1. Некоторые данные о промышленном использовании процесса химического никелирования. Области применения химического никелирования

Процесс химического никелирования вследствие своих отличительных особенностей – возможности нанесения равномерного покрытия на глубоко профилированные изделия и некоторых ценных свойств осадков никеля, получаемых в этих условиях, - находит широкое распространение в различных отраслях промышленности.

По мере накопления данных исследований в области химического восстановления металлов, выявления новых факторов, определяющих скорость течения реакции и так же развития методов корректирования и очистки раствора, технология ведения процесса никелирования непрерывно совершенствуется.

В промышленной практике находят применение различные методы ведения процесса с использованием как различных по составу растворов, так и различных режимов работы.

Разнообразие методов работы является естественным следствием того, что процесс введен в практику недавно и по существу мало исследован. Возникающие при освоении процесса трудности преодолеваются предприятиями различными путями.

Разнообразие в технологии ведения процесса вызывается так же и различием предъявляемых к покрытию требований, общим масштабом производства, габаритами покрываемых изделий и теми возможностями, какими располагает то или иное предприятие в отношении химикатов для составления раствора, способа обогрева ванны, оборудования для циркуляции и очистки растворов, наличия квалифицированных кадров для обслуживания процесса и т.д.

Учитывая специфические особенности процесса химического никелирования и своеобразие свойств восстановленного никеля, можно назвать некоторые области техники, в которых использование этого вида покрытий оказывается целесообразным:

1. Процесс химического никелирования целесообразно использовать в тех производствах, где имеется необходимость покрывать равномерным слоем никеля детали ложного рельефа.

2. Учитывая высокую твердость покрытия, особенно после применения термической обработки, химическое никелирование может быть рекомендовано для покрытия поверхностей, подвергающихся износу. Сопротивление износу повышается, если применяется смазка трущихся поверхностей. В условиях сухого трения возможно выкрашивание покрытия.

3. Химическое никелирование может быть использовано как средство для получения равномерного слоя в тех случая, где требуется большая точность в отношении воспроизведения контура.

4. Ввиду повышенной коррозионной стойкости, определяемой равномерностью толщины слоя химически восстановленного никеля, оказывается возможным заменить в некоторых случаях дорогостоящую нержавеющую сталь на более дешевую, подвергая ее никелированию этим способом.

5. При нанесении покрытия химическим способом на ранее никелированную поверхность сцепление осадка оказывается очень хорошим. Учитывая эту особенность, химическое никелирование можно использовать для исправления дефектов в никелевых покрытиях, которые могут проявиться при хранении или эксплуатации изделия. Этот метод является весьма ценным для доращивания излишне обточенных или равномерно изношенных деталей.

6. Процесс химического никелирования может быть использован в случае необходимости покрытия больших поверхностей.

7. Процесс химического никелирования может оказаться незаменимым при отсутствии электрооборудования, например в полевых условиях, или небольших мастерских

8. Химически получаемый никель является хорошим подслоем для последующего нанесения эмалей.

Чаще всего процесс химического никелирования используется с целью повышения коррозионной стойкости покрытия, повышения поверхностной твердости изделия и износостойкости.

Среди деталей, покрываемых с антикоррозионными целями: внутренние поверхности компрессоров, насосов, а так же деталей различных очистительно-осушительных систем, трубчатую арматуру различных агрегатов, сосуды для бензина, цистерны для перевозки и баки для хранения различных химических веществ, сосуды реакционных смесей, внутренние поверхности трубопроводов, различного рода клапаны, винты, гайки и др.

Среди деталей, никелируемых химическим путем с целью повышения износостойкости, изготовляемых на предприятиях машиностроительной, приборостроительной и других отраслей промышленности - цилиндры гидравлических и другого вида насосов, поршневые кольца, шатуны, кривошипы, подпятник и подшипники, вращающиеся валы, части печатных станков и др.

2. Способы нанесения покрытий никелирование покрытие поверхность

Для снижения потерь металла и предохранения изделий от коррозии наряду с использованием химически стойких материалов широко применяются различные виды защитных покрытий: лакокрасочные, металлические, оксидные и ряд других. В своей работе я рассматриваю металлические виды покрытий.

