Технология никелирования в домашних условиях. Советы по никелированию в домашних условиях Восстановление никелированных поверхностей

Информация к действию
(технологические советы)
Ерлыкин Л.А. «Сделай Сам» 3-92

Перед кем из домашних умельцев не вставала необходимость отникелировать или отхромировать ту или иную деталь. Какой самоделыцик не мечтал установить в ответственном узле «несрабатывающуюся» втулку с твердой, износостойкой поверхностью, полученной путем насыщения ее бором. Но как сделать в домашних условиях то, что, как правило, осуществляется на специализированных предприятиях методами химико-термической и электрохимической обработки металлов. Не будешь же строить дома газовые и вакуумные печи, сооружать электролизные ванны. Но, оказывается, строить все это совсем и не надо. Достаточно иметь под рукой некоторые реактивы, эмалированную кастрюлю да и, пожалуй, паяльную лампу, а также знать рецепты «химической технологии», с помощью которой можно металлы также меднить, кадмировать, лудить, оксидировать и т.д.

Итак, начнем знакомиться с секретами химической технологии. Учтите, что содержание компонентов в приведенных растворах, как правило, даются в г/л. В случае, если применяются другие единицы, следует специальная оговорка.

Подготовительные операции

Перед нанесением на металлические поверхности красок, защитных и декоративных пленок, а также перед покрытием их другими металлами необходимо осуществить подготовительные операции, то есть удалить с этих поверхностей загрязнения различной природы. Учтите, от качества проведения подготовительных операций в сильной степени зависит конечный результат всех работ.

К подготовительным операциям относятся обезжиривание, очистка и травление.

Обезжиривание

Процесс обезжиривания поверхности металлических деталей проводят, как правило, когда эти детали только что обработаны (отшлифованы или отполированы) и на их поверхности нет ржавчины, окалины и других посторонних продуктов.

С помощью обезжиривания с поверхности деталей удаляют масляные и жировые пленки. Для этого применяют водные растворы некоторых химреактивов, хотя для этого можно использовать и органические растворители. Последние имеют то преимущество, что они не оказывают последующего коррозионного воздействия на поверхность деталей, но при этом они токсичны и огнеопасны.

Водные растворы. Обезжиривание металлических деталей в водных растворах проводят в эмалированной посуде. Заливают воду, растворяют в ней химреактивы и ставят на малый огонь. При достижении нужной температуры загружают в раствор детали. В процессе обработки раствор перемешивают. Ниже приводятся составы обезжиривающих растворов (г/л), а также рабочие температуры растворов и время обработки деталей.

Составы обезжиривающих растворов (г/л)

Для черных металлов (железо и железные сплавы)

Жидкое стекло (канцелярский силикатный клей) - 3...10, едкий натр (калий) - 20...30, тринатрийфосфат - 25...30. Температура раствора - 70...90° С, время обработки - 10...30 мин.

Жидкое стекло - 5...10, едкий натр - 100...150, кальцинированная сода - 30...60. Температура раствора - 70...80°С, время обработки - 5...10 мин.

Жидкое стекло - 35, тринатрийфосфат- 3...10. Температура раствора - 70...90°С, время обработки - 10...20 мин.

Жидкое стекло - 35, тринатрийфосфат - 15, препарат - эмульгатор ОП-7 (или ОП-10)-2. Температура раствора - 60-70°С, время обработки - 5...10 мин.

Жидкое стекло - 15, препарат ОП-7(или ОП-10)-1. Температура раствора - 70...80°С, время обработки- 10...15 мин.

Кальцинированная сода - 20, калиевый хромпик - 1. Температура раствора - 80...90°С, время обработки - 10...20 мин.

Кальцинированная сода - 5...10, тринатрийфосфат - 5...10, препарат ОП-7 (или ОП-10) - 3. Температура раствора - 60...80°С, время обработки - 5...10 мин.

Для меди и медных сплавов

Едкий натр - 35, кальцинированная сода - 60, тринатрийфосфат - 15, препарат ОП-7 (или ОП-10) - 5. Температура раствора - 60...70, время обработки - 10...20 мин.

Едкий натр (калий) - 75, жидкое стекло - 20 Температура раствора - 80...90°С, время обработки - 40...60 мин.

Жидкое стекло - 10...20, тринатрийфосфат- 100. Температура раствора - 65...80 С, время обработки - 10...60 мин.

Жидкое стекло - 5...10, кальцинированная сода - 20...25, препарат ОП-7 (или ОП-10)-5...10. Температура раствора - 60...70°С, время обработки - 5...10 мин.

Тринатрийфосфат - 80...100. Температура раствора - 80...90°С, время обработки - 30...40 мин.

Для алюминия и его сплавов

Жидкое стекло - 25...50, кальцинированная сода - 5...10, тринатрийфосфат-5...10, препарат ОП-7 (илиОП-10) - 15...20 мин.

Жидкое стекло - 20...30, кальцинированная сода - 50...60, тринатрийфосфат- 50…60. Температура раствора - 50…60°С, время обработки - 3...5 мин.

Кальцинированная сода - 20...25, тринатрийфосфат - 20...25, препарат ОП-7 (или ОП-10)-5...7. Температура - 70...80°С, время обработки - 10...20 мин.

Для серебра, никеля и их сплавов

Жидкое стекло - 50, кальцинированная сода - 20, тринатрийфосфат - 20, препарат ОП-7 (или ОП-10) - 2. Температура раствора - 70...80°С, время обработки - 5...10 мин.

Жидкое стекло - 25, кальцинированная сода - 5, тринатрийфосфат - 10. Температура раствора - 75...85°С, время обработки - 15...20 мин.

Для цинка

Жидкое стекло - 20...25, едкий натр - 20...25, кальцинированная сода - 20...25. Температура раствора - 65...75°С, время обработки - 5 мин.

Жидкое стекло - 30...50, кальцинированная сода - 30..,50, керосин - 30...50, препарат ОП-7 (или ОП-10) - 2...3. Температура раствора - 60-70°С, время обработки - 1...2 мин.

Органические растворители

Наиболее применяемыми из органических растворителей являются бензин Б-70 (или «бензин для Зажигалок») и ацетон. Однако они обладают существенным недостатком - легко воспламеняются. Поэтому в последнее время их заменяют негорючими растворителями, такими, как трихлорэтилен и перхлорэтилен. Растворяющая способность их значительно выше, чем у бензина и ацетона. Причем эти растворители можно безбоязненно нагревать, что намного ускоряет обезжиривание металлических деталей.

Обезжиривание поверхности металлических деталей с помощью органических растворителей проводят в такой последовательности. Детали загружают в посуду с растворителем и выдерживают 15...20 мин. Затем поверхность деталей протирают прямо в растворителе щеткой. После такой обработки поверхность каждой детали тщательно обрабатывают тампоном, смоченным 25%-ным аммиаком (работать необходимо в резиновых перчатках!).

Все работы по обезжириванию органическими растворителями проводят в хорошо проветриваемом помещении.

Очистка

В этом разделе в качестве примера будет рассмотрен процесс очистки от нагара двигателей внутреннего сгорания. Как известно, нагар представляет собой асфальтосмолистые вещества, образующие на рабочих поверхностях двигателей трудноудалимые пленки. Удаление нагара - задача довольно сложная, так как пленка нагара инертна и прочно сцеплена с поверхностью детали.

Составы очищающих растворов (г/л)

Для черных металлов

Жидкое стекло - 1,5, кальцинированная сода - 33, едкий натр - 25, хо-зяйственное мыло - 8,5. Температура раствора - 80...90°С, время обработки - Зч.

Едкий натр - 100, бихромат калия - 5. Температура раствора - 80...95°С, время обработки - до 3 ч.

Едкий натр - 25, жидкое стекло - 10, бихромат натрия - 5, хозяйственное мыло - 8, кальцинированная сода - 30. Температура раствора - 80...95°С, время обработки - до 3 ч.

Едкий натр - 25, жидкое стекло - 10, хозяйственное мыло - 10, поташ - 30. Температура раствора - 100°С, время обработки - до 6 ч.

Для алюминиевых (дюралюминиевых) сплавов

Жидкое стекло 8,5, хозяйственное мыло - 10, кальцинированная сода - 18,5. Температура раствора - 85...95 С, время обработки - до 3 ч.

Жидкое стекло - 8, бихромат калия - 5, хозяйственное мыло - 10, кальцинированная сода - 20. Температура раствора - 85...95°С, время обработки - до 3 ч.

Кальцинированная сода - 10, бихромат калия - 5, хозяйственное мыло - 10. Температура раствора - 80...95°С, время обработки - до 3 ч.

Травление

Травление (как подготовительная операция) позволяет удалить с металлических деталей прочно сцепленные с их поверхностью загрязнения (ржавчину, окалину и другие продукты коррозии).

Основная цель травления - снятие продуктов коррозии; при этом основной металл не должен травиться. Чтобы предотвратить травление металла, в растворы вводят специальные добавки. Хорошие результаты дает применение небольших количеств гексаметилентетрамина (уротропина). Во все растворы для травления черных металлов добавляют 1 таблетку (0,5 г) уротропина на 1 л раствора. При отсутствии уротропина его заменяют таким же количеством сухого спирта (продается в спортмагазинах как топливо для туристов).

Ввиду того что в рецептах для травления применяют неорганические кислоты, необходимо знать их исходную плотность (г/см 3): азотная кислота - 1,4, серная кислота - 1,84; соляная кислота - 1,19; ортофосфорная кислота - 1,7; уксусная кислота - 1,05.

Составы растворов для травления

Для черных металлов

Серная кислота - 90...130, соляная кислота - 80...100. Температура раствора - 30...40°С, время обработки - 0, 5...1,0 ч.

Серная кислота - 150...200. Температура раствора - 25...60°С, время обработки - 0,5...1 ,0 ч.

Соляная кислота - 200. Температура раствора - 30...35°С, время обработки - 15...20 мин.

Соляная кислота - 150...200, формалин- 40...50. Температура раствора 30...50°С, время обработки 15...25 мин.

Азотная кислота - 70...80, соляная кислота - 500...550. Температура раствора - 50°С, время обработки - 3...5 мин.

Азотная кислота - 100, серная кислота - 50, соляная кислота - 150. Температура раствора - 85°С, время обработки - 3...10 мин.

Соляная кислота - 150, ортофосфорная кислота - 100. Температура раствора - 50°С, время обработки - 10...20 мин.

Последний раствор (при обработке стальных деталей) кроме очистки поверхности еще и фосфатирует ее. А фосфатные пленки на поверхности стальных деталей позволяют окрашивать их любыми красками без грунта, так как эти пленки сами служат превосходным грунтом.

Приведем еще несколько рецептов травящих растворов, составы которых на этот раз приведены в % (по массе).

Ортофосфорная кислота - 10, бутиловый спирт - 83, вода - 7. Температура раствора - 50...70°С, время обработки - 20...30 мин.

Ортофосфорная кислота - 35, бутиловый спирт - 5, вода - 60. Температура раствора - 40...60°С, время обработки - 30...35 мин.

После травления черных металлов их промывают в 15%-ном растворе кальци-нированной (или питьевой) соды. Затем тщательно промывают водой.

Отметим, что ниже составы растворов опять приводятся в г/л.

Для меди и ее сплавов

Серная кислота - 25...40, хромовый ангидрид - 150...200. Температура раствора - 25°С, время обработки - 5...10 мин.

Серная кислота - 150, бихромат калия - 50. Температура раствора - 25,.35°С, время обработки - 5...15 мин.

Трилон Б- 100. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 5...10 мин.

Хромовый ангидрид - 350, хлористый натрий - 50. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 5…15 мин.

Для алюминия и его сплавов

Едкий натр -50...100. Температура раствора - 40...60°С, время обработки - 5...10 с.

Азотная кислота - 35...40. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 3...5 с.

Едкий натр - 25...35, кальцинированная сода - 20...30. Температура раствора - 40...60°С, время обработки - 0,5...2,0 мин.

