבלאי והקשיחות של משטח העבודה, כמו גם לספק הגנה נגד קורוזיה. זה הסטנדרטהליך ציפוי ניקל כימי לפלדות שעברו סגסוגת ומוכנות לשימוש בסביבות אגרסיביות. להכנת חלק יהיה מקום מיוחד בטכניקת הציפוי.

עבור סגסוגות אל חלד, נעשה שימוש בשכלול ראשוני בסביבת אנודה בתמיסה אלקלית. חלקי העבודה מותקנים על קולבים עם חיבור של קתודות פנימיות. השקילה מתבצעת במיכל עם תמיסת סודה קאוסטית 15%, וטמפרטורת האלקטרוליט היא 65-70 מעלות. ליצירת ציפוי אחיד ללא פערים, יש לבצע ציפוי ניקל אלקטרוליטי וכימי של סגסוגות אל חלד בתנאים של שמירה על צפיפות זרם (אנודית) עד 10 A/dm2. משך התהליך משתנה בין 5 ל-10 דקות בהתאם לגודל החלק. לאחר מכן, חומר העבודה נשטף במים קרים זורמים ועורף את ראשו בחומצה הידרוכלורית מדוללת למשך כ-10 שניות בטמפרטורה של 20 מעלות. לאחר מכן נוהל משקעים אלקליין טיפוסי.

ציפוי ניקל לא ברזל

מתכות רכות וניתנות לעיבוד לתהליכים כימיים עוברות גם הכנה מיוחדת לפני העיבוד. משטחים מורידים שומנים ובמקרים מסוימים מלוטשים. אם חומר העבודה כבר היה נתון לציפוי ניקל בעבר, הליך הכבישה בתמיסה מדוללת 25% עם חומצה גופרתית צריך להתבצע גם בתוך דקה. אלמנטים המבוססים על נחושת וסגסוגותיה מומלץ לעיבוד במגע עם מתכות אלקטרוניות שליליות כגון אלומיניום וברזל. מבחינה טכנית, שילוב כזה מסופק על ידי מתלה או חוט עיקש.מאותם חומרים. כפי שמראה בפועל, לפעמים בתהליך התגובה מספיקה נגיעה אחת של חלק הברזל במשטח הנחושת כדי להשיג את אפקט השקיעה הרצוי.

לציפוי ניקל כימי של אלומיניום וסגסוגותיו יש גם מאפיינים משלו. במקרה זה, כבישה של חלקי עבודה בתמיסה אלקלית מאורגנת, או ביצוע בירור לחומצה מבוססת חנקן. נעשה שימוש גם בטיפול אבץ כפול, שעבורו מכינים הרכב עם תחמוצת אבץ (100 גרם לליטר) וסודה קאוסטית (500 גרם לליטר). יש לשמור על משטר הטמפרטורה בתוך 20-25 מעלות. הגישה הראשונה עם טבילת החלק נמשכת 30 שניות, ולאחר מכן מתחיל תהליך חריטת משקע האבץ בחומצה חנקתית. אחריה צלילה שנייה, כבר 10 שניות. בשלב הסופי, האלומיניום נשטף במים קרים ומצופה ניקל בתמיסת ניקל-זרחן.

טכנולוגיית ציפוי ניקל קרמט

עבור חומרים מסוג זה, נעשה שימוש בשיטה הכללית של ציפוי ניקל פריט. בשלב ההכנה, החלק מסולק עם תמיסה של אפר סודה, נשטף במים חמים ונחרט במשך 10-15 דקות בתמיסת אלכוהול בתוספת חומצה הידרוכלורית. לאחר מכן, חומר העבודה נשטף שוב במים חמים ומנקה עם חומרים שוחקים רכים מבוץ. מיד לפני תחילת תהליך ציפוי ניקל כימי, הצרמט מכוסה בשכבת פלדיום כלוריד. תמיסה בריכוז של 1 גרם לליטר מוחלת על פני השטח בעזרת מברשת. ההליך חוזר על עצמו מספר פעמים וחומר העבודה מיובש לאחר כל מעבר.

