Mạ niken hóa học - tính năng, công nghệ và khuyến nghị

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Công nghệ kim loại hóa các bộ phận và cấu trúc được phổ biến rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của ngành công nghiệp và xây dựng. Một lớp phủ bổ sung bảo vệ bề mặt khỏi tác hại bên ngoài và các yếu tố góp phần phá hủy hoàn toàn vật liệu. Một trong những cách xử lý như vậy là mạ niken không điện, có một lớp màng bền, chống ăn mòn và cơ học và có thể chịu được nhiệt độ khoảng 400 ° C.

Tính năng Công nghệ

Cùng với phương pháp mạ hóa học trên nền niken, còn có phương pháp mạ điện và mạ điện. Phản ứng kết tủa ngay lập tức nên được quy cho các tính năng của kỹ thuật đang được xem xét. Nó được tổ chức trong các điều kiện khử niken trên cơ sở natri hypophosphit trong dung dịch muối với việc bổ sung nước. Trong công nghiệp, công nghệ mạ niken hóa học được sử dụng chủ yếu với kếtcác hợp chất có tính axit và kiềm hoạt động, chỉ bắt đầu quá trình kết tủa. Lớp phủ được xử lý theo cách này có được vẻ ngoài sáng bóng, cấu trúc của nó là hợp kim kết hợp của niken và phốt pho. Công nghệ, được thực hiện với sự hiện diện của chất cuối cùng trong chế phẩm, có các chỉ số vật lý và hóa học thấp hơn. Các dung dịch axit và kiềm có thể cho các hệ số hàm lượng phốt pho khác nhau - hệ số đầu tiên lên đến 10% và dung dịch thứ hai - khoảng 5-6%.

Chất lượng vật lý của lớp phủ cũng sẽ phụ thuộc vào lượng chất này. Trọng lượng riêng của phốt pho có thể là khoảng 7,8 g / cm3, điện trở là 0,60 ohm mm2 / m, và điểm nóng chảy là từ 900 đến 1200 °. Bằng hoạt động xử lý nhiệt ở 400 °, độ cứng của lớp phủ lắng đọng có thể tăng lên đến 1000 kg / mm2. Đồng thời, cường độ bám dính của phôi có cấu trúc niken-phốt pho cũng sẽ tăng lên.

Về phương pháp mạ niken hóa học, không giống như nhiều phương pháp mạ bảo vệ thay thế, nó phù hợp nhất để làm việc với các bộ phận và cấu trúc có hình dạng phức tạp. Trong thực tế, công nghệ này thường được áp dụng cho các cuộn dây và bề mặt bên trong của ống nhiều định dạng. Lớp phủ được áp dụng đồng đều và chính xác - không có khe hở và các khuyết tật khác trên lớp bảo vệ. Về khả năng gia công cho các kim loại khác nhau, hạn chế chỉ áp dụng đối với chì, thiếc, cadimi và kẽm. Ngược lại, sự lắng đọng phốt pho niken được khuyến khích cho các kim loại đen, nhôm vàcác bộ phận bằng đồng.

Phương pháp mạ niken trong dung dịch kiềm

Kết tủa kiềm cung cấp cho lớp phủ độ bền cơ học cao, được đặc trưng bởi khả năng điều chỉnh dễ dàng và không có các yếu tố tiêu cực như sự kết tủa của bột niken. Có nhiều công thức khác nhau được chuẩn bị tùy thuộc vào loại kim loại được xử lý và mục đích của nó. Thành phần của loại dung dịch mạ niken hóa học này thường được sử dụng như sau:

• Natri axit xitric.
• Natri hypophosphite.
• Amoni (khử trùng bằng clo).
• Niken.

Ở nhiệt độ khoảng 80-90 °, quá trình này diễn ra với tốc độ khoảng 9-10 micron / giờ, đồng thời sự lắng đọng đi kèm với sự phát triển tích cực của hydro.

Quy trình chuẩn bị công thức tự nó được thể hiện ở việc hòa tan từng thành phần trên theo một thứ tự riêng biệt. Ngoại lệ duy nhất trong thành phần mạ niken hóa học này sẽ là natri hypophosphit. Nó được đổ vào một thể tích khoảng 10-20 g / l vào thời điểm khi tất cả các thành phần khác được hòa tan và nhiệt độ được đưa về chế độ tối ưu.

Nếu không, không có yêu cầu đặc biệt nào đối với việc chuẩn bị quá trình lắng đọng trong dung dịch kiềm. Trống kim loại được làm sạch và treo mà không cần xử lý đặc biệt.