Едкий натр - 150, хлористый натрий - 30. Температура раствора - 60°С, время обработки - 15…20 с.

Химическое полирование

Химическое полирование позволяет быстро и качественно обработать поверхности металлических деталей. Большое преимущество такой технологии заключается в том, что с помощью ее (и только ее!) удается отполировать в домашних условиях детали со сложным профилем.

Составы растворов для химического полирования

Для углеродистых сталей (содержание компонентов указывается в каждом конкретном случае в тех или иных единицах (г/л, процентах, частях)

Азотная кислота - 2.-.4, соляная кислота 2...5, Ортофосфорная кислота - 15...25, остальное - вода. Температура раствора - 70...80°С, время обработки - 1...10 мин. Содержа¬ние компонентов - в % (по объему).

Серная кислота - 0,1, уксусная кислота - 25, перекись водорода (30%-ная) - 13. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 30...60 мин. Содержание компонентов - в г/л.

Азотная кислота - 100...200, серная кислота - 200..,600, соляная кислота - 25, Ортофосфорная кислота - 400. Температура смеси - 80...120°С, время обработки - 10...60 с. Содержание компонентов в частях (по объему).

Для нержавеющей стали

Серная кислота - 230, соляная кислота - 660, кислотный оранжевый краситель - 25. Температура раствора - 70...75°С, время обработки - 2...3 мин. Содержание компонентов - в г/л.

Азотная кислота - 4...5, соляная кислота - 3...4, Ортофосфорная кислота - 20.,.30, метилоранж - 1,..1,5, остальное - вода. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 5..10 мин. Содержа¬ние компонентов - в % (по массе).

Азотная кислота - 30...90, железистосинеродистый калий (желтая кровяная соль) - 2...15 г/л, препарат ОП-7 - 3...25, соляная кислота - 45..110, ортофосфорная кислота - 45...280.

Температура раствора - 30...40°С, время обработки - 15...30 мин. Содержание компонентов (кроме желтой кровяной соли) - в пл/л.

Последний состав применим для полирования чугуна и любых сталей.

Для меди

Азотная кислота - 900, хлористый натрий - 5, сажа - 5. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 15...20 с. Содержание компонентов - г/л.

Внимание! В растворы хлористый натрий вводят в последнюю очередь, причем раствор должен быть предварительно охлажден!

Азотная кислота - 20, серная кислота - 80, соляная кислота - 1, хромовый ангидрид - 50. Температура раствора - 13..18°С, время обработки - 1...2 мин. Содержание компонентов - в мл.

Азотная кислота 500, серная кислота - 250, хлористый натрий - 10. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 10...20 с. Содержание компонентов - в г/л.

Для латуни

Азотная кислота - 20, соляная кислота - 0,01, уксусная кислота - 40, ортофосфорная кислота - 40. Температура смеси - 25...30°С, время обработки - 20...60 с. Содержание компонентов - в мл.

Сернокислая медь (медный купорос) - 8, хлористый натрий - 16, уксусная кислота - 3, вода - остальное. Температура раствора - 20°С, время обработки - 20...60 мин. Содержание компонентов - в % (по массе).

Для бронзы

Ортофосфорная кислота - 77...79, азотнокислый калий - 21...23. Температура смеси - 18°С, время обработки - 0,5-3 мин. Содержание компонентов - в % (по массе).

Азотная кислота - 65, хлористый натрий - 1 г, уксусная кислота - 5, ор-тофосфорная кислота - 30, вода - 5. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 1...5 с. Содержание компонентов (кроме хлористого натрия) - в мл.

Для никеля и его сплавов (мельхиора и нейзильбера)

Азотная кислота - 20, уксусная кислота - 40, ортофосфорная кислота - 40. Температура смеси - 20°С, время обработки - до 2 мин. Содержание компонентов - в % (по массе).

Азотная кислота - 30, уксусная кислота (ледяная) - 70. Температура смеси - 70...80°С, время обработки - 2...3 с. Содержание компонентов - в % (по объему).

Для алюминия и его сплавов

Ортофосфорная кислота - 75, серная кислота - 25. Температура смеси - 100°С, время обработки - 5...10 мин. Содержание компонентов - в частях (по объему).

Ортофосфорная кислота - 60, серная кислота - 200, азотная кислота - 150, мочевина - 5г. Температура смеси - 100°С, время обработки - 20 с. Содержание компонентов (кроме мочевины) - в мл.

Ортофосфорная кислота - 70, серная кислота - 22, борная кислота - 8. Температура смеси - 95°С, время обработки - 5...7 мин. Содержание компонентов - в частях (по объему).

Пассивирование

Пассивирование - процесс создания химическим путем на поверхности металла инертного слоя, который не дает собственно металлу окисляться. Процессом пассивирования поверхности металлических изделий пользуются чеканщики при создании своих произведений; умельцы - при изготовлении различных поделок (люстр, бра и других предметов обихода); рыболовы-спортсмены пассивируют свои самодельные металлические приманки.

Составы растворов для пассивирования (г/л)

Для черных металлов

Нитрит натрия - 40. ..100. Температура раствора - 30...40°С, время обработки - 15...20 мин.

Нитрит натрия - 10...15, кальцинированная сода - 3...7. Температура раствора - 70...80°С, время обработки - 2...3 мин.

Нитрит натрия - 2...3, кальцинированная сода - 10, препарат ОП-7 - 1...2. Температура раствора - 40...60°С, время обработки - 10...15 мин.

Хромовый ангидрид - 50. Температура раствора - 65...75"С, время обработки - 10...20 мин.

Для меди и ее сплавов

Серная кислота - 15, бихромат калия - 100. Температура раствора - 45°С, время обработки - 5...10 мин.

Бихромат калия - 150. Температура раствора - 60°С, время обработки - 2...5 мин.

Для алюминия и его сплавов

Ортофосфорная кислота - 300, хромовый ангидрид - 15. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - 2...5 мин.

Бихромат калия - 200. Температура раствора - 20°С, «время обработки -5...10 мин.

Для серебра

Бихромат калия - 50. Температура раствора - 25...40°С, время обработки - 20 мин.

Для цинка

Серная кислота - 2...3, хромовый ангидрид - 150...200. Температура раствора - 20°С, время обработки - 5...10 с.

Фосфатирование

Как уже было сказано, фосфатная пленка на поверхности стальных деталей представляет собой достаточно надежное антикоррозионное покрытие. Оно также является отличным грунтом под лакокрасочные покрытия.

Некоторые низкотемпературные способы фосфатирования применимы для обработки кузовов легковых автомобилей перед покрытием их антикоррозионными и противоизносными составами.

Составы растворов для фосфатирования (г/л)

Для стали

Мажеф (фосфорнокислые соли марганца и железа) - 30, азотнокислый цинк - 40, фтористый натрий - 10. Температура раствора - 20°С, время обработки - 40 мин.

Моноцинкфосфат - 75, азотнокислый цинк - 400...600. Температура раствора - 20°С, время обработки - 20...30 с.

Мажеф - 25, азотнокислый цинк - 35, нитрит натрия - 3. Температура раствора - 20°С, время обработки - 40 мин.

Моноаммонийфосфат - 300. Температура раствора - 60…80°С, время обработки - 20...30 с.

Ортофосфорная кислота - 60...80, хромовый ангидрид- 100...150. Температура раствора - 50...60°С, время обработки - 20...30 мин.

Ортофосфорная кислота - 400...550, бутиловый спирт - 30. Температура раствора - 50°С, время обработки - 20 мин.

Нанесение металлических покрытий

Химическое покрытие одних металлов другими подкупает простотой технологического процесса. Действительно, если, например, необходимо химически отникелировать какую-либо стальную деталь, достаточно иметь подходящую эмалированную посуду, источник нагрева (газовая плита, примус и т.п.) и относительно недефицитные химреактивы. Час-другой - и деталь покрыта блестящим слоем никеля.

Заметим, что только с помощью химического никелирования можно надежно отникелировать детали сложного профиля, внутренние полости (трубы и т.п.). Правда, химическое никелирование (и некоторые другие подобные процессы) не лишено и недостатков. Основной из них - не слишком крепкое сцепление никелевой пленки с основным металлом. Однако этот недостаток устраним, для этого применяют так называемый метод низкотемпературной диффузии. Он позволяет значительно повысить сцепление никелевой пленки с основным металлом. Метод этот применим для всех химических покрытий одних металлов другими.

Никелирование

В основу процесса химического никелирования положена реакция восстановления никеля из водных растворов его солей с помощью гипофосфита натрия и некоторых других химреактивов.

Никелевые покрытия, полученные химическим путем, имеют аморфную структуру. Наличие в никеле фосфора делает пленку близкой по твердости пленке хрома. К сожалению, сцепление пленки никеля с основным металлом сравнительно низкое. Термическая обработка пленок никеля (низкотемпературная диффузия) заключается в нагреве отникелированных деталей до температуры 400°С и выдержке их при этой температуре в течение 1 ч.

Если покрываемые никелем детали закалены (пружины, ножи, рыболовные крючки и т.п.), то при температуре 40°С они могут отпуститься, то есть потерять свое основное качество - твердость. В этом случае низкотемпературную диффузию проводят при температуре 270...300 С с выдержкой до 3 ч. При этом термообработка повышает и твердость никелевого покрытия.

Все перечисленные достоинства химического никелирования не ускользнули от внимания технологов. Они нашли им практическое применение (кроме использования декоративных и антикоррозионных свойств). Так, с помощью химического никелирования осуществляется ремонт осей различных механизмов, червяков резьбонарезных станков и т.д.

В домашних условиях с помощью никелирования (конечно, химического!) можно отремонтировать детали различных бытовых устройств. Технология здесь предельно проста. Например, сносилась ось какого-либо устройства. Тогда наращивают (с избытком) слой никеля на поврежденном месте. Затем рабочий участок оси полируют, доводя его до нужного размера.

Надо отметить, что с помощью Химического никелирования нельзя покрывать такие металлы, как олово, свинец, кадмий, цинк, висмут и сурьму.
Растворы, применяемые для химического никелирования, подразделяются на кислые (рН - 4...6,5) и щелочные (рН - выше 6,5). Кислые растворы предпочтительнее применять для покрытия черных металлов, меди и латуни. Щелочные - для нержавеющих сталей.

Кислые растворы (по сравнению с щелочными) на полированной детали дают более гладкую (зеркальную) поверхность, у них меньшая пористость, скорость протекания процесса выше. Еще немаловажная особенность кислых растворов: у них меньше вероятность саморазряда при превышении рабочей температуры. (Саморазряд - мгновенное выпадение никеля в раствор с расплескиванием последнего.)

У щелочных растворов основное преимущество - более надежное сцепление никелевой пленки с основным металлом.

И последнее. Воду для никелирования (и при нанесении других покрытий) берут дистиллированную (можно использовать конденсат из бытовых холодильников). Химреактивы подойдут как минимум чистые (обозначение на этикетке - Ч).

Перед покрытием деталей любой металлической пленкой необходимо провести специальную подготовку их поверхности.

Подготовка всех металлов и сплавов заключается в следующем. Обработанную деталь обезжиривают в одном из водных растворов, а затем деталь декапируют в одном из нижеперечисленных растворов.

Составы растворов для декапирования (г/л)

Для стали

Серная кислота - 30...50. Температура раствора - 20°С, время обработки - 20...60 с.

Соляная кислота - 20...45. Температура раствора - 20°С, время обработки- 15...40 с.

Серная кислота - 50...80, соляная кислота - 20...30. Температура раствора - 20°С, время обработки - 8...10 с.

Для меди и ее сплавов

Серная кислота - 5%-ный раствор. Температура - 20°С, время обработки - 20с.

Для алюминия и его сплавов

Азотная кислота. (Внимание, 10...15%-ный раствор.) Температура раствора - 20°С, время обработки - 5...15 с.

Учтите, что для алюминия и его сплавов перед химическим никелированием проводят еще одну обработку - так называемую цинкатную. Ниже приведены растворы для цинкатной обработки.

Для алюминия

Едкий натр - 250, окись цинка - 55. Температура раствора - 20 С, время обработки - З...5с.