Оксидирование, фосфатирование и хроматирование – это процессы, в результате которых на поверхности металла образуется неорганическая защитная пленка вследствие химической или электрохимической обработки деталей в специальных растворах. К этой категории покрытий относятся: оксидирование и фосфатирование стали, оксидирование и хроматирование меди и медных сплавов.

Гальванические покрытия получают осаждением при помощи тока на поверхности деталей слоя металла из электролитов, содержащих ионы данного металла. Широко применяются гальванические покрытия цинком, медью, никелем, хромом, оловом, кадмием, свинцом, серебром.

Способ покрытия расплавленными металлами заключается в том, что изделия или полуфабрикаты погружают в ванну с расплавленным металлом или же нагретую поверхность деталей натирают расплавленным металлом. Горячие покрытия широко применяются для листового материала или изделий со швами, требующими герметизации.

Способ плакирования состоит в соединении слоев нескольких различных металлов или сплавов прокаткой или протяжкой при нагреве. Этот способ широко распространен для покрытия железа медью, латунью, томпаком, нержавеющей сталью и т.п.

Диффузионный способ нанесения металлических покрытий основан на диффузии в поверхностные слои деталей какого-либо металла или сплава при высокой температуре. Диффузионные покрытия наносят при нагреве деталей в твердой, жидкой или газообразной фазе металла. Применяют диффузионные покрытия цинком, алюминием, хромом, кремнием и т.п. с целью повышения коррозионной устойчивости, износо- и жаростойкости.

Способ металлизации распылением заключается в нанесении на поверхность деталей или изделий слоя металла распылением расплавленного металла. Широко применяется металлизация цинком, алюминием, кадмием, никелем, медью и т.д.

Способ эмалирования состоит в нанесении на поверхность изделий тонкого слоя стеклообразной массы, являющейся продуктом сплавления кремнезема и алюмосиликатов, а также окислами металлов.

Химический способ, позволяющий наносить покрытия из металлов или сплавов без применения электрического тока, осуществляется при помощи веществ, способных восстанавливать металлы из растворов солей. Широкое применение получили химическое серебрение и никелирование. Покрытия, получаемые химическим способом, отличаются равномерностью слоя, беспористостью и могут достигать значительной толщины.

В своей работе я рассматриваю нанесение никелевого покрытия химическим способом.

Никелевые покрытия получили широкое распространение в практике благодаря тому, что они повышают декоративность изделий, одновременно предохраняя их от быстрого коррозионного разрушения, а также повышают износостойкость.

Долгое время нанесение никелевых покрытий осуществлялось исключительно гальваническим методом. Этот способ имеет большие возможности в отношении регулирования скорости процесса и свойств покрытий, в частности их твердости и блеска. Но, не смотря на многочисленность работ, направленных на исследование возможности повышения равномерности покрытия на рельефных деталях, рассеивающая способность никелевых электролитов остается ограниченной. В связи с этим большой интерес представляет процесс нанесения никеля путем химического восстановления его солей при помощи гиппофосфита.

Процесс химического никелирования обеспечивает возможность нанесения равномерного по толщине и качеству покрытия на любых участках рельефной поверхности при условии доступа к ним раствора. Скорость нанесения никеля приблизительно соответствует скорости гальванического процесса, проводившегося при умеренных плотностях тока, достигает 20-25 мкм/час.

Образующиеся покрытия состоят не из чистого никеля, а представляют собой сложную систему, включающую наряду с никелем и фосфор в количестве, достигающем 15%. Наличие фосфора существенно изменяет свойства покрытий как физические – удельные вес, температура плавления, магнитные характеристики, так и химические. Химически восстановленный никель обнаруживает повышенную, по сравнению с гальванически получаемым никелем, стойкость против различных агрессивных сред.

Наиболее характерным свойством химически восстановленного никеля является его высокая твердость, которая может быть значительно повышена в результате термообработки. Структурные исследования, осадки в исходном состоянии имеют жидкоподобное строение, которое в процессе нагрева претерпевает изменения с образованием двух фаз: фосфида никеля и твердого раствора фосфора в решетке никеля. С характером, протекающих при отжиге превращений, связаны упомянутые выше изменения твердости, а также и других свойств, позволяющие расширить область применения химически восстановленного никеля.