Việc chuẩn bị bề mặt của các bộ phận và kết cấu thép để sơn phủ không có tính năng rõ rệt. Trong quá trình này, bạn có thể điều chỉnh dung dịch bằng cách thêm cùng một natri hypophosphit hoặc25% amoniac. Trong trường hợp thứ hai, trong điều kiện thể tích bể lớn, amoniac được đưa vào từ một ống hình trụ ở trạng thái khí. Một ống cao su được nhúng vào đáy của thùng chứa và phụ gia được đưa trực tiếp qua ống này ở chế độ liên tục để đạt được độ đặc mong muốn.

Mạ niken bằng dung dịch axit

So với môi trường kiềm, môi trường axit được đặc trưng bởi nhiều chất phụ gia. Bazơ của muối hypophosphit và niken có thể được biến tính bằng natri axetat, axit lactic, succinic và axit tartaric, cũng như Trilon B và các hợp chất hữu cơ khác. Trong số lượng lớn các công thức được sử dụng, giải pháp phổ biến nhất để mạ niken hóa học bằng cách lắng đọng axit:

• Natri hypophosphite.
• Niken sunphat.
• Natri cacbonat.

Tốc độ lắng đọng sẽ giống nhau 9-10 micron / giờ và giá trị pH được hiệu chỉnh bằng dung dịch natri hydroxit 2%. Nhiệt độ được duy trì nghiêm ngặt trong phạm vi 95 °, vì sự gia tăng của nó có thể dẫn đến quá trình tự thải niken với kết tủa tức thì. Đôi khi cũng có thể quan sát thấy dung dịch bắn ra từ bình chứa.

Có thể thay đổi các thông số của chế phẩm liên quan đến nồng độ của các thành phần chính chỉ khi hàm lượng natri phosphite trong đó là khoảng 50 g / l. Ở trạng thái này, có thể có kết tủa niken phosphite. Khi các thông số của dung dịch đạt đến nồng độ trên, dung dịch được rút cạn và thay bằng dung dịch mới.

Khi nhiệtxử lý?

Nếu phôi cần đảm bảo chất lượng về độ chống mài mòn và độ cứng, một hoạt động xử lý nhiệt sẽ được thực hiện. Sự gia tăng các tính chất này là do trong điều kiện tăng chế độ nhiệt độ, xảy ra sự kết tủa niken-photpho, sau đó là sự hình thành hợp chất hóa học mới. Nó góp phần làm tăng độ cứng trong cấu trúc của lớp phủ.

Tùy theo chế độ nhiệt độ mà có sự thay đổi độ cứng vi mô với các đặc tính khác nhau. Hơn nữa, mối tương quan hoàn toàn không đồng nhất đối với sự tăng hoặc giảm nhiệt độ gia nhiệt. Ví dụ, trong quá trình xử lý nhiệt trong mạ niken hóa học ở 200 và 800 °, chỉ số độ cứng vi mô sẽ chỉ là 200 kg / mm2. Giá trị tối đa của độ cứng đạt được ở nhiệt độ 400-500 °. Trong chế độ này, bạn có thể tin tưởng vào việc cung cấp 1200 kg / mm2.

Cũng cần lưu ý rằng không phải tất cả các kim loại và hợp kim về nguyên tắc đều được xử lý nhiệt chấp nhận được. Ví dụ, lệnh cấm được áp dụng đối với thép và hợp kim đã trải qua quy trình cứng và bình thường hóa. Thêm vào đó là thực tế là xử lý nhiệt trong không khí có thể góp phần hình thành màu sắc thay đổi từ vàng sang tím. Giảm nhiệt độ xuống 350 ° sẽ giúp giảm thiểu các yếu tố như vậy. Toàn bộ quá trình được thực hiện trong 45-60 phút chỉ với phôi được làm sạch chất bẩn. Đánh bóng bên ngoài sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng đạt được kết quả chất lượng.

Thiết bị chế biến

Đối với sản xuấtCông nghệ này không yêu cầu các đơn vị chuyên môn cao và công nghiệp. Ở nhà, lớp mạ niken hóa học có thể được sắp xếp trong một bồn tắm hoặc bát đĩa bằng thép tráng men. Đôi khi những người thợ thủ công có kinh nghiệm sử dụng lớp lót cho các hộp đựng bằng kim loại thông thường, nhờ đó bề mặt được bảo vệ khỏi tác động của axit và kiềm.