Едкий натр - 120, сернокислый цинк - 40. Температура раствора - 20°С, время обработки - 1,5...2 мин.

При подготовке обоих растворов сначала отдельно в половине воды растворяют едкий натр, в другой половине - цинковую составляющую. Затем оба раствора сливают вместе.

Для литейных алюминиевых сплавов

Едкий натр - 10, окись цинка - 5, сегнетова соль (кристаллогидрат) - 10. Температура раствора - 20 С, время обработки - 2 мин.

Для деформируемых алюминиевых сплавов

Хлорное железо (кристаллогидрат) - 1, едкий натр - 525, окись цинка 100, сегнетова соль - 10. Температура раствора - 25°С, время обработки - 30...60 с.

После цинкатной обработки детали промывают в воде и завешивают их в раствор для никелирования.

Все растворы для никелирования универсальны, то есть годны для всех металлов (хотя есть и некоторая специфика). Готовят их в определенной последовательности. Так, все химреактивы (кроме гипофосфита натрия) растворяют в воде (посуда эмалированная!). Затем раствор разогревают до рабочей температуры и только после этого растворяют гипофосфит натрия и завешивают детали в раствор.

В 1 л раствора можно отникелировать поверхность площадью до 2 дм2 .

Составы растворов для никелирования (г/л)

Сернокислый никель - 25, янтарнокислый натрий - 15, гипофосфит натрия - 30. Температура раствора - 90°С, рН - 4,5, скорость наращивания пленки - 15...20 мкм/ч.

Хлористый никель - 25, янтарно-кислый натрий - 15, гипофосфит натрия - 30. Температура раствора - 90...92°С, рН - 5,5, скорость наращивания - 18...25 мкм/ч.

Хлористый никель - 30, гликолевая кислота - 39, гипофосфит натрия - 10. Температура раствора 85,..89°С, рН - 4,2, скорость наращивания - 15...20 мкм/ч.

Хлористый никель - 21, уксуснокислый натрий - 10, гипофосфит натрия - 24, Температура раствора - 97°С, рН - 5,2, скорость наращивания - до 60 мкм/ч.

Сернокислый никель - 21, уксуснокислый натрий - 10, сульфид свинца - 20, гипофосфит натрия - 24. Температура раствора - 90°С, рН - 5, скорость наращивания - до 90 мкм/ч.

Хлористый никель - 30, уксусная кислота - 15, сульфид свинца - 10...15, гипофосфит натрия - 15. Температура раствора - 85...87°С, рН - 4,5, скорость наращивания - 12...15 мкм/ч.

Хлористый никель - 45, хлористый аммоний - 45, лимоннокислый натрий - 45, гипофосфит натрия - 20. Температура раствора - 90°С, рН - 8,5, скорость наращивания - 18... 20 мкм/ч.

Хлористый никель - 30, хлористый аммоний - 30, янтарнокислый натрий - 100, аммиак (25%-ный раствор - 35, гипофосфит натрия - 25).
Температура - 90°С, рН - 8...8,5, скорость наращивания - 8...12 мкм/ч.

Хлористый никель - 45, хлористый аммоний - 45, уксуснокислый натрий - 45, гипофосфит натрия - 20. Температура раствора - 88....90°С, рН - 8...9, скорость наращивания - 18...20 мкм/ч.

Сернокислый никель - 30, сернокислый аммоний - 30, гипофосфит натрия - 10. Температура раствора - 85°С, рН - 8,2...8,5, скорость наращивания - 15...18 мкм/ч.

Внимание! По существующим ГОСТам однослойное покрытие никелем на 1 см2 имеет несколько десятков сквозных (до основного металла) пор. Естественно, что на открытом воздухе стальная деталь, покрытая никелем, быстро покроется «сыпью» ржавчины.

У современного автомобиля, к примеру, бампер покрывают двойным слоем (подслой меди, а сверху - хром) и даже тройным (медь - никель - хром). Но и это не спасает деталь от ржавчины, так как по ГОСТу и у тройного покрытия имеется несколько пор на 1 см2. Что делать? Выход - в обработке поверхности покрытия специальными составами, закрывающими поры.

Протереть деталь с никелевым (или другим) покрытием кашицей из окиси магния и воды и сразу же опустить ее на 1...2 мин в 50%-ный раствор соляной кислоты.

После термообработки еще не остывшую деталь опустить в невитаминизированный рыбий жир (лучше старый, непригодный по прямому назначению).

Протереть 2...3 раза отникелированную поверхность детали составом ЛПС (легко проникающей смазкой).

В последних двух случаях излишки жира (смазки) через сутки удаляют с поверхности бензином.

Обработку рыбьим жиром больших поверхностей (бамперов, молдингов автомашин) проводят так. В жаркую погоду протирают их рыбьим жиром два раза с перерывом в 12...14 ч. Затем через 2 суток излишки жира удаляют бензином.

Эффективность такой обработки характеризует следующий пример. Никелированные рыболовные крючки начинают покрываться ржавчиной сразу же после первой рыбалки в море. Обработанные рыбьим жиром те же крючки не корродируют почти весь летний сезон морской ловли.

Хромирование

Химическое хромирование позволяет получить на поверхности металлических деталей покрытие серого цвета, которое после полирования приобретает нужный блеск. Хром хорошо ложится на никелевое покрытие. Наличие фосфора в хроме, полученном химическим путем, значительно увеличивает его твердость. Термическая обработка для хромовых покрытий необходима.

Ниже приводятся проверенные практикой рецепты химического хромирования.

Составы растворов для химического хромирования (г/л)

Фтористый хром - 14, лимоннокислый натрий - 7, уксусная кислота - 10 мл, гипофосфит натрия - 7. Температура раствора - 85...90°С, рН - 8...11, скорость наращивания - 1,0...2,5 мкм/ч.

Фтористый хром - 16, хлористый хром - 1, уксуснокислый натрий - 10, щавелевокислый натрий - 4,5, гипофосфит натрия - 10. Температура раствора - 75...90°С, рН - 4...6, скорость наращивания - 2...2,5 мкм/ч.

Фтористый хром - 17, хлористый хром - 1,2, лимоннокислый натрий - 8,5, гипофосфит натрия - 8,5. Температура раствора - 85...90°С, рН - 8...11, скорость наращивания - 1...2,5 мкм/ч.

Уксуснокислый хром - 30, уксуснокислый никель - 1, гликолевокислый натрий - 40, уксуснокислый натрий - 20, лимоннокислый натрий - 40, уксусная кислота - 14 мл, гидроксид натрия - 14, гипофосфит натрия - 15. Температура раствора - 99°С, рН - 4...6, скорость наращивания - до 2,5 мкм/ч.

Фтористый хром - 5...10, хлористый хром - 5...10, лимоннокислый натрий - 20...30, пирофосфат натрия (замена гипофосфита натрия) - 50...75.
Температура раствора - 100°С, рН - 7,5...9, скорость наращивания - 2...2,5 мкм/ч.

Бороникелирование

Пленка из этого двойного сплава обладает повышенной твердостью (особенно после термообработки), высокой температурой плавления, большой износоустойчивостью и значительной коррозионной стойкостью. Все это позволяет применять такое покрытие в различных ответственных самодельных конструкциях. Ниже приведены рецепты растворов, в которых осуществляют бороникелирование.

Составы растворов для химического бороникелировапия (г/л)

Хлористый никель - 20, гидроксид натрия - 40, аммиак (25%-ный раствор):- 11, борогидрид натрия - 0,7, этилендиамин (98%-ный раствор) - 4,5. Температура раствора - 97°С, скорость наращивания - 10 мкм/ч.

Сернокислый никель - 30, триэтилснтетрамин - 0,9, гидроксид натрия - 40, аммиак (25%-ный раствор) - 13, борогидрид натрия - 1. Температура раствора - 97 С, скорость наращивания - 2,5 мкм/ч.

Хлористый никель - 20, гидроксид натрия - 40, сегнетова соль - 65, аммиак (25%-ный раствор) - 13, борогидрид натрия - 0,7. Температура раствора - 97°С, скорость наращивания - 1,5 мкм/ч.

Едкий натр - 4...40, метабисульфит калия - 1…1,5, виннокислый калийнатрий - 30...35, хлористый никель - 10...30, этилендиамин (50%-ный раствор) - 10...30, борогидрид натрия - 0,6...1,2. Температура раствора - 40...60°С, скорость наращивания - до 30 мкм/ч.

Растворы приготавливают так же, как для никелирования: сначала растворяют все, кроме борогидрида натрия, раствор нагревают и растворяют борогидрид натрия.

Борокобальтирование

Использование данного химического процесса позволяет получить пленку особо большой твердости. Ее используют для ремонта пар трения, где требуется повышенная износостойкость покрытия.

Составы растворов для борокобальтирования (г/л)

Хлористый кобальт - 20, гидроксид натрия - 40, лимоннокислый натрий - 100, этилендиамин - 60, хлористый аммо¬ний - 10, борогидрид натрия - 1. Температура раствора - 60°С, рН - 14, скорость наращивания - 1,5...2,5 мкм/ч.

Уксуснокислый кобальт - 19, ам¬миак (25%-ный раствор) - 250, винно-кислый калий - 56, борогидрид натрия - 8,3. Температура раствора - 50°С, рН - 12,5, скорость наращивания - 3 мкм/ч.

Сернокислый кобальт - 180, борная кислота - 25, диметилборазан - 37. Температура раствора - 18°С, рН - 4, скорость наращивания - 6 мкм/ч.

Хлористый кобальт - 24, этилендиамин - 24, диметилборазан - 3,5. Температура раствора - 70 С, рН - 11, скорость наращивания - 1 мкм/ч.

Раствор приготовляют так же, как и бороникелевые.

Кадмирование

В хозяйстве часто приходится применять крепежные детали, покрытые кадмием. Особенно это касается деталей, которые эксплуатируются под открытым небом.

Отмечено, что кадмиевые покрытия, полученные химическим путем, хорошо сцепляются с основным металлом даже без термообработки.

Хлористый кадмий - 50, этилендиамин - 100. С деталями должен контактировать кадмий (подвеска на кадмиевой проволоке, мелкие детали пересыпают порошковым кадмием). Температура раствора - 65°С, рН - 6...9, скорость наращивания - 4 мкм/ч.

Внимание! Последним в растворе (после нагрева) растворяют этилендиамин.

Меднение

Химическое меднение чаще всего применяют при изготовлении печатных плат для радиоэлектроники, в гальванопластике, для металлизации пластмасс, для двойного покрытия одних металлов другими.

Составы растворов для меднения (г/л)

Сернокислая медь - 10, серная кислота - 10. Температура раствора - 15...25°С, скорость наращивания - 10 мкм/ч.

Виннокислый калий-натрий - 150, сернокислая медь - 30, едкий натр - 80. Температура раствора - 15...25°С, скорость наращивания - 12 мкм/ч.

Сернокислая медь - 10...50, едкий натр - 10...30, сегнетова соль 40...70, формалин (40%-ный раствор) - 15...25. Температура раствора - 20°С, скорость наращивания - 10 мкм/ч.

Сернокислая медь - 8...50, серная кислота - 8...50. Температура раствора - 20°С, скорость наращивания - 8 мкм/ч.

Сернокислая медь - 63, виннокислый калий - 115, углекислый натрий - 143. Температура раствора - 20 С, скорость наращивания - 15 мкм/ч.

Сернокислая медь - 80...100, едкий натр - 80..,100, углекислый натрий - 25...30, хлористый никель - 2...4, сегнетова соль - 150...180, формалин (40%-ный раствор) - 30...35. Температура раствора - 20°С, скорость наращивания - 10 мкм/ч. Этот раствор позволяет получать пленки с небольшим содержанием никеля.

Сернокислая медь - 25...35, гидроксид натрия - 30...40, углекислый натрий - 20-30, трилон Б - 80...90, формалин (40%-ный раствор) - 20...25, роданин - 0,003...0,005, железосинеродистый калий (красная кровяная соль) - 0,1..0,15. Температура раствора - 18...25°С, скорость наращивания - 8 мкм/ч.