לציפוי ניקל השתמש במיכל עם תמיסה חומצית המכילה ניקל כלוריד (30 גרם/ליטר), נתרן היפופוספיט (25 גרם/ליטר) וחומצה סוצינית נתרן (15 גרם/ליטר). טמפרטורת התמיסה נשמרת בטווח של 95-98 מעלות, ומקדם המימן המומלץ הוא 4.5-4.8 לאחר ציפוי ניקל כימי שוטפים את החלק הקרמי-מתכתי במים חמים, ולאחר מכן רותחים וטבולים בפירופוספט. אלקטרוליט מצופה נחושת. בסביבה כימית פעילה, חומר העבודה מוחזק עד שנוצרת שכבה של 1-2 מיקרון. סוגים שונים של קרמיקה, אלמנטים קוורץ, טיקונד ו- thermocond יכולים גם להיות נתונים לעיבוד דומה. בכל מקרה יהיה חובה ציפוי בפלדיום כלוריד, ייבוש אוויר, טבילה בתמיסת חומצה והרתחה.

טכנולוגיית ציפוי ניקל בבית

טכנית, ניתן לארגן פעולות ציפוי ניקל ללא ציוד מיוחד, כפי שכבר צוין. לדוגמה, בסביבת מוסך, זה עשוי להיראות כך:

• בישול סיר בגודל הנכון עם פנים מצופה אמייל.
• ריאגנטים יבשים מוכנים מראש לתמיסה האלקטרוליטית במיכל עם אמייל מעורבבים עם מים.
• התערובת המתקבלת מבושלת, ולאחר מכן מוסיפים לה נתרן היפופוספיט.
• את חומר העבודה מנקים ומסירים שומנים, ולאחר מכן טובלים בתמיסה, אך מבלי לגעת במשטחי המיכל - כלומר בתחתית ובדפנות.
• התכונות של ציפוי ניקל בבית הן זה הכלהציוד יהיה עשוי מחומרים מאולתרים. עבור אותה שליטה על החלק, אתה יכול לספק תושבת מיוחדת (בהכרח מחומר דיאלקטרי) עם מהדק, אותו יהיה צורך להשאיר במצב נייח למשך 2-3 שעות.
• למשך הזמן הנ"ל, ההרכב נשאר במצב רותח.
• כאשר עוברת התקופה הטכנולוגית של ציפוי ניקל, החלק מוסר מהתמיסה. יש לשטוף אותו תחת מים זורמים קרים מדוללים בסיד מושפל.

בבית, אתה יכול פלדה צלחת ניקל, פליז, אלומיניום וכו'. עבור כל המתכות המפורטות, יש להכין תמיסה אלקטרוליטית המכילה נתרן היפופוספיט, ניקל סולפט או כלוריד, כמו גם תכלילי חומצה. אגב, כדי לזרז את התהליך, אפשר להוסיף תוסף לידים.

מסקנה

ישנן טכניקות וגישות שונות לציפוי ניקל בתמיסות כימיות אקטיביות, אך השימוש בנתרן היפופוספיט הוא השיטה המועילה ביותר. זאת בשל הכמות המינימלית של משקעים לא רצויים, ושילוב של מערך שלם של תכונות טכניות ופיזיקליות של הציפוי בעובי של כ-20 מיקרון. כמובן, ציפוי ניקל כימי של מתכת מלווה בסיכונים מסוימים של היווצרות פגמים. זה נכון במיוחד למתכת לא ברזלית רגישה במיוחד, אך ניתן להילחם בתופעות כאלה גם במסגרת תהליך טכנולוגי אחד. לדוגמה, מומחים ממליצים להסיר אזורים פגומים בסביבה מרוכזת, המבוססת על חנקן חומצי עםטמפרטורות של עד 35 מעלות צלזיוס. הליך זה מתבצע לא רק במקרה של פגמים לא רצויים, אלא גם לצורך תיקון קבוע של שכבת ההגנה המונחת.