Với sức chứa lên đến 50-100 lít, cũng có thể sử dụng bồn tráng men phụ chống axit nitric. Đối với bản thân lớp lót, lớp nền của nó được chuẩn bị từ keo vạn năng không thấm nước (ví dụ: "Moment" số 88) và oxit crom dạng bột. Một lần nữa, tại nhà, hỗn hợp bột chuyên dụng có thể được thay thế bằng bột nhám. Để sửa chữa và xử lý lớp lót đã thi công, cần phải làm khô bằng không khí bằng máy sấy tóc hoặc súng nhiệt trong tòa nhà.

Các công trình mạ niken hóa học chuyên nghiệp không yêu cầu bảo vệ bề mặt đặc biệt và được phân biệt bằng sự hiện diện của các nắp có thể tháo rời. Lớp phủ được loại bỏ sau mỗi lần điều trị và được làm sạch riêng trong axit nitric. Đặc điểm thiết kế chính của thiết bị như vậy có thể được gọi là sự hiện diện của giỏ và hệ thống treo (thường làm bằng thép carbon), tạo điều kiện thuận lợi cho việc thao tác các bộ phận nhỏ.

Quy trình mạ niken cho thép không gỉ và kim loại chịu axit

Mục đích của thao tác này là tăng khả năng chống mài mòn và độ cứng của bề mặt phôi, cũng như bảo vệ chống ăn mòn. Đây là tiêu chuẩnquy trình mạ niken hóa học cho thép đã được hợp kim hóa và đang được chuẩn bị để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt. Việc chuẩn bị một phần sẽ có một vị trí đặc biệt trong kỹ thuật phủ.

Đối với hợp kim không gỉ, tinh chế sơ bộ trong môi trường cực dương trong dung dịch kiềm được sử dụng. Các phôi được gắn trên các giá treo với sự kết nối của các cực âm bên trong. Việc cân được tiến hành trong bình chứa có dung dịch xút 15%, nhiệt độ điện phân là 65-70 °. Để tạo thành một lớp phủ đồng nhất không có khe hở, nên tiến hành mạ niken điện phân và hóa học của hợp kim không gỉ trong điều kiện duy trì mật độ dòng điện (anốt) lên đến 10 A / dm2. Thời gian của quá trình thay đổi từ 5 đến 10 phút tùy thuộc vào kích thước của bộ phận. Tiếp theo, phôi được rửa trong nước lạnh đang chảy và khử trùng trong axit clohydric loãng trong khoảng 10 giây ở nhiệt độ 20 °. Tiếp theo là quy trình kết tủa kiềm điển hình.

Mạ niken màu

Kim loại mềm và dễ uốn trong quá trình hóa học cũng phải trải qua quá trình chuẩn bị đặc biệt trước khi xử lý. Bề mặt được tẩy dầu mỡ và trong một số trường hợp, được đánh bóng. Nếu phôi đã được mạ niken trước đó, thì quy trình tẩy trong dung dịch axit sunfuric loãng 25% cũng phải được thực hiện trong vòng 1 phút. Các nguyên tố dựa trên đồng và hợp kim của nó được khuyến nghị nên xử lý khi tiếp xúc với các kim loại có độ âm điện như nhôm và sắt. Về mặt kỹ thuật, sự kết hợp như vậy được cung cấp bởi một dây treo hoặc dây bền bỉ.từ những chất giống nhau. Như thực tế cho thấy, đôi khi trong quá trình phản ứng, một lần chạm của phần sắt vào bề mặt đồng là đủ để đạt được hiệu quả lắng đọng mong muốn.

Mạ niken hóa học của nhôm và các hợp kim của nó cũng có những đặc điểm riêng. Trong trường hợp này, ngâm phôi trong dung dịch kiềm được tổ chức, hoặc làm sạch bằng axit gốc nitơ. Phương pháp xử lý kẽm kép cũng được sử dụng, trong đó chế phẩm được điều chế bằng oxit kẽm (100 g / l) và xút (500 g / l). Chế độ nhiệt độ phải được duy trì trong vòng 20-25 °. Cách tiếp cận đầu tiên với việc ngâm phần này kéo dài 30 giây, và sau đó quá trình ăn mòn kết tủa kẽm trong axit nitric bắt đầu. Tiếp theo là lần lặn thứ hai, đã kéo dài 10 giây. Ở công đoạn cuối cùng, nhôm được rửa bằng nước lạnh và mạ niken bằng dung dịch niken-phốt pho.