Этот раствор отличается большой стабильностью работы по времени и позволяет получить толстые пленки меди.

Для улучшения сцепления пленки с основным металлом применяют термическую обработку такую же, как и для никеля.

Серебрение

Серебрение металлических поверхностей, пожалуй, самый популярный процесс среди умельцев, который они применяют в своей деятельности. Можно привести десятки примеров. Например, восстановление слоя серебра на мельхиоровых столовых приборах, серебрение самоваров и других предметов быта.

Для чеканщиков серебрения вместе с химическим окрашиванием металлических поверхностей (о нем будет сказано ниже) - способ увеличения художественной ценности чеканных картин. Представьте себе отчеканенного древнего воина, у которого посеребрена кольчуга и шлем.

Сам процесс химического серебрения можно провести с помощью растворов и паст. Последнее предпочтительнее при обработке больших поверхностей (например, при серебрении самоваров или деталей крупных чеканных картин).

Состав растворов для серебрения (г/л)

Хлористое серебро - 7,5, железистосинеродистый калий - 120, углекислый калий - 80. Температура рабочего раствора - около 100°С. Время обработки - до получения нужной толщины слоя серебра.

Хлористое серебро - 10, хлористый натрий - 20, кислый виннокислый калий - 20. Обработка - в кипящем растворе.

Хлористое серебро - 20, железистосинеродистый калий - 100, углекислый калий - 100, аммиак (30%-ный раствор) - 100, хлористый натрий - 40. Обработка - в кипящем растворе.

Сначала готовится паста из хлористого серебра - 30 г, винной кислоты - 250 г, хлористого натрия - 1250, и все разводится водой до густоты сметаны. 10...15 г пасты растворяют в 1 л кипящей воды. Обработка - в кипящем растворе.

Детали завешивают в растворы для серебрения на цинковых проволочках (полосках).

Время обработки определяют визуально. Здесь необходимо отметить, что лучше серебрится латунь, нежели медь. На последнюю необходимо нанести довольно толстый слой серебра, чтобы темная медь не просвечивала бы через слой покрытия.

Еще одно замечание. Растворы с солями серебра нельзя долго хранить, так как при этом могут образовываться взрывчатые компоненты. Это же касается всех жидких паст.

Составы паст для серебрения.

В 300 мл теплой воды растворяют 2 г ляпис-карандаша (продается в аптеках, представляет собой смесь азотнокислого серебра и аминокислотного калия, взятых в соотношении 1:2 (по массе). К полученному раствору понемногу добавляют 10%-ный раствор хлористого натрия до прекращения выпадения осадка. Творожистый осадок хлорного серебра отфильтровывают и тщательно промывают в 5...6 водах.

В 100 мл воды растворяют 20 г тиосульфита натрия. В полученный раствор добавляют хлорное серебро до тех пор, пока оно не перестанет растворяться. Раствор фильтруют и добавляют в него зубной порошок до консистенции жидкой сметаны. Этой пастой с помощью ватного тампона натирают (серебрят) деталь.

Ляпис-карандаш - 15, лимонная кислота (пищевая) - 55, хлористый аммоний - 30. Каждый компонент перед смешиванием растирают в порошок. Содержание компонентов - в % (по массе).

Хлористое серебро - 3, хлористый натрий - 3, углекислый натрий - 6, мел - 2. Содержание компонентов - в частях (по массе).

Хлористое серебро - 3, хлористый натрий - 8, виннокислый калий - 8, мел - 4. Содержание компонентов - в частях (по массе).

Азотнокислое серебро - 1, хлористый натрий - 2. Содержание компонентов - в частях (по массе).

Последние четыре пасты применяют следующим образом. Тонкоизмельченные компоненты смешивают. Мокрым тампоном, припудривая его сухой смесью химреактивов, натирают (серебрят) нужную деталь. Смесь все время добавляют, постоянно увлажняя тампон.

При серебрении алюминия и его сплавов детали сначала цинкуют, а затем уже покрывают серебром.

Цинкатную обработку проводят в одном из следующих растворов.

Составы растворов для цинкатной обработки (г/л)

Для алюминия

Едкий натр - 250, окись цинка - 55. Температура раствора - 20°С, время обработки - 3...5 с.

Едкий натр - 120, сернокислый цинк - 40. Температура раствора - 20°С, время обработки - 1,5...2,0 мин. Для получения раствора сначала в одной половине воды растворяют едкий натр, в другой - сернокислый цинк. Затем оба раствора сливают вместе.

Для дюраля

Едкий натр - 10, окись цинка - 5, сегнетова соль - 10. Температура раствора - 20°С, время обработки - 1...2 мин.

После цинкатной обработки детали серебрят в любом из вышеперечисленных растворов. Однако лучшими считаются следующие растворы (г/л).

Азотнокислое серебро - 100, фто¬ристый аммоний - 100. Температура раствора - 20°С.

Фтористое серебро - 100, азотнокислый аммоний - 100. Температура раствора - 20°С.

Лужение

Химическое лужение поверхностей деталей применяют как антикоррозионное покрытие и как предварительный процесс (для алюминия и его сплавов) перед пайкой мягкими припоями. Ниже приведены составы для лужения некоторых металлов.

Составы для лужения (г/л)

Для стали

Хлористое олово (плавленое) - 1, аммиачные квасцы - 15. Лужение ведется в кипящем растворе, скорость наращивания - 5...8 мкм/ч.

Хлористое олово- 10, сернокислый алюминий-аммоний - 300. Лужение ведется в кипящем растворе, скорость наращивания - 5 мкм/ч.

Хлористое олово - 20, сегнетова соль - 10. Температура раствора - 80°С, скоро¬сть наращивания - 3...5 мкм/ч.

Хлористое олово - 3...4, сегнетова соль - до насыщения. Температура раствора - 90...100°С, скорость наращивания - 4...7 мкм/ч.

Для меди и ее сплавов

Хлористое олово - 1, виннокислый калий- 10. Лужение ведется в кипящем растворе, скорость наращивания - 10 мкм/ч.

Хлористое олово - 20, молочнокислый натрий - 200. Температура раствора - 20°С, скорость наращивания - 10 мкм/ч.

Двухлористое олово - 8, тиомочевина - 40...45, серная кислота - 30...40. Температура раствора - 20°С, скорость наращивания - 15 мкм/ч.

Хлористое олово - 8...20, тиомочевина - 80...90, соляная кислота - 6,5...7,5, хлористый натрий - 70...80. Температура раствора - 50...100°С, скорость наращивания - 8 мкм/ч.

Хлористое олово - 5,5, тиомочевина - 50, винная кислота - 35. Температура раствора - 60...70°С, скорость наращивания - 5...7 мкм/ч.

При лужении деталей из меди и ее сплавов их завешивают на цинковых подвесках. Мелкие детали «припудривают» цинковыми опилками.

Для алюминия и его сплавов

Лужению алюминия и его сплавов предшествуют некоторые дополнительные процессы. Вначале обезжиренные ацетоном или бензином Б-70 детали обрабатывают в течение 5 мин при температуре 70°С следующего состава (г/л): углекислый натрий - 56, фосфорнокислый натрий - 56. Затем детали опускают на 30 с в 50%-ный раствор азотной кислоты, тщательно промывают под струей воды и сразу же помещают в один из растворов (для лужения), приведенных ниже.

Станнат натрия - 30, гидроксид натрия - 20. Температура раствора - 50...60°С, скорость наращивания - 4 мкм/ч.

Станнат натрия - 20...80, пирофосфат калия - 30…120, едкий натр - 1,5..Л,7, щавелевокислый аммоний - 10...20. Температура раствора - 20...40°С, скорость наращивания - 5 мкм/ч.

Удаление металлических покрытий

Обычно этот процесс необходим для удаления некачественных металлических пленок или для очистки какого-либо ре¬ставрируемого металлического изделия.

Все нижеприведенные растворы работают быстрее при повышенных температурах.

Составы растворов для удаления металлических покрытий частями (по объему)

Для стали удаления никеля со стали

Азотная кислота - 2, серная кисло¬та - 1, сернокислое железо (окисное) - 5...10. Температура смеси - 20°С.

Азотная кислота - 8, вода - 2. Температура раствора - 20 С.

Азотная кислота - 7, уксусная кислота (ледяная) - 3. Температура смеси - 30°С.

Для удаления никеля с меди и ее сплавов (г/л)

Нитробензойная кислота - 40…75, серная кислота - 180. Температура раствора - 80...90 С.

Нитробензойная кислота - 35, этилендиамин - 65, тиомочевина - 5...7. Температура раствора - 20...80°С.

Для удаления никеля с алюминия и его сплавов применяют техническую азотную кислоту. Температура кислоты - 50°С.

Для удаления меди со стали

Нитробензойная кислота - 90, диэтилентриамин - 150, хлористый аммоний - 50. Температура раствора - 80°С.

Пиросернокислый натрий - 70, аммиак (25%-ный раствор) - 330. Температура раствора - 60°.

Серная кислота - 50, хромовый ангидрид - 500. Температура раствора - 20°С.

Для удаления меди с алюминия и его сплавов (с цинкатной обработкой)

Хромовый ангидрид - 480, серная кислота - 40. Температура раствора - 20...70°С.

Техническая азотная кислота. Температура раствора - 50°С.

Для удаления серебра со стали

Азотная кислота - 50, серная кислота - 850. Температура - 80°С.

Азотная кислота техническая. Температура - 20°С.

Серебро с меди и ее сплавов удаляют азотной кислотой технической. Температура - 20°С.

Хром со стали снимают раствором едкого натра (200 г/л). Температура раствора - 20 С.

Хром с меди и ее сплавов удаляют 10%-ной соляной кислотой. Температура раствора - 20°С.

Цинк со стали снимают 10%-ной соляной кислотой - 200 г/л. Температура раствора - 20°С.

Цинк с меди и ее сплавов удаляют концентрированной серной кислотой. Температура - 20 С.

Кадмий и цинк с любых металлов снимают раствором азотнокислого алюминия (120 г/л). Температура раствора - 20°С.

Олово со стали удаляют раствором, содержащим гидроксид натрия - 120, нитробензойную кислоту - 30. Температура раствора - 20°С.

Олово с меди и ее сплавов снимают в растворе хлорного железа - 75…100, сернокислой меди - 135...160, уксусной кислоты (ледяная) - 175. емпература раствора - 20°С.

Химическое оксидирование и окрашивание металлов

Химическое оксидирование и окрашивание поверхности металлических деталей предназначаются для создания на поверхности деталей антикоррозионного покрытия и усиления декоративности покрытия.

В глубокой древности люди умели уже оксидировать свои поделки, изменяя их цвет (чернение серебра, окраска золота и т.п.), воронить стальные предметы (нагрев стальную деталь до 220...325°С, они смазывали ее конопляным маслом).

Составы растворов для оксидирования и окрашивания стали (г/л)

Заметим, что перед оксидированием деталь шлифуется или полируется, обезжиривается и декапируется.

Черный цвет

Едкий натр - 750, азотнокислый натрий - 175. Температура раствора - 135°С, время обработки - 90 мин. Пленка плотная, блестящая.

Едкий натр - 500, азотнокислый натрий - 500. Температура раствора - 140°С, время обработки - 9 мин. Пленка интенсивная.

Едкий натр - 1500, азотнокислый натрий - 30. Температура раствора - 150°С, время обработки - 10 мин. Пленка матовая.

Едкий натр - 750, азотнокислый на¬трий - 225, азотистокислый натрий - 60. Температура раствора - 140°С, время обработки - 90 мин. Пленка блестящая.

Азотнокислый кальций - 30, ортофосфорная кислота - 1, перекись марганца - 1. Температура раствора - 100°С, время обработки - 45 мин. Пленка матовая.

