Chemische Vernickelung - Eigenschaften, Technologie und Empfehlungen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Technologien zur Metallisierung von Bauteilen und Strukturen sind in verschiedenen Bereichen der Industrie und des Bauwesens weit verbreitet. Eine zusätzliche Beschichtung schützt die Oberfläche vor äußeren Beschädigungen und Faktoren, die zur vollständigen Zerstörung des Materials beitragen. Eine solche Behandlung ist die stromlose Vernickelung, die einen dauerhaften Film hat, der mechanisch und korrosionsbeständig ist und Temperaturen von etwa 400 °C standh alten kann.

Technologiefunktionen

Neben der chemischen Beschichtung auf Nickelbasis gibt es galvanische und galvanische Verfahren. Die Fällungsreaktion sollte sofort den Merkmalen der betrachteten Technik zugeschrieben werden. Es wird unter den Bedingungen der Nickelreduktion auf der Basis von Natriumhypophosphit in einer Salzlösung unter Zusatz von Wasser organisiert. In der Industrie werden bei der Verbindung überwiegend chemische Vernickelungstechnologien eingesetztaktive saure und basische Verbindungen, die die Fällungsprozesse erst in Gang setzen. Die so behandelte Beschichtung erhält ein glänzendes metallisiertes Aussehen, dessen Struktur eine kombinierte Legierung aus Nickel und Phosphor ist. Die Technologie, die mit der Anwesenheit der letzten Substanz in der Zusammensetzung hergestellt wird, weist niedrigere physikalische und chemische Indikatoren auf. Saure und alkalische Lösungen können unterschiedliche Koeffizienten des Phosphorgeh alts ergeben - der erste bis zu 10% und der zweite - etwa 5-6%.

Die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung hängen auch von der Menge dieser Substanz ab. Das spezifische Gewicht von Phosphor kann etwa 7,8 g/cm3 betragen, der elektrische Widerstand beträgt 0,60 Ohm mm2/m und der Schmelzpunkt liegt zwischen 900 und 1200°. Durch eine Wärmebehandlung bei 400° kann die Härte der abgeschiedenen Beschichtung auf bis zu 1000 kg/mm2 erhöht werden. Gleichzeitig erhöht sich auch die Haftfestigkeit des Werkstücks mit Nickel-Phosphor-Struktur.

Die chemische Vernickelung ist im Gegensatz zu vielen alternativen Schutzbeschichtungsverfahren am besten für die Bearbeitung von Teilen und Strukturen mit komplexen Formen geeignet. In der Praxis wird die Technologie häufig auf Rohrschlangen und Innenflächen von Multiformat-Rohren angewendet. Die Beschichtung wird gleichmäßig und präzise aufgetragen – ohne Lücken und andere Defekte in der Schutzschicht. Hinsichtlich der Verfügbarkeit der Verarbeitung für verschiedene Metalle gilt die Einschränkung nur für Blei, Zinn, Cadmium und Zink. Umgekehrt wird die Nickel-Phosphor-Abscheidung für Eisenmetalle, Aluminium und empfohlenKupferteile.

Vernickelungsverfahren in alkalischen Lösungen

Alkaliausscheidung verleiht der Beschichtung eine hohe mechanische Beständigkeit, die sich durch die Möglichkeit einer einfachen Anpassung und das Fehlen negativer Faktoren wie Ausfällung von Nickelpulver auszeichnet. Es gibt verschiedene Rezepte, die je nach Art des zu verarbeitenden Metalls und seines Verwendungszwecks zubereitet werden. Die Zusammensetzung dieser Art von chemischen Vernickelungslösungen wird üblicherweise wie folgt verwendet:

• Citronensäure-Natrium.
• Natriumhypophosphit.
• Ammonium (chloriert).
• Nickel.

Bei einer Temperatur von etwa 80-90° findet der Prozess mit einer Geschwindigkeit von etwa 9-10 Mikron/Stunde statt, während die Abscheidung von einer aktiven Wasserstoffentwicklung begleitet wird.

Das Verfahren zur Zubereitung des Rezepts selbst drückt sich in der Auflösung jeder der oben genannten Zutaten in einer separaten Reihenfolge aus. Die einzige Ausnahme in dieser Zusammensetzung der chemischen Vernickelung ist Natriumhypophosphit. Es wird in einem Volumen von etwa 10-20 g / l gegossen, wenn alle anderen Komponenten gelöst sind, und die Temperatur auf den optimalen Modus gebracht wird.

Ansonsten gibt es keine besonderen Anforderungen an die Vorbereitung des Abscheidungsprozesses in einer alkalischen Lösung. Der Metallrohling wird ohne besondere Behandlung gereinigt und aufgehängt.

