Технология покрытия никелем. Никелирование в домашних условиях (химическое и гальваническое)

Никелирование в домашних условиях – процесс несложный. После его проведения металлическая поверхность становится защищенной от коррозии на долгое время. Материал применяется в машиностроительном производстве, в сфере пищевой промышленности, в оптическом производстве.

Конструктивные элементы из черных или цветных металлов защищены от коррозии и меньше подвергаются износу. Если в составе раствора никеля присутствует фосфор, то поверхностная пленка становится прочнее и показатель твердости приближается к хромированной поверхности.

О процессе выполнения

Никелирование – востребованная часть технологии и удачное решение для покрытия обработанного изделия. На деталь наносится тонкий слой жидкого никеля, регулируемой толщины в пределах от 0,8 мкм до 0,55 микрометров. Никелирование металла также выполняет функцию декоративного покрытия.

Этот процесс обеспечит формирование прочной пленки, способствующей обеспечению, в свою очередь, защиты изделия от щелочей и кислот, атмосферных проявлений. Для выпуска сантехнической продукции покрытие труб, кранов, переходников и иных деталей – идеальное решение.

Защиту от внешних воздействий этим методом рекомендуется выполнять для:

1. Изделий из металла, эксплуатация которых предусматривается под открытым небом.
2. Кузовов автомобильных средств.
3. Инструментов и оборудования, которым оснащены стоматологические клиники.
4. Металлических деталей, если их эксплуатация планируется в водной среде.
5. Стальных или алюминиевых конструкций, выполняющих функции ограждения.
6. Изделий, при эксплуатации которых будет взаимодействие с химическими средами.

Всего практикуется несколько уникальных методов выполнения работ. Они нашли применение и в производстве, и в быту. При любом раскладе заинтересовывает процесс проведения этой работы в личных мастерских, ведь не нужно выполнять сложных технологических операций.

К данным методам относят:

• химическое никелирование;
• электролитическое нанесение покрытия.

Параметры гальванических покрытий:

Критерий оценки	Вид покрытия изделия
	гальваническое	химическое
Необходимая температура для плавления материала	1450 0 С	890 0 С
Предел удельного сопротивление материала, ОМ х м	Примерно 8,5 *10 -5	Примерно 60 *10 -5
Восприимчивость к созданию магнетизма	37	4
Твердость по шкале Виккерса	250	550
Показатель продольной деформации в %	От 10 до 30	От 3 до 6
Характеристика прочности при сцеплении с поверхностью материала	От 35 до 45	От 35 до 50

Проведение работы

Нанесение на обрабатываемую поверхность тонкой пленки материала способствует созданию блеска и защите от перепада температур и агрессивных воздействий внешних сред.

Перед непосредственным выполнением задачи, металл следует тщательно подготовить, чтобы сцепление никеля с поверхностным слоем было основательным.

Технология подготовки заключается в:

1. Обработке наждачной мелкозернистой бумагой.
2. Протирке поверхности щеткой и жесткой щетиной или металлической проволокой.
3. Промывании водой.
4. Обезжиривании в растворе кальцинированной соды.
5. Промывании чистой водой еще раз.

Так как поверхность, обработанная никелем, зачастую быстро теряет свойство отражать свет и тускнеет, то производится ее хромирование. Это покрытие обеспечивает надежность при эксплуатации изделия.

Состав, используемый при нанесении на стальную поверхность, обеспечивает катодную защиту материала. Поэтому никелирование стали гарантирует надежность при эксплуатации изделия. Если поверхность отчасти не защищена слоями никеля, то в скором времени проявится ржавчина, а слой отвердевшего никеля постепенно будет отслаиваться. Металл рекомендует покрывать толстым покрытием никеля.

Покрытие можно наносить на медные и железные поверхности, или сплавы на их основе. Титан или вольфрам и иные металлы тоже можно обработать никелем. Покрывать такие материалы, как свинец, висмут, олово или кадмий не рекомендуется. Перед тем как наносить покрытие на стальную поверхность последнюю следует обработать тонким медным слоем.

Электролитическое никелирование

Его же называют гальваническое никелирование. Этот метод считается недорогостоящим, поэтому он наиболее чаще применяем. Покрытия получаются пористыми и непосредственно зависят от подготовки основания и толщины слоя защитного покрытия. Чтобы данная работа была произведена с должным качеством, следует уменьшить процент проявления пор. Для этих целей применяется предварительное омеднение детали или нанесение покрытия многослойным.