Все приведенные способы характеризуются высокой рабочей температурой растворов, что, конечно, не позволяет обрабатывать крупногабаритные детали. Однако имеется один «низкотемпературный раствор», пригодный для этого дела (г/л): тиосульфат натрия - 80, хлористый аммоний - 60, ортофосфорная кислота - 7, азотная кислота - 3. Температура раствора - 20°С, время обработки - 60 мин. Пленка черная, матовая.

После оксидирования (чернения) стальных деталей их обрабатывают в течение 15 мин в растворе калиевого хромпика (120 г/л) при температуре 60°С.

Затем детали промывают, сушат и покрывают любым нейтральным машинным маслом.

Голубой цвет

Соляная кислота - 30, хлорное железо - 30, азотнокислая ртуть - 30, этиловый спирт - 120. Температура раствора - 20...25°С, время обработки - до 12 ч.

Гидросернистый натрий - 120, уксуснокислый свинец - 30. Температура раствора - 90...100°С, время обработки - 20...30 мин.

Синий цвет

Уксуснокислый свинец - 15...20, тиосульфат натрия - 60, уксусная кислота (ледяная) - 15...30. Температура раствора - 80°С. Время обработки зависит от интенсивности окраски.

Составы растворов для оксидирования и окрашивания меди (г/л)

Синевато-черные цвета

Едкий натр - 600...650, азотнокислый натрий - 100...200. Температура раствора - 140°С, время обработки - 2ч.

Едкий натр - 550, азотистокислый натрий - 150...200. Температура раствора - 135...140°С, время обработки- 15...40 мин.

Едкий натр - 700...800, азотнокислый натрий - 200...250, азотистокислый натрий -50...70. Температура раствора - 140...150°С, время обработки - 15...60 мин.

Едкий натр - 50...60, персульфат калия - 14…16. Температура раствора - 60...65 С, время обработки - 5...8 мин.

Сернистый калий - 150. Температура раствора - 30°С, время обработки - 5...7 мин.

Кроме вышеперечисленных, применяют раствор так называемой серной печени. Получают серную печень, сплавляя в железной банке в течение 10...15 мин (при помешивании) 1 часть (по массе) серы с 2 частями углекислого калия (поташа). Последний можно заменить тем же количеством углекислого натрия или едкого натра.

Стеклообразную массу серной печени выливают на железный лист, остужают и дробят до порошка. Хранят серную печень в герметичной посуде.

Раствор серной печени готовят в эмалированной посуде из расчета 30...150 г/л, температура раствора - 25...100°С, время обработки определяется визуально.

Раствором серной печени, кроме меди, можно хорошо почернить серебро и удовлетворительно - сталь.

Зеленый цвет

Азотнокислая медь - 200, аммиак (25%-ный раствор) - 300, хлористый аммоний - 400, уксуснокислый натрий - 400. Температура раствора - 15...25°С. Интенсивность окраски определяют визуально.

Коричневый цвет

Хлористый калий - 45, сернокислый никель - 20, сернокислая медь - 100. Температура раствора - 90...100°С, интенсивность окраски определяют визуально.

Буровато-желтый цвет

Едкий натр - 50, персульфат калия - 8. Температура раствора - 100°С, время обработки - 5...20 мин.

Голубой цвет

Тиосульфат натрия - 160, уксуснокислый свинец - 40. Температура раствора - 40…100°С, время обработки - до 10 мин.

Составы для оксидирования и окрашивания латуни (г/л)

Черный цвет

Углекислая медь - 200, аммиак (25%-ный раствор) - 100. Температура раствора - 30...40°С, время обработки - 2...5 мин.

Двууглекислая медь - 60, аммиак (25%-ный раствор) - 500, латунь (опилки) - 0,5. Температура раствора - 60...80°С, время обработки - до 30 мин.

Коричневый цвет

Хлористый калий - 45, сернокислый никель - 20, сернокислая медь - 105. Температура раствора - 90...100°С, время обработки - до 10 мин.

Сернокислая медь - 50, тиосульфат натрия - 50. Температура раствора - 60...80°С, время обработки - до 20 мин.

Сернокислый натрий - 100. Температура раствора - 70°С, время обработки - до 20 мин.

Сернокислая медь - 50, марганцовокислый калий - 5. Температура раствора - 18...25°С, время обработки - до 60 мин.

Голубой цвет

Уксуснокислый свинец - 20, тиосульфат натрия - 60, уксусная кислота (эссенция) - 30. Температура раствора - 80°С, время обработки - 7 мин.

3еленый цвет

Сернокислый никель-аммоний - 60, тиосульфат натрия - 60. Температура раствора - 70...75°С, время обработки - до 20 мин.

Азотнокислая медь - 200, аммиак (25%-ный раствор) - 300, хлористый аммоний - 400, уксуснокислый натрий - 400. Температура раствора - 20°С, время обработки - до 60 мин.

Составы для оксидирования и окрашивания бронзы (г/л)

Зеленый цвет

Хлористый аммоний - 30, 5%-ная уксусная кислота - 15, среднеуксусная соль меди - 5. Температура раствора - 25...40°С. Здесь и далее интенсивность окраски бронзы определяют визуально.

Хлористый аммоний - 16, кислый щавелевокислый калий - 4, 5%-ная уксусная кислота - 1. Температура раствора - 25...60°С.

Азотнокислая медь - 10, хлористый аммоний - 10, хлористый цинк - 10. Температура раствора - 18...25°С.

Желто-зеленый цвет

Азотнокислая медь - 200, хлористый натрий - 20. Температура раствора - 25°С.

От синего до желто-зеленого цвета

В зависимости от времени обработки удается получить цвета от синего до желто-зеленого в растворе, содержащем углекислый аммоний - 250, хлористый аммоний - 250. Температура раствора - 18...25°С.

Патинирование (придание вида старой бронзы) проводят в таком растворе: серная печень - 25, аммиак (25%-ный раствор) - 10. Температура раствора - 18...25°С.

Составы для оксидирования и окрашивания серебра (г/л)

Черный цвет

Серная печень - 20...80. Температура раствора - 60.,.70°С. Здесь и далее интенсивность окраски определяют визуально.

Углекислый аммоний - 10, сернистый калий - 25. Температура раствора - 40...60°С.

Сернокислый калий - 10. Температура раствора - 60°С.

Сернокислая медь - 2, азотнокислый аммоний - 1, аммиак (5%-ный раствор) - 2, уксусная кислота (эссенция) - 10. Температура раствора - 25...40°С. Содержание компонентов в этом растворе дано в частях (по массе).

Коричневый цвет

Раствор сернокислого аммония - 20 г/л. Температура раствора - 60...80°С.

Сернокислая медь - 10, аммиак (5%-ный раствор) - 5, уксусная кислота - 100. Температура раствора - 30...60°С. Содержание компонентов в растворе - в частях (по массе).

Сернокислая медь - 100, 5%-ная уксусная кислота - 100, хлористый аммоний - 5. Температура раствора - 40...60°С. Содержание компонентов в растворе - в частях (по массе).

Сернокислая медь - 20, азотнокислый калий - 10, хлористый аммоний - 20, 5%-ная уксусная кислота - 100. Температура раствора - 25...40°С. Содержание компонентов в растворе - в частях (по массе).

Голубой цвет

Серная печень - 1,5, углекислый аммоний - 10. Температура раствора - 60°С.

Серная печень - 15, хлористый аммоний - 40. Температура раствора - 40...60°С.

Зеленый цвет

Йод - 100, соляная кислота - 300. Температура раствора - 20°С.

Йод - 11,5, йодистый калий - 11,5. Температура раствора - 20°С.

Внимание! При окрашивании серебра в зеленый цвет необходимо работать в темноте!

Состав для оксидирования и окраски никеля (г/л)

Никель можно окрасить только в черный цвет. Раствор (г/л) содержит: персульфат аммония - 200, сернокислый натрий - 100, сернокислое железо - 9, роданистый аммоний - 6. Температура раствора - 20...25°С, время обработки - 1-2 мин.

Составы для оксидирования алюминия и его сплавов (г/л)

Черный цвет

Молибденовокислый аммоний - 10...20, хлористый аммоний - 5...15. Температура раствора - 90...100°С, время обработки - 2...10 мин.

Серый цвет

Трехокись мышьяка - 70...75, углекислый натрий - 70...75. Температура раствора - кипение, время обработки - 1...2 мин.

Зеленый цвет

Ортофосфорная кислота - 40...50, кислый фтористый калий - 3...5, хромовый ангидрид- 5...7. Температура раствора - 20...40 С, время обработки - 5...7 мин.

Оранжевый цвет

Хромовый ангидрид - 3...5, фтор-силикат натрия - 3...5. Температура раствора - 20...40°С, время обработки - 8...10 мин.

Желто-коричневый цвет

Углекислый натрий - 40...50, хро¬овокислый натрий - 10...15, едкий натр - 2...2,5. Температура раствора - 80...100°С, время обработки - 3...20 мин.

Защитные составы

Часто умельцу требуется обработать (окрасить, покрыть другим металлом и т.п.) только часть поделки, а остальную поверхность оставить без изменения.
Для этого поверхность, которую не надо покрывать, закрашивают защитным составом, который препятствует образованию той или иной пленки.

Наиболее доступные, но нетермостойкие защитные покрытия - воскообразные вещества (воск, стеарин, парафин, церезин), растворенные в скипидаре. Для приготовления такого покрытия обычно смешивают воск и скипидар в соотношении 2:9 (по массе). Приготовляют этот состав следующим образом. В водяной бане расплавляют воск и в него вводят теплый скипидар. Чтобы защитный состав был бы контрастным (его наличие можно бы было четко видеть, контролировать), в состав вводят небольшое количество растворимой в спирте краски темного цвета. Если таковой не имеется, нетрудно ввести в состав небольшое количество темного сапожного крема.

Можно привести более сложный по составу рецепт, % (по массе): парафин - 70, пчелиный воск - 10, канифоль - 10, пековый лак (кузбасслак) - 10. Все составляющие смешивают, расплавляют на малом огне и тщательно перемешивают.

Воскообразные защитные составы наносят в горячем виде кистью или тампоном. Все они рассчитаны на рабочую температуру не выше 70°С.
Несколько лучшей термостойкостью (рабочая температура до 85°С) обладают защитные составы на основе асфальтовых, битумных и пековых лаков. Обычно их разжижают скипидаром в соотношении 1:1 (по массе). Холодный состав наносят на поверхность детали кистью или тампоном. Время высыхания - 12...16 ч.

Перхлорвиниловые краски, лаки и эмали выдерживают температуру до 95°С, масляно-битумные лаки и эмали, асфальтово-масляные и бакелитовые лаки-до 120°С.

Наиболее кислотостойким защитным составом является смесь клея 88Н (или «Момент») и наполнителя (фарфоровая мука, тальк, каолин, окись хрома), взятых в соотношении: 1:1 (по массе). Необходимую вязкость получают добавлением к смеси растворителя, состоящего из 2 ча¬стей (по объему) бензина Б-70 и 1 части этилацетата (или бутилацетата). Рабочая, температура такого защитного состава - до 150 С.

Хороший защитный состав - эпоксидный лак (или шпаклевка). Рабочая температура - до 160°С.

Никель широко используется в приборостроении и машиностроении, а также в других различных отраслях. В пищевом производстве никель заменяет покрытия из олова, а в области оптики он известен за счет процесса черного никелирования металла. Никелем обрабатывают изделия, сделанные из стали и цветных металлов, для защиты от образования коррозии и увеличения сопротивления деталей механическому износу. Содержание фосфора в никеле позволяет делать пленку, по твердости схожей с пленкой хрома.

Процесс никелирования

Процедура никелирования подразумевает нанесение на поверхность изделия никелевого покрытия, которое, как правило, имеет толщину слоем 1-50 мкм . Никелевые покрытия могут быть матовыми черными или блестящими, но вне зависимости от этого, создают надежную и прочную защиту металла от агрессивных воздействий (щелочи, кислоты) и в условиях высоких температур.

Перед никелирования изделие необходимо подготовить. Этапы подготовки:

• деталь обрабатывают наждачкой для снятия оксидной пленки;
• обрабатывают щеткой;
• промывают под водой;
• обезжиривают в теплом содовом растворе;
• подвергают промывке еще раз.