Vorbereitung von Oberflächen von Stahlteilen und -strukturen für die Beschichtung hat keine ausgeprägten Merkmale. Während des Vorgangs können Sie die Lösung durch Zugabe des gleichen Natriumhypophosphits oder anpassen25 % Ammoniak. Im zweiten Fall wird unter der Bedingung eines großen Badvolumens Ammoniak in gasförmigem Zustand aus einer Flasche eingeführt. Ein Gummischlauch wird bis zum Boden des Behälters eingetaucht und das Additiv wird kontinuierlich kontinuierlich bis zur gewünschten Konsistenz zugeführt.

Vernickeln mit Säurelösungen

Im Vergleich zu alkalischen Medien zeichnen sich saure Medien durch eine Vielzahl von Zusätzen aus. Die Basis von Hypophosphit- und Nickelsalzen kann mit Natriumacetat, Milch-, Bernstein- und Weinsäure sowie Trilon B und anderen organischen Verbindungen modifiziert werden. Unter der großen Anzahl von verwendeten Formulierungen die beliebteste Lösung für die chemische Vernickelung durch Säureabscheidung:

• Natriumhypophosphit.
• Nickelsulfat.
• Natriumcarbonat.

Die Abscheidungsrate beträgt weiterhin 9-10 Mikrometer/Stunde, und der pH-Wert wird mit 2%iger Natronlauge korrigiert. Die Temperatur wird strikt innerhalb von 95 ° geh alten, da ihre Erhöhung zur Selbstentladung von Nickel mit sofortiger Ausfällung führen kann. Manchmal wird auch ein Spritzen der Lösung aus dem Behälter beobachtet.

Es ist nur möglich, die Parameter der Zusammensetzung in Bezug auf die Konzentration ihrer Hauptbestandteile zu ändern, wenn der Geh alt an Natriumphosphit darin etwa 50 g/l beträgt. In diesem Zustand ist eine Ausfällung von Nickelphosphit möglich. Wenn die Parameter der Lösung die obige Konzentration erreichen, wird die Lösung abgelassen und durch eine neue ersetzt.

Bei ThermikVerarbeitung?

Wenn das Werkstück die Qualität der Verschleißfestigkeit und Härte sicherstellen muss, wird eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Zunahme dieser Eigenschaften ist darauf zurückzuführen, dass unter Bedingungen einer Erhöhung des Temperaturregimes eine Nickel-Phosphor-Ausfällung auftritt, gefolgt von der Bildung einer neuen chemischen Verbindung. Es trägt zur Erhöhung der Härte in der Struktur der Beschichtung bei.

Je nach Temperaturregime ändert sich die Mikrohärte mit unterschiedlichen Ausprägungen. Darüber hinaus ist die Korrelation in Bezug auf eine Erhöhung oder Verringerung der Heiztemperatur überhaupt nicht einheitlich. Bei einer Wärmebehandlung in der chemischen Vernickelung bei 200 und 800° beispielsweise beträgt der Mikrohärteindex nur noch 200 kg/mm2. Der maximale Härtewert wird bei Temperaturen von 400-500° erreicht. In diesem Modus können Sie mit 1200 kg/mm2 rechnen.

Zu beachten ist auch, dass nicht alle Metalle und Legierungen grundsätzlich für eine Wärmebehandlung geeignet sind. Das Verbot gilt beispielsweise für Stähle und Legierungen, die bereits Härte- und Normalisierungsverfahren unterzogen wurden. Hinzu kommt, dass eine Wärmebehandlung an Luft zur Ausbildung einer von Gold nach Purpur wechselnden Tönung beitragen kann. Das Absenken der Temperatur auf 350 ° hilft, solche Faktoren zu minimieren. Der gesamte Prozess wird in der Größenordnung von 45-60 Minuten durchgeführt, nur wenn das Werkstück von Verunreinigungen gereinigt wird. Externes Polieren wirkt sich direkt auf die Wahrscheinlichkeit aus, ein qualitativ hochwertiges Ergebnis zu erzielen.

Verarbeitungsgeräte

Für die ProduktionDiese Technologie erfordert keine hochspezialisierten und industriellen Einheiten. Zu Hause kann die chemische Vernickelung in einem emaillierten Stahlbad oder -geschirr angeordnet werden. Manchmal verwenden erfahrene Handwerker eine Auskleidung für gewöhnliche Metallbehälter, dank der die Oberflächen vor der Einwirkung von Säuren und Laugen geschützt sind.