Электрохимическое никелирование оснований производится по следующим этапам:

• Электролит никелирования приготавливается по описанной схеме. Для этого на 200 мл воды нужно подготовить 60 граммов сульфата никеля, 7 граммов хлорида никеля, 6 граммов борной кислоты. Все компоненты тщательно развести в воде в предназначенной емкости. Чтобы покрыть стальную или медную поверхность следует использовать аноды из никеля, опускаемые непосредственно в электролит.
• Далее деталь закрепить на проволоке и поместить между пластинками из никеля, а проволоки, проходящие он никелевых пластинок нужно соединить. Подключение деталей производится к отрицательному электрическому заряду, а проволочек к положительному.
• После следует подключение реостата и микроамперметра к цепи регулирования источника тока. Чтобы обеспечить такое действие необходимо выбрать источники тока с показателем напряжения не больше 6 В. Действие силы тока на изделие должно длиться не более 20 минут.
• После обрабатываемое изделие нужно помыть и просушить. В результате получилось матовое сероватое покрытие.
• Для обеспечения блеска необходимо произвести полирование поверхностного слоя.

При всех положительных качествах производства данной операции, имеется существенный недостаток, о котором необходимо помнить. При электролитической обработке металлического изделия, покрытие получается неравномерным, то есть не заполняются раковины, а в местах выступающих шероховатостей никелировочный слой стекает.

Химический способ

Этот метод считается дорогостоящим относительно электролитического. Получается достаточно прочное и тонкое основание нанесенного слоя.

Никелирование деталей производится следующим образом:

1. Берется 10%раствор цинка хлористого и разводится небольшими порциями в растворе никеля сернокислого до получения ярко-зеленого оттенка.
2. Далее используя сосуд из фарфора, полученную смесь следует нагреть до закипания. Не нужно пугаться, что получиться муть, это никаким образом не повлияет на качество запланированных работ.
3. Для никелировки следует опустить в кипящий раствор деталь, предварительно очищенную от пыли и обезжиренную содовым раствором.
4. Процесс кипения должен длиться не менее часа, но по мере испарения жидкости в емкость необходимо понемногу добавлять дистиллированную воду. В случае если насыщенный зеленый цвет будет светлеть, то это значит, что необходимо добавить небольшую часть сернокислого никеля.
5. После прохождения времени кипения следует вынуть деталь и промыть в воде с растворенным в ней мелом.
6. Тщательно высушить на открытом воздухе.

Изделия из чёрного металла, покрытые этим методом получаются прочными и надежными при эксплуатации.

Анализ химического нанесения защитного слоя показывает, что происходящий процесс лежит в основе восстановления никеля из соляной жидкости при помощи натрия гипофосфита и иных элементов. Растворы могут быть как щелочными, так и кислыми.

Предназначение кислотных составов лучше подходит для обработки цветных или черных металлов. Щелочи предназначены для нанесения на нержавеющие поверхности.

Кислота провоцирует снижение разряда при увеличении температуры, но поверхность получается с меньшим показателем шероховатости. При применении такого состава обеспечивается хорошее сцепление покрытия с поверхностью.

Состав раствора на основе воды для покрытия никелем, используется для всех металлов. Можно применять не только дистиллированную воду, но и конденсат, образовавшийся в холодильнике. Химические реактивы лучше применять чистые с буквой “Ч” на упаковке.

Для получения раствора изначально все ингредиенты разводятся в воде, а затем добавляется гипофосфит натрия. Одного литра раствора достаточно для никелирования площади поверхности 10х10 см2.

О черном покрытии

Черное никелирование одновременно преследует две цели:

• декоративность покрытия;
• специализированное назначение.

При этом недостаточно обеспечиваются свойства защиты металла, на основании этого заключения следует наносить промежуточные слои из цинка, кадмия или никеля. При этом сталь нужно оцинковать, а цветные металлы – никелировать. Толщина покрытия довольно толстая до 2 мкм, поэтому оно хрупкое. Для ванн с содержанием никелевого раствора добавляется значительное количество роданида и цинка.

Состав – около 50% элемента никеля, а в оставшейся части содержится углерод, цинк, азот и сера.

Никелирование алюминия либо стальных конструкций производится приготовлением ванн с растворением всех компонентов, с последующим их фильтрованием. С борной кислотой, как правило, возникают проблемы при ее растворении, но ее можно отдельно развести в воде при температуре до 700С. Насыщенное никелирование этим цветом прямо пропорционально показателю плотности подаваемого тока.