Покрытия из никеля могут с течением времени утрачивать свой изначальный блеск, потому очень часто никелевый слой покрывают более стойким слоем хрома.

Никель, нанесенный на сталь, это катодное покрытие, которое защищает металл только механическим способом. Слабая плотность защитного слоя способствует появлению коррозионных пор, где растворимым электродом является именно стальная часть. В итоге под покрытием возникает коррозия, она разрушает стальную подложку и создает отслаивание никелевого слоя. Чтобы этого не допустить металл всегда необходимо обрабатывать толстым слоем никеля.

Покрытия из никеля наносятся на:

• медь;
• железо;
• титан;
• вольфрам и другие металлы.

Нельзя обрабатывать при помощи никелирования такие металлы, как:

При никелировании деталей из стали необходимо делать подслой меди.

Никелевые покрытия применяют в различных сферах промышленности для специальных, декоративно-защитных целей, а также используют в роли подслоя. Технику никелирования применяют для восстановления изношенных деталей и запчастей автомобилей, покрытия медицинского инструмента, химической аппаратуры, предметов домашнего обихода, измерительных инструментов, деталей, которые подвергаются небольшим нагрузкам в условии действия крепких щелочей или сухого трения.

Разновидности никелирования

На практике существует два вида никелирования:

• Химическое;
• Электролитическое.

Первый вариант является четь дороже электролитического, но может обеспечить возможность создания равномерного покрытия по толщине и качеству на любых участках изделия, если создано условие доступа раствора к ним.

Электролитическое покрытие никелем в домашних условиях

Электролитическое никелирование отличается небольшой пористостью, она зависит от толщины защитного слоя и тщательности подготовки основания. Для создания качественной антикоррозионной защиты необходимо абсолютное отсутствие пор, для чего принято предварительно делать омеднение металлической детали или наносить несколько слоев покрытия, что намного прочней однослойного покрытия даже при одинаковой толщине.

Для чего в домашних условиях надо подготовить электролит . Необходимо 3,5 гр. хлорида никеля, 30 гр. сульфата никеля и 3 гр. борной кислоты на 100 мл. воды, этот электролит перелейте в емкость. Для никелирования меди или стали будут необходимы никелевые аноды, которые необходимо погрузить в электролит.

Деталь подвешивается на проволочке между никелевыми электродами. Проволочки, которые от никелевых пластинок, нужно соединить вместе. Детали подсоединяют к отрицательному полюсу источнику напряжения, а проволочки – к положительному. После необходимо подключить реостат в цепь и миллиамперметр для регулировки напряжения. Понадобится источник постоянного тока, с напряжением не более 6 Вольт.

Ток нужно включать примерно на 20 минут . После деталь достается, промывается и высушивается. Деталь покрыта матовым слоем никеля серого оттенка. Чтобы защитный слой получил блеск, его нужно отполировать. Но при работе не забывайте о значительных недостатках электролитического покрытия в домашних условиях - невозможности покрытия узких и глубоких отверстий и неравномерности осаждения на рельефной никелевой поверхности.

Химическое покрытие никелем в домашних условиях

Кроме электролитического способа, существует еще один, довольно несложный вариант для покрытия полированной стали или железа прочным и тонким никелевым слоем. Необходимо 10% раствор хлористого цинка и потихоньку добавлять к сернокислому раствору никеля, пока раствор не будет ярко-зеленым . Затем жидкость необходимо довести до кипения, желательно для этого взять фарфоровую емкость.

При этом образуется характерная муть, но на никелирования изделий она никак не влияет. Когда доведете раствор до кипения, надо в него опустить изделие, которое подвергается никелированию. Предварительно его надо обезжирить и почистить. Деталь должна кипеть в жидкости около часа, периодически доливайте дистиллированную воду по мере уменьшения раствора.

Если увидели при кипении, что раствор поменял цвет из ярко на слабо зеленый, то необходимо добавить чуть сернокислого никеля , чтобы получить изначальный окрас. Через указанное время достаньте деталь из жидкости, сполосните в воде, где растерто чуть-чуть мела, и хорошенько высушите. Полированное железо или сталь, покрытые таким образом, этот защитный слой удерживают довольно хорошо.

В основе процесса химического покрытия лежит реакция преобразования никеля из водяного раствора его солей с помощью гипофосфита натрия и других химических элементов. Растворы, использующиеся для химического покрытия, могут быть щелочными с рН более 6,5 и кислыми с рН 4-6,5.

Кислые растворы лучше всего применять для обработки меди, латуни и черных металлов. Щелочные используются для нержавейки. Кислый раствор, в отличие от щелочного, создает на полированном изделии более гладкую поверхность . Также важной особенностью кислых растворов является меньший шанс саморазряда при увеличении уровня рабочей температуры. Щелочные вещества гарантируют более прочное сцепление никелевой пленки с основанием металла.

Любые водные растворы для никелирования считаются универсальными, а именно подходящими для любых металлов. Для химического покрытия используют дистиллированную воду, но вы можете взять и конденсат из обычного холодильника. Химические реагенты подходят чистые – с маркировкой на упаковке «Ч».

Этапы приготовления раствора:

• Все химические вещества, кроме гипофосфита натрия, необходимо растворить в воде в эмалированной емкости.
• После разогрейте жидкость до кипячения, растворите гипофосфит натрия и разместите изделие в растворе.
• При помощи литра раствора можно покрыть никелем детали, имеющих площадь до 2 кв. дм.

Ванны для покрытия никелем

В мастерских часто используется ванна, состоящая из трех основных элементов:

• хлорид;
• сульфат;
• борная кислота.

Сульфат никеля это источник никелевых ионов. Хлорид существенно влияет на работу анодов, его пропорция в ванне точно не указывается. В безхлоридных ваннах происходит значительное пассивирование никеля, после этого количество в ванне никеля снижается, и как результат, падение качества покрытий и снижение выхода по току.

Аноды при хлоридах растворяются в необходимом количестве для достаточного протекания никелирования алюминия или меди. Хлориды повышают работу ванны при загрязнениях цинком и ее проводимость. Борная кислота поддерживает рН на необходимом уровне. Эффективность этого процесса зависит в основном от количества борной кислоты.

В роли хлорида можно выбрать хлорид магния, цинка или натрия. Повсеместно используются сульфатные ванны Воттса, содержащие в роли добавки электропроводные соли, увеличивающие электропроводность ванн и повышающие привлекательный вид защитного слоя. Наиболее часто используемый среди таких солей является сульфат магния (около 30 гр. на 1 л.).

Как правило, сульфат никеля вводить в соотношении приблизительно 220-360 гр. на 1 л . Сегодня появились тенденции к снижению сульфата никеля – менее 190 гр./л., это помогает значительно уменьшить потери раствора.

Добавление борной кислоты приблизительно 25-45 гр. на 1 л. Если менее 25 гр./л., то повышаются процессы защелачивания ванны. А превышение этого предела является неблагоприятным, по причине вероятной кристаллизации борной кислоты и выпадения осадков кристаллов на анодах и стенках ванны.

Никелевая ванна может работать в различном диапазоне температур. Но техника никелирования в домашних условиях нечасто используется при комнатной температуре. От покрытий, нанесенных в прохладных ваннах, зачастую отходит никель, потому ванну нужно прогревать минимум до 32 градусов. Плотность тока подбирают экспериментальным путем , чтобы не произошел прижег защитного слоя.

Натриевая ванна хорошо работает в большом диапазоне рН. Когда-то поддерживали рН 5,3-5,9, мотивируя слабой агрессивностью и лучшими кроющими свойствами ванны. Но высокие показатели рН провоцируют существенное увеличение напряжений в никелевом слое. Потому во многих ваннах рН равен 3,4-4,6.

Сцепление никелевой пленки с металлом относительно низкое. Эту проблему решают при помощи термообработки пленок никеля. В основе процесса низкотемпературной диффузии находится нагрев отникелированных деталей до температуры 400 гр. и выдержке изделий в течение часа при данной температуре.

Но не забывайте, что если изделия, покрытые никелем, были закалены, то при 400 гр. они могут утратить прочность – их главное качество. Потому низкотемпературную диффузию в этих случаях делают при температуре около 260-310 гр. с выдержкой три часа. Эта термообработка может повышать и прочность никелевого покрытия.

Ванны подразумевают специальное оборудование для покрытия никелем и перемешивания водяного раствора для интенсификации процесса никелирования и снижения вероятности питтинга – появления мелких углублений в защитном слое. Перемешивание ванны влечет необходимость организации постоянной фильтрации для удаления загрязнений.

Перемешивание с помощью активной катодной штанги не настолько эффективно, как использование сжатого воздуха, и кроме этого, нуждается в наличии специального вещества, исключающего образования пены.

Удаление никелевого покрытия

Покрытия из никеля на стали принято убирать в ваннах с разведенной серной кислотой . Добавьте к 25 л. охлажденной воды частями 35 л. концентрированной серной кислоты, при этом постоянно перемешивания. Следите, чтобы температура не была не более 55 градусов. После остывания до комнатной температуры жидкости ее плотность должна быть 1,64.

Для снижения вероятности затравливания металла, из которого изготовлена подложка, в ванну добавляют глицерин в пропорции 50 гр. на 1 л. Ванны чаще всего делаются из винипласта. Детали навешивают на среднем поручне, соединенным с плюсом источника напряжения. Поручни, где прикреплены свинцовые листы, подсоединяются к минусу источника питания.

Проследите, чтобы температура ванны была не более 32 гр., потому что горячий раствор агрессивно воздействует на подложку. Плотность тока обязана быть около 4,1 А./дм. кв., но возможно изменение тока в диапазоне 4,5-6,2 Вольт .

Добавьте через некоторое время серную кислоту, чтобы выдержать плотность равной 1,64. Чтобы избежать разбавления ванны окунайте детали только после проведения их предварительной просушки.

На сегодняшний день никелирование – это наиболее популярный гальванотехнический процесс. Никелевые покрытия отличаются высокой коррозионной устойчивостью, твердостью, недорогой стоимостью никелирования, удельным электрическим сопротивлением и отличными отражательными возможностями.

Наибольшее распространение нашли химические покрытия никелем, медью, серебром, палладием, кобальтом и реже оловом, хромом и другими металлами.

Химическое никелирование. Восстановление ионов никеля из растворов происходит за счет окисления гипофосфита по суммарной реакции

H 2 PO - 2 +H 2 O + Ni 2+ = H 2 PO - 3 + 2Н + + Ni.

При этом восстановление может протекать следующим образом:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + 2HCl + NaH 2 PO 3

NaH 2 PO 3 + Н 2 O = NaH 2 PO 3 + Н 2

или Н 2 РO - 2 = РO - 2 + 2Н +

(разложение гипофосфита)

Ni 2+ +2H = Ni + 2H +

(восстановление никеля).

Выделяющийся водород восстанавливает также фосфит до фосфора, поэтому никелевое покрытие содержит 6 — 8% фосфора, который во многом определяет его специфические свойства (табл. 24).

24. Свойства химического и гальванического покрытия никелем

Несмотря на то, что никель, осажденный химическим способом, обладает значительной коррозионной стойкостью, он не может быть применен для защиты от коррозии в среде азотной и серной кислот. После термической обработки такой никель имеет твердость HV 1000-1025.

В основном технологический процесс никелирования сводится к следующему. Детали из стали, меди и ее сплавов подготовляют так же, как и под гальванические покрытия.

Никелирование ведут в растворе следующего состава (г/л):

Никель сернокислый 20

Гипофосфит натрия 25

Натрий уксуснокислый 10

Тиомочевина (или малеиновый ангидрид) 0,003 (1,5 — 2)

Температура 93 ± 5°С, скорость осаждения 18 мкм/ч (при 90°С и плотности загрузки 1 дм 2 /л), рН = 4,1 ÷ 4,3.

Детали в процессе никелирования необходимо встряхивать. Допускается замена тиомочевины малеиновым ангидридом в количестве 1,5 — 2 г/л.