Bei Fassungsvermögen bis 50-100 Liter können auch salpetersäurebeständige emaillierte Zusatztanks verwendet werden. Die Auskleidung selbst wird aus wasserfestem Universalkleber (z. B. "Moment" Nr. 88) und Chromoxidpulver hergestellt. Auch zu Hause können spezielle Pulvermischungen durch Schmirgel-Mikropulver ersetzt werden. Zur Fixierung und Verarbeitung der aufgebrachten Auskleidung ist eine Lufttrocknung mit einem Bauföhn oder Heißluftgebläse erforderlich.

Professionelle chemische Vernickelungsanlagen benötigen keinen besonderen Oberflächenschutz und zeichnen sich durch abnehmbare Abdeckungen aus. Beläge werden nach jeder Behandlung entfernt und separat in Salpetersäure gereinigt. Das Hauptkonstruktionsmerkmal solcher Geräte kann das Vorhandensein von Körben und Aufhängungen (normalerweise aus Kohlenstoffstahl) genannt werden, die die Handhabung kleiner Teile erleichtern.

Vernickelungsverfahren für Edelstahl und säurebeständige Metalle

Der Zweck dieser Operation besteht darin, die Verschleißfestigkeit und Härte der Werkstückoberfläche zu erhöhen sowie einen Korrosionsschutz zu bieten. Dies ist die Normchemisches Vernickelungsverfahren für legierte Stähle, die für den Einsatz in aggressiver Umgebung vorbereitet werden. Die Teilevorbereitung wird in der Beschichtungstechnik einen besonderen Stellenwert einnehmen.

Für rostfreie Legierungen wird eine Vorveredelung in einer Anodenumgebung in einer alkalischen Lösung verwendet. Die Werkstücke werden auf Aufhängern mit Anschluss von Innenkathoden montiert. Das Wiegen erfolgt in einem Behälter mit einer 15% igen Natronlauge, und die Elektrolyttemperatur beträgt 65-70 °. Um eine gleichmäßige Beschichtung ohne Lücken zu bilden, sollte die elektrolytische und chemische Vernickelung von rostfreien Legierungen unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen eine Stromdichte (anodisch) bis zu 10 A/dm2 aufrechterh alten wird. Die Dauer des Vorgangs variiert je nach Größe des Teils zwischen 5 und 10 Minuten. Als nächstes wird das Werkstück in fließendem k altem Wasser gewaschen und in verdünnter Salzsäure für etwa 10 Sekunden bei einer Temperatur von 20 ° geköpft. Anschließend erfolgt eine typische alkalische Fällung.

Nichteisen-Vernickelung

Metalle, die weich und durch chemische Prozesse formbar sind, werden vor der Verarbeitung ebenfalls einer speziellen Vorbereitung unterzogen. Oberflächen werden entfettet und teilweise poliert. Wurde das Werkstück bereits vorher vernickelt, sollte der Beizvorgang in einer 25 % verdünnten Lösung mit Schwefelsäure ebenfalls innerhalb von 1 Minute durchgeführt werden. Es wird empfohlen, Elemente auf Basis von Kupfer und seinen Legierungen in Kontakt mit elektronegativen Metallen wie Aluminium und Eisen zu verarbeiten. Technisch wird eine solche Kombination durch eine Aufhängung oder einen zähen Draht bereitgestellt.aus denselben Stoffen. Wie die Praxis zeigt, reicht manchmal im Reaktionsprozess eine Berührung des Eisenteils mit der Kupferoberfläche aus, um den gewünschten Abscheidungseffekt zu erzielen.

Auch die chemische Vernickelung von Aluminium und seinen Legierungen hat seine eigenen Eigenschaften. In diesem Fall wird das Beizen von Werkstücken in einer alkalischen Lösung organisiert oder eine Klärung mit einer Säure auf Stickstoffbasis durchgeführt. Es wird auch eine doppelte Zinkatbehandlung verwendet, für die eine Zusammensetzung mit Zinkoxid (100 g/l) und Natronlauge (500 g/l) hergestellt wird. Das Temperaturregime muss innerhalb von 20-25 ° geh alten werden. Der erste Ansatz mit dem Eintauchen des Teils dauert 30 Sekunden, und dann beginnt der Prozess des Ätzens des Zinkniederschlags in Salpetersäure. Es folgt ein zweiter, bereits 10-sekündiger Tauchgang. Am Ende wird Aluminium mit k altem Wasser gewaschen und mit Nickel-Phosphor-Lösung vernickelt.