Công nghệ mạ Niken Cermet

Đối với các vật liệu thuộc loại này, phương pháp chung là mạ niken ferit được sử dụng. Ở giai đoạn chuẩn bị, bộ phận được tẩy dầu mỡ bằng dung dịch tro soda, rửa bằng nước nóng và khắc trong 10-15 phút trong dung dịch cồn có bổ sung axit clohydric. Tiếp theo, phôi một lần nữa được rửa bằng nước nóng và làm sạch bằng chất mài mòn mềm từ bùn. Ngay trước khi bắt đầu quy trình mạ niken hóa học, kim loại được phủ một lớp palađi clorua. Dung dịch có nồng độ 1 g / l được quét lên bề mặt bằng bàn chải. Quy trình được lặp lại nhiều lần và phôi được làm khô sau mỗi lần vượt qua.

Để mạ niken, sử dụng bình chứa có dung dịch axit chứa niken clorua (30 g / l), natri hypophosphite (25 g / l) và axit natri succinic (15 g / l). Nhiệt độ của dung dịch được duy trì trong khoảng 95-98 ° và hệ số hydro được khuyến nghị là 4,5-4,8. Sau khi mạ niken hóa học, phần gốm-kim loại được rửa trong nước nóng, sau đó đun sôi và ngâm trong pyrophosphat chất điện phân mạ đồng. Trong môi trường hóa chất hoạt động, phôi được giữ cho đến khi hình thành một lớp có kích thước 1-2 micron. Các loại gốm sứ, nguyên tố thạch anh, ticond và nhiệt điện khác nhau cũng có thể được xử lý tương tự. Trong mỗi trường hợp, mạ bằng palađi clorua, làm khô không khí, ngâm trong dung dịch axit và đun sôi sẽ là bắt buộc.

Công nghệ mạ niken tại nhà

Về mặt kỹ thuật, các hoạt động mạ niken có thể được tổ chức mà không cần thiết bị đặc biệt, như đã lưu ý. Ví dụ: trong môi trường nhà để xe, nó có thể trông như thế này:

• Nấu nồi đúng kích cỡ với nội thất tráng men.
• Thuốc thử khô được chuẩn bị trước cho dung dịch điện phân trong bình tráng men được trộn với nước.
• Hỗn hợp thu được được đun sôi, sau đó natri hypophosphite được thêm vào.
• Phôi gia công được làm sạch và tẩy dầu mỡ, sau đó nhúng vào dung dịch nhưng không chạm vào bề mặt của vật chứa - tức là đáy và thành.
• Đặc điểm của mạ niken tại nhà là tất cảthiết bị sẽ được làm từ vật liệu ngẫu hứng. Để điều khiển bộ phận tương tự, bạn có thể cung cấp một giá đỡ đặc biệt (nhất thiết phải từ vật liệu điện môi) với một kẹp, sẽ cần được để ở vị trí cố định trong 2-3 giờ.
• Trong thời gian trên, chế phẩm được để ở trạng thái sôi.
• Khi thời kỳ công nghệ mạ niken trôi qua, bộ phận này được lấy ra khỏi dung dịch. Nó phải được rửa dưới vòi nước lạnh pha loãng trong vôi tôi.

Ở nhà, bạn có thể thép tấm niken, đồng thau, nhôm, v.v. Đối với tất cả các kim loại được liệt kê, cần chuẩn bị dung dịch điện phân chứa natri hypophotphat, niken sunfat hoặc clorua, cũng như các tạp chất axit. Nhân tiện, để tăng tốc quá trình, bạn có thể thêm phụ gia chì.

Kết

Có nhiều kỹ thuật và cách tiếp cận khác nhau để mạ niken trong dung dịch hóa chất hoạt tính, nhưng việc sử dụng natri hypophosphite là phương pháp thuận lợi nhất. Điều này là do lượng mưa không mong muốn ở mức tối thiểu và sự kết hợp của toàn bộ các đặc tính vật lý và kỹ thuật của lớp phủ có độ dày khoảng 20 micron. Tất nhiên, mạ niken hóa học của kim loại đi kèm với một số rủi ro hình thành khuyết tật. Điều này đặc biệt đúng đối với kim loại màu có độ nhạy cao, nhưng những hiện tượng như vậy cũng có thể được chống lại trong khuôn khổ của một quy trình công nghệ duy nhất. Ví dụ: các chuyên gia khuyên bạn nên loại bỏ các khu vực bị lỗi trong một môi trường axit nitơ đậm đặc vớinhiệt độ lên đến 35 ° C. Quy trình này không chỉ được thực hiện trong trường hợp có sai sót không mong muốn, mà còn nhằm mục đích chỉnh sửa thường xuyên lớp bảo vệ đã bôi.