Для инициирования осаждения никеля на деталях из меди и ее сплавов необходимо обеспечить их контакт со сталью или алюминием. Процесс ведут в фарфоровых емкостях или стальных, футерованных полиэтиленовой пленкой, а также в емкостях из силикатного стекла.

При скоростном осаждении и при большой плотности загрузки деталей несложного профиля рекомендуется применять раствор следующего состава (в г/л):

Никель сернокислый 60

Гипофосфит натрия 25

Натрий уксуснокислый 12

Кислота борная 8

Аммоний хлористый 6

Тиомочевина 0,003

Температура раствора 93 ± 5°С, скорость осаждения 18 мкм/ч (при 90°С и плотности загрузки 3 дм 2 /л), рН = 5,6 ÷ 5,7.

После химического никелирования детали промывают в уловителе, затем в проточной холодной и горячей воде, сушат при 90 ± 10°С в течение 5 — 10 мин и термически обрабатывают при 210 ± 10°С в течение 2 ч (с целью снятия внутренних напряжений и повышения прочности сцепления с основой). Далее в зависимости от условий эксплуатации детали покрывают лаком, обрабатывают гидрофобной жидкостью (ГКЖ и др.) или без обработки подают на сборку.

Основными причинами некачественного покрытия при химическом никелировании являются:

1) самопроизвольное осаждение никеля в виде черных точек из-за плохой очистки ванн, наличия следов никеля или других очагов кристаллизации на дне и стенках ванны, а также из-за перегрева раствора;

2) наличие непокрытых мест на деталях сложной конфигурации из-за образования газовых пузырей и неравномерного омывания деталей раствором;

3) частичное отложение никеля на внутренней поверхности ванны из-за касания деталями стенок или дна ванны в процессе никелирования;

4) снижение кислотности раствора (растрескивающееся, хрупкое покрытие);

5) увеличение кислотности раствора (покрытие грубое и шероховатое).

Значение рН корректируют, добавляя 10%-ный раствор уксусной кислоты или едкого натра.

Детали из кремния никелируют в щелочных растворах следующего состава (в г/л):

Хлорид никеля 30

Гипофосфит натрия 10

Цитрат натрия 100

Хлорид аммония 50

Скорость осаждения 8 мкм/ч, рН = 8÷10 (за счет введения NH 4 OH).

Порядок химического никелирования керамики: обезжиривание в щелочных растворах и химическое растравливание поверхности (смесь серной и плавиковой кислот), сенсибилизация в растворе (150 г/л) гипофосфита натрия при 90°С, никелирование в щелочной ванне. Толщина покрытий деталей в зависимости от условий их эксплуатации указана в табл. 25.

25. Значения толщины покрытий в зависимости от условий эксплуатации

Так, при рН = 5,5 в осадках содержится 7,5% фосфора, а при рН = 3,5 14,6%. Повышение твердости покрытия до 1100-1200 кгс/мм 2 при 200-300°С вызывается выделением фазы Ni 3 P, которая кристаллизуется в тетрагональной системе с постоянной кристаллической решетки а = b = 8,954. 10 -10 м и с=4,384.10 -10 м. Максимум твердости никеля соответствует 750°С. Модуль упругости при этом составляет 19000 кгс/мм 2 . Предел прочности при растяжении равен 45 кгс/мм 2 (при 20°С) и 55 кгс/мм 2 после термообработки при 200°С в течение 1 ч. Коэффициент трения покрытия (при нагрузке > 10 кгс) после его нанесения такой же, как и блестящего хрома. Удельный износ никелевого покрытия при 100°С составляет 2.10 -3 мм 3 /м.

При перемешивании кислого раствора увеличивается блеск осадков и скорость осаждения. Если процесс осаждения прерывается на несколько минут, то детали можно загружать в ванну без дополнительного активирования. При длительном перерыве (24 ч) детали следует хранить в холодном растворе никелирования, а затем переносить в рабочую ванну.

Скорость осаждения металла тем меньше, чем ниже рН раствора. Кроме того, скорость является функцией отношения Ni 2+ : Н 2 РО - 2 . Для нормальной кислой ванны оно должно колебаться в пределах 0,25 — 0,60 (для буферированной ацетатом 0,3—0,4).

При наличии солей аммония уменьшается скорость осаждения. Во вновь приготовленных растворах скорость осаждения сначала высокая, а затем по мере старения падает. Так, в ацетатных и цитратных растворах она уменьшается с 25 до 2 — 5 мкм/ч. Наиболее оптимальная скорость осаждения ~ 10 мкм/ч.

Блеск покрытия определяется качеством подготовки поверхности основы, которую следует полировать. В щелочных ваннах покрытия получается более блестящими, чем в кислых. Покрытия, содержащие <= 2% фосфора — матовые, 5% фосфора — полублестящие и => 10% фосфора — очень блестящие, но с желтоватым оттенком. Разброс по толщине покрытия 30 мкм даже на деталях сложной конфигурации составляет, например, не более 1—2 мкм. Когда ванна работает при постоянном значении рН, количество фосфора в покрытии пропорционально концентрации гипофосфита в ванне.

Нормальное содержание фосфора в покрытии 5 — 6%. Содержание фосфора тем выше, чем больше отношение H 2 PO 2:Ni 2+ . На низкоуглеродистых сталях адгезия никелевых покрытий очень высокая (2200 — 4400 кгс/см 2), но ухудшается, если температура раствора понижается до 75°С. Адгезия на сталях, легированных Al, Be, Ti, и сплавах на основе меди зависит от способа обработки поверхности и улучшается последующей термообработкой при 150-210°С.

Первым признаком нарушения стабильности состава раствора является образование белой пены вследствие чрезмерного выделения водорода во всем объеме ванны. Затем появляется очень мелкая черная взвесь Ni-P, которая ускоряет реакцию разложения раствора.

Причинами преждевременного разложения раствора могут быть: слишком быстрое введение щелочи и гипофосфита (следует добавить разбавленного водного раствора при интенсивном перемешивании); локальный перегрев; слишком высокое содержание гипофосфита (нужно понизить рН и температуру); внесение палладия в раствор с деталями, активированными в PdCl 2 , неправильное соотношение суммарной площади деталей к объему раствора.

Уровень раствора в ванне необходимо поддерживать постоянным, так как понижение его за счет испарения приводит к концентрированию раствора. В процессе покрытия деталей не следует допускать отключения нагревателей (пар, теплоэлектронагрев и др.).

В отличие от гидрозина, гипофосфит натрия обладает важным преимуществом, так как в осадке содержится в 8 — 10 раз меньше газов. Добавка тиосульфата натрия способствует снижению пористости никеля. Так, при толщине 20 мкм она снижается от 10 до 2 пор/см 2 . При выборе материала для ванны следует учитывать, что растворы испаряются при температуре, приблизительно равной температуре кипения, и имеют высокую чувствительность к различным загрязнениям. Кроме того, материал должен быть стойким к HNO 3 , так как периодически со стенок ванны приходится удалять осадки никеля. Ванны объемом 20 л изготовляют из пирекса, а большего — из полированной керамики. Внутреннюю поверхность стальных емкостей покрывают стекловидной эмалью. Ванны из коррозионно-стойкой стали необходимо пассивировать концентрированной азотной кислотой в течение нескольких часов. Для предотвращения возникновения гальванопар между стальной ванной и покрываемыми деталями ее стенки необходимо футеровать стеклом или резиной. В качестве футеровки в ваннах малой емкости используют полиэтиленовые вкладыши.

После каждой выгрузки деталей электрические нагреватели стержневого типа необходимо протравливать в HNO 3 .

Дефектные покрытия с деталей из стали, алюминия и титана следует удалять в концентрированной азотной кислоте при температуре не выше 35°С, с деталей из коррозионно-стойких сталей в 25%-ном растворе HNO 3 , а с латунных и медных — анодным растворением в H 2 SO 4 .

С целью улучшения стабильности состава раствора зарубежные фирмы рекомендуют добавлять соли хрома. Пористость покрытий, полученных в растворе, содержащем 10 г/л K 3 Fe(CN) 6 и 20 г/л NaCl, определяют в течение 10 мин. Поры совершенно отсутствуют при толщине покрытия => 100 мкм.

Никель является металлом подгруппы железа, который получил в гальванотехнике наиболее широкое применение.

По сравнению с меднением, латунированием, серебрением и др. никелирование получило промышленное применение значительно позднее, но уже с конца XIX столетия этот процесс стал наиболее распространенным методом «облагораживания» поверхности металлических изделий. Лишь в двадцатые годы текущего столетия широкое применение получил другой процесс - хромирование, который, казалось, вытеснит никелирование. Однако оба эти процесса - никелирование и хромирование для защитно-декоративных целей применяются комбинированно, т. е. изделия сперва никелируют и затем покрывают тонким слоем хрома (десятые доли микрона). Роль никелевого покрытия при этом не умаляется, напротив к нему предъявляются повышенные требования.

Широкое распространение никелирования в гальванотехнике объясняется ценными физико-химическими, свойствами электролитически осажденного никеля. Хотя в ряде напряжений никель стоит выше водорода, вследствие сильно выраженной склонности к пассивированию, однако он оказывается достаточно стойким против атмосферного воздуха, щелочей и некоторых кислот. По отношению к железу никель имеет менее электроотрицательный потенциал, следовательно, основной металл - железо - защищается никелем от коррозии лишь при отсутствии пор в покрытии.

Никелевые покрытия, полученные из растворов простых солей, имеют весьма тонкую структуру, и так как в то же время электролитический никель прекрасно принимает полировку, то покрытия могут быть доведены до зеркального блеска. Это обстоятельство позволяет широко применять никелевые покрытия для декоративных целей. При введении в электролит блескообразователей удается получать в слоях достаточной толщины блестящие никелевые покрытия без полировки. Структура нормальных никелевых осадков чрезвычайно тонка, и ее трудно выявить даже при сильном увеличении.

Чаще всего при никелировании преследуют две цели: защиту основного металла от коррозии и декоративную отделку поверхности. Такие покрытия широко применяют для наружных частей автомобилей, велосипедов, различных аппаратов, приборов, хирургических инструментов, предметов домашнего обихода и т. д.

С электрохимической точки зрения никель может быть охарактеризован как представитель металлов группы железа. В сильнокислой среде осаждение этих металлов вообще невозможно - на катоде выделяется почти один водород. Мало того, даже в растворах, близких к нейтральным, изменение рН влияет на выход по току и свойства металлических осадков.

Явление отслаивания осадка, больше всего присущее никелю, также в сильной степени связано с кислотностью среды. Отсюда и вытекает первейшая забота о соблюдении надлежащей кислотности и регулировании ее при никелировании, так же как выбор надлежащей температуры для правильного ведения процесса.

Первые электролиты для никелирования готовили на основе двойной соли NiSO 4 (NH 4) 2 SO 4 ·6H 2 O. Эти электролиты были впервые исследованы и разработаны профессором Гарвардского университета Исааком Адамсом в 1866 г. По сравнению с современными высокопроизводительными электролитами с высокой концентрацией никелевой соли электролиты с двойной солью допускают плотность тока, не превышающую 0,3-0,4 А/дм 2 . Растворимость двойной никелевой соли при комнатной температуре не превышает 60-90 г/л, в то время как семиводный сульфат никеля при комнатной температуре растворяется в количестве 270-300 г/л. Содержание металлического никеля в двойной соли 14,87%, а в простой (сернокислой) соли 20,9%.

Процесс никелирования весьма чувствителен к примесям в электролите и в анодах. Совершенно очевидно, что малорастворимую в воде соль легче освободить в процессе кристаллизации и промывки от вредных примесей, например сульфатов меди, железа, цинка и др., чем более растворимую простую соль. В значительной степени по этой причине электролиты на основе двойной соли имели доминирующее применение во второй половине XIX и в начале XX столетия.

Борная кислота, которая в настоящее время рассматривается как весьма существенный компонент для буферирования электролита никелирования и электролитического рафинирования никеля, была впервые предложена в конце XIX - начале XX в.