Cermet-Vernickelungstechnologie

Für Materialien dieser Art wird das allgemeine Verfahren der Ferrit-Vernickelung verwendet. In der Vorbereitungsphase wird das Teil mit einer Sodalösung entfettet, mit heißem Wasser gewaschen und 10-15 Minuten in einer Alkohollösung unter Zusatz von Salzsäure geätzt. Als nächstes wird das Werkstück erneut mit heißem Wasser gewaschen und mit weichen Schleifmitteln vom Schlamm gereinigt. Unmittelbar vor Beginn des chemischen Vernickelungsprozesses wird das Cermet mit einer Schicht Palladiumchlorid überzogen. Eine Lösung mit einer Konzentration von 1 g / l wird mit einem Pinsel auf die Oberfläche aufgetragen. Der Vorgang wird mehrmals wiederholt und das Werkstück nach jedem Durchgang getrocknet.

Verwenden Sie zum Vernickeln einen Behälter mit einer sauren Lösung, die Nickelchlorid (30 g/l), Natriumhypophosphit (25 g/l) und Natriumbernsteinsäure (15 g/l) enthält. Die Temperatur der Lösung wird im Bereich von 95-98 ° geh alten und der empfohlene Wasserstoffkoeffizient beträgt 4,5-4,8. Nach der chemischen Vernickelung wird das Keramik-Metall-Teil in heißem Wasser gewaschen und dann gekocht und in ein Pyrophosphat getaucht verkupferter Elektrolyt. In einer aktiven chemischen Umgebung wird das Werkstück geh alten, bis sich eine Schicht von 1–2 Mikron gebildet hat. Verschiedene Arten von Keramiken, Quarzelementen, Ticond und Thermocond können ebenfalls einer ähnlichen Verarbeitung unterzogen werden. In jedem Fall ist eine Plattierung mit Palladiumchlorid, Lufttrocknung, Eintauchen in eine Säurelösung und Auskochen obligatorisch.

Vernickelungstechnik zu Hause

Technisch lassen sich Vernickelungsarbeiten, wie bereits erwähnt, ohne spezielles Equipment organisieren. In einer Garagenumgebung könnte es beispielsweise so aussehen:

• Kochtopf in der richtigen Größe mit emailliertem Innenraum.
• Vorbereitete trockene Reagenzien für die Elektrolytlösung in einem emaillierten Behälter werden mit Wasser gemischt.
• Die resultierende Mischung wird gekocht, wonach Natriumhypophosphit hinzugefügt wird.
• Das Werkstück wird gereinigt und entfettet und dann in die Lösung getaucht, ohne jedoch die Oberflächen des Behälters zu berühren - also den Boden und die Wände.
• Eigenschaften der Vernickelung zu Hause sind das allesDie Ausrüstung wird aus improvisierten Materialien hergestellt. Für die gleiche Kontrolle des Teils können Sie eine spezielle H alterung (unbedingt aus einem dielektrischen Material) mit einer Klemme bereitstellen, die 2-3 Stunden lang in einer stationären Position belassen werden muss.
• Für die obige Zeit wird die Zusammensetzung im Siedezustand belassen.
• Wenn die technologische Periode der Vernickelung vorüber ist, wird das Teil aus der Lösung entfernt. Es muss unter fließendem k altem Wasser abgespült werden, das mit gelöschtem Kalk verdünnt ist.

Zu Hause können Sie Stahl, Messing, Aluminium usw. vernickeln. Für alle aufgeführten Metalle sollte eine Elektrolytlösung hergestellt werden, die Natriumhypophosphit, Nickelsulfat oder -chlorid sowie Säureeinschlüsse enthält. Übrigens, um den Vorgang zu beschleunigen, können Sie einen Bleizusatz hinzufügen.

Schlussfolgerung

Es gibt verschiedene Techniken und Ansätze zur Vernickelung in aktiven chemischen Lösungen, aber die Verwendung von Natriumhypophosphit ist die vorteilhafteste Methode. Dies ist auf die minimale Menge an unerwünschtem Niederschlag und eine Kombination aus einer ganzen Reihe von technischen und physikalischen Eigenschaften der Beschichtung mit einer Dicke von etwa 20 Mikrometern zurückzuführen. Natürlich ist die chemische Vernickelung von Metall mit gewissen Risiken der Defektbildung verbunden. Dies gilt insbesondere für hochempfindliche Buntmetalle, aber solche Phänomene können auch im Rahmen eines einzigen technologischen Verfahrens bekämpft werden. Experten empfehlen beispielsweise, schadhafte Stellen in einer konzentrierten, sauren stickstoffbasierten Umgebung mit zu entfernenTemperaturen bis 35°C. Dieses Verfahren wird nicht nur bei unerwünschten Fehlern durchgeführt, sondern auch zur regelmäßigen Korrektur der aufgetragenen Schutzschicht.