О ваннах для никелирования

В домашних мастерских для ванн никелирования используется три составляющих: сульфат, борная кислота и хлорид. Сульфат – играет роль источника образование ионов никеля. Для функционирования анодов из никеля существенное влияние оказывает хлорид, при этом процент концентрации не учитывается.

Если в ванне недостаточно хлорида, то выделение никеля небольшое, снижается показатель выходного тока, и качество полученного покрытия оставляет желать лучшего.

Аноды растворяются почти в полном объеме для протекания процесса покрытия алюминиевых или медных изделий. Хлорид способствуют увеличению проводимости ванн при больших концентрациях цинка. Раствор борной кислоты обеспечивает нормальный уровень кислотности.

Видео: химическое никелирование.

О хромировании пластика

Хромирование пластика в домашних условиях производится следующим образом:

1. Чтобы покрыть пластмассу необходимо присоединить конструктивные элементы или детали к трансформатору.
2. Взять кисточку, присоединенную тоже к трансформатору и залить электролитом.
3. На предварительно подготовленную поверхность нанести слой электролита, движениям и вверх-вниз.
4. При необходимости нанесение слоя нужно повторить.

Чтобы хорошо лег слой покрытия, повторять процесс следует не менее 30 раз.

Поверхность пластмассовых деталей после обработки необходимо просушить и промыть водой. Хромирование поверхностей будет смотреться привлекательно, если натереть изделие куском войлока, так покрытию будет придан блеск.

Не всегда удается хромирование изделий из пластика, поэтому предпочтение отдается растворам на никеле.

Хромирование пластмассовых изделий достаточно трудоемкое и затратное, к примеру, цена на трансформатор немалая. Так что лучшим решением будет обращение в специализированную организацию.

При выполнении любой из работ по покрытию изделий происходят химические процессы, поэтому справочник химика 21 пригодится.

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.

Никелирование, которое является достаточно распространенной технологической операцией, выполняют для того, чтобы нанести на поверхность металлического изделия тонкий слой никеля. Толщина такого слоя, величину которого можно регулировать, используя различные приемы, может варьироваться от 0,8 до 55 мкм.

Никелирование используется в качестве защитно-декоративного покрытия, а также для получения подслоя при хромировании

С помощью никелирования металла можно сформировать пленку, обеспечивающую надежную защиту от таких негативных явлений, как окисление, развитие коррозионных процессов, реакции, вызванные взаимодействием с соляной, щелочной и кислотной средами. В частности, очень большое распространение получили никелированные трубы, которые активно используются для производства изделий сантехнического назначения.

Чаще всего никелированию подвергаются:

• изделия из металла, которые будут эксплуатироваться на открытом воздухе;
• кузовные детали мото- и автотранспортных средств, в том числе и те, для изготовления которых был использован алюминиевый сплав;
• оборудование и инструменты, применяемые в общей медицине и стоматологии;
• изделия из металла, которые длительное время эксплуатируются в воде;
• ограждающие конструкции, изготовленные из стали или алюминиевых сплавов;
• изделия из металла, подвергающиеся воздействию сильных химических веществ.

Существует несколько используемых как в производственных, так и в домашних условиях методов никелирования металлических изделий. Наибольший интерес в практическом плане представляют способы никелирования металлических деталей, не требующие применения сложного технологического оборудования и реализуемые в домашних условиях. К таким способам относится электролитическое и химическое никелирование.

Электролитическое никелирование

Суть технологии электролитического никелирования металлических деталей, имеющей и другое название – «гальваническое никелирование», можно рассмотреть на примере того, как выполняется омеднение поверхности изделия из металла. Такую процедуру можно проводить как с применением электролитического раствора, так и без него.

Деталь, которая будет в дальнейшем обрабатываться в электролитическом растворе, подвергается тщательной обработке, для чего с ее поверхности при помощи наждачной бумаги удаляют оксидную пленку. Затем обрабатываемое изделие промывается в теплой воде и обрабатывается содовым раствором, после чего снова промывается водой.

Сам процесс никелирования выполняется в стеклянной емкости, в которую заливается водный раствор (электролит). В составе такого раствора содержится 20% медного купороса и 2% серной кислоты. Обрабатываемую деталь, на поверхность которой необходимо нанести тонкий слой меди, в растворе электролита помещают между двумя анодами из меди. Чтобы запустить процесс омеднения, на медные аноды и обрабатываемую деталь необходимо подать электрический ток, величину которого рассчитывают, исходя из показателя 10–15 мА на один квадратный сантиметр площади детали. Тонкий слой меди на поверхности изделия появляется уже через