Хлориды были предложены для активирования никелевых анодов в начале XX столетия. К настоящему времени в патентной и журнальной литературе предложено большое разнообразие электролитов и режимов для никелирования, по-видимому, больше, чем по какому-либо другому процессу электроосаждения металлов. Однако без преувеличения можно сказать, что большая часть современных электролитов для никелирования представляет собой разновидность предложенного в 1913 г. профессором Висконзинского университета Уоттсом на основании детального исследования влияния отдельных компонентов и режима электролита. Несколько позднее в результате усовершенствования им было установлено, что в концентрированных по никелю электролитах, при повышенной температуре и интенсивном перемешивании (1000 об/мин) можно получать удовлетворительные в толстых слоях никелевые покрытия при плотности тока, превышающей 100 А/дм 2 (для изделий простой формы). Эти электролиты состоят из трех основных компонентов: сульфата никеля, хлорида никеля и борной кислоты. Принципиально возможна замена хлорида никеля хлоридом натрия, но, по некоторым данным, такая замена несколько снижает допустимую катодную плотность тока (возможно из-за уменьшения общей концентрации никеля в электролите). Электролит Уоттса имеет следующий состав, г/л:
240 - 340 NiSO 4 · 7H 2 O, 30-60 NiCl 2 · 6H 2 O, 30 - 40 H 3 ВO 3 .

Из других электролитов, которые в последнее время все больше привлекают к себе внимание исследователей и находят промышленное применение, следует назвать фторборатные, позволяющие применять повышенную плотность тока и сульфаматные, обеспечивающие возможность получения никелевых покрытий с меньшими внутренними напряжениями.

В начале тридцатых годов текущего столетия, и в особенности после второй мировой войны, внимание исследователей было приковано к разработке таких блескообразователей, которые позволяют получать блестящие никелевые покрытия в слоях достаточной толщины не только на отполированной до блеска поверхности основного металла, но и на матовой поверхности.

Разряд ионов никеля, как и других металлов подгруппы железа, сопровождается значительной химической поляризацией и выделение этих металлов на катоде начинается при значениях потенциалов, которые намного отрицательнее соответствующих стандартных потенциалов.

Выяснению причин этой повышенной поляризации посвящено много исследований и было предложено несколько далеко не совпадающих объяснений. По одним данным, катодная поляризация при электроосаждении металлов группы железа резко выражена лишь в момент начала выделения их, при дальнейшем повышении плотности тока потенциалы меняются незначительно. С повышением температуры катодная поляризация (в момент начала выделения) резко снижается. Так, в момент начала выделения никеля при температуре 15° С катодная поляризация равна 0,33 В, а при 95° С 0,05 В; для железа катодная поляризация снижается с 0,22 В при 15° С до нуля при 70° С, а для кобальта с 0,25 В при 15° С до 0,05 В при 95° С.

Высокую катодную поляризацию в момент начала выделения металлов группы железа объясняли выделением этих металлов в метастабильной форме и необходимостью затраты дополнительной энергии для перехода их в устойчивое состояние. Такое объяснение не является общепризнанным, имеются и другие взгляды на причины большой катодной поляризации, при которой происходит выделение металлов группы железа, и связанную с поляризацией мелкокристаллическую структуру.

Другие последователи приписывали особую роль водородной пленке, образующейся в результате совместного разряда ионов водорода, затрудняющей процесс агрегации мелких кристаллов и приводящей к образованию мелкодисперсных осадков металлов группы железа, а также защелачиванию прикатодного слоя и связанным с этим выпадением коллоидных гидроокисей и основных солей, которые могут соосаждаться с металлами и затруднять рост кристаллов.

Некоторые исходили из того, что большая поляризация металлов группы железа связана с большой энергией активации при разряде сильно гидратированных ионов, расчеты других показали, что энергия дегидратации металлов группы железа примерно такая же, как энергия дегидратации таких двухвалентных ионов металлов как медь, цинк, кадмий, разряд ионов которых протекает с незначительной катодной поляризацией, примерно в 10 раз меньшей, чем при электроосаждении железа, кобальта, никеля. Повышенную поляризацию металлов группы железа объяснили и сейчас объясняют адсорбцией чужеродных частиц; поляризация заметно снижалась при непрерывной зачистке катодной поверхности.

Этим не исчерпывается обзор различных взглядов на причины повышенной поляризации при электроосаждении металлов группы железа. Можно, однако, принять, что за исключением области малых концентраций и высоких плотностей тока, кинетика этих процессов может быть описана уравнением теории замедленного разряда.

Вследствие большой катодной поляризации при сравнительно небольшом перенапряжении водорода процессы электроосаждения металлов группы железа чрезвычайно чувствительны к концентрации ионов водорода в электролите и к температуре. Допустимая катодная плотность тока тем выше, чем выше температура и концентрация ионов водорода (чем ниже водородный показатель).

Свойство никеля создавать на своей поверхности тонкую оксидную пленку, устойчивую к действию кислот и щелочей, позволяет использовать его для антикоррозионной защиты металлов.

Основной метод, применяющийся в промышленности - гальваническое никелирование, но оно требует наличия достаточно сложного оборудования и подразумевает работу с кислотами и щелочами, пары которых выделяются во время работы и могут сильно навредить здоровью человека. Для покрытия стали, алюминия, латуни, бронзы и других металлов может быть применен химический способ, так как он прост в использовании, и этот процесс можно проводить в домашних условиях.

На сегодняшний день существует два основных метода покрытия металлических деталей никелем: гальваническое и химическое. Первый метод требует наличия источника постоянного тока - электролитической ванны с электродами и большого количества химических реактивов. Второй способ намного проще. Для его проведения требуется наличие мерной посуды и эмалированной емкости для нагрева реактивов. Несмотря на всю кажущуюся простоту, это довольно сложный процесс, который требует большого внимания и соблюдения правил безопасности. По возможности проводите реакции в хорошо проветриваемом помещении. Идеальным вариантом будет оборудование рабочего места вытяжкой, ни в коем случае не соединенной с общедомовой вентиляцией. При работе пользуйтесь защитными очками, не оставляйте емкость с реактивами без присмотра.

Покрытие металлических деталей никелем

Основные стадии для произведения химического никелирования следующие:

1. Для того чтобы никель покрыл поверхность тонким и равномерным слоем, изделие предварительно шлифуют и полируют.
2. Обезжиривание. Поскольку даже тончайшая пленка жира на поверхности обрабатываемого изделия может вызвать неравномерное распределение никеля по площади детали, последнюю обезжиривают в специальном растворе, состоящем из 25-35 г/л NaOH или KOH, 30-60 г кальцинированной соды и 5-10 г жидкого стекла.
3. Деталь или изделие, которое необходимо покрыть никелем, промывают в воде, после чего на 0,5-1 минуту погружают в 5% раствор HCl. Данный шаг предпринимается для того, чтобы удалить с поверхности металла тонкий слой окислов, который будет значительно снижать адгезию между материалами. После протравки деталь снова промывают в воде, затем немедленно переносят в емкость с раствором для покрытия никелем.

Собственно никелирование производят при помощи кипячения металлического изделия в специальном растворе, который готовят следующим образом:

• берут воду (желательно - дистиллированную) из расчета 300 мл/дм 2 площади поверхности детали, включая как внутреннюю, так и внешнюю;
• воду нагревают до 60°С, после чего растворяют в ней 30 г хлористого никеля (NiCl 2) и 10 г уксуснокислого натрия (CH 3 COONa) на 1 л воды;
• температуру поднимают до 80°С и добавляют 15 г гипосульфита натрия, затем в емкость с раствором погружают обрабатываемую деталь.

Кипячение металлического изделия

После погружения детали, раствор нагревают до 90-95°С и поддерживают температуру на таком уровне в течение всего процесса никелирования. Если вы увидели, что количество раствора сильно уменьшилось, можно добавить в него предварительно нагретую дистиллированную воду. Кипячение должно проходить не менее 1-2 часов. Иногда для получения многослойного покрытия, изделия из металла подвергают серии коротких (20-30 минут) кипячений, после каждого из которых деталь достают из раствора, промывают и высушивают. Это дает возможность получить слой никеля из 3-4 прослоев, которые суммарно имеют большую плотность и качество, чем одинарный слой той же мощности.

Особенность покрытия стальных изделий в том, что никель осаждается самопроизвольно вследствие каталитического воздействия железа. Для осаждения защитного слоя на цветных металлах используется другой состав.

2

Химическое никелирование цветных металлов позволяет создавать защитную пленку на поверхности латуни, меди и бронзы. Для этого деталь сначала обезжиривают раствором, состав которого указан в первом способе, причем снимать оксидную пленку с металла не обязательно. Раствор для никелирования готовят следующим образом: в эмалированную емкость наливают 10% раствор хлористого цинка (ZnCl 2), который более известен под названием «паяльная кислота». К нему понемногу добавляют сернокислый никель (NiSO 4) до такой концентрации, при которой раствор окрашивается в зеленый цвет. Состав доводят до кипения, после чего погружают деталь в него на 1,5-2 часа. После того как реакция закончится, изделие достают из раствора и помещают в емкость с меловой водой (готовится способом добавления 50-70 г мела в порошке на 1 литр воды), а затем промывается.

Раствор сернокислого никеля

Никелирование алюминия проходит по схожей технологии, но состав раствора немного другой:

• 20 г сернокислого никеля;
• 10 г натрия уксуснокислого;
• 25 г натрия фосфорноватистокислого;
• 3 мл тиомочевины концентрацией 1 г/л;
• 0,4 г фтористого натрия;
• 9 мл уксусной кислоты.

Обработка деталей из алюминия

Перед обработкой изделия из алюминия погружают в раствор каустической соды, концентрацией 10-15%, и нагретом до температуры 60-70°С. При этом происходит бурная реакция с выделением водорода, пузырьки которого очищают поверхность от окислов и загрязнения. В зависимости от степени загрязненности, детали выдерживают в очищающем растворе от 15-20 секунд до 1-2 минут, после чего промывают в проточной воде и погружают в никелирующий раствор.

3

Вследствие никелирования значительно повышаются физико-механические и декоративные свойства металлических изделий. Никель имеет серебристо-белый цвет, на воздухе быстро покрывается незаметной человеческому глазу пленкой окислов, которые практически не меняют его внешнего вида, но при этом надежно защищают от дальнейшего окисления и реакций с агрессивной средой. Никелирование используется для защиты сталей, бронзы, латуни, алюминия, меди и других материалов.

Защита металлических изделий от окисления

Является катодной защитой. Это значит, что при повреждении целостности покрытия, металл начинает реагировать с внешней средой. Для повышения механических свойств защитного слоя, нужно наносить его, точно придерживаясь технологии и последовательности действий. Никель, нанесенный на поверхность со следами загрязнения и ржавчины, с большим количеством неровностей, может начать вспучиваться и отслаиваться в процессе эксплуатации.

Изделия, покрытые никелем, почти ни в чем не уступают хромированным - имеют похожий блеск и твердость. При больших размерах емкостей для химической реакции никелем можно покрывать довольно большие детали, например, автомобильные диски.

4

Никелирование придает металлу красивый блестящий вид, высокую коррозионную стойкость и повышает твердость поверхности. Детали, покрытые никелем, можно использовать для украшения столбов ограды, если такую предусматривает проект участка. Красиво выглядят и имеют длительный срок эксплуатации различные метизы - крепежные болты, скобы, элементы мебельной фурнитуры. Они могут быть использованы в условиях повышенной влажности, температуры и нагрузки - в местах, где сталь быстро ржавеет и теряет свойства.

Химическое никелирование можно произвести собственноручно, в условиях хорошо проветриваемого гаража или мастерской.

Красивый блестящий вид поверхности

Нежелательно делать описанные технологические операции на кухне, так как испарения любых химических веществ могут быть опасными для здоровья.

Покрытие никелем с помощью химических реактивов не требует высоких энергозатрат, в отличие от гальванического, но позволяет получить достаточно качественное, блестящее и твердое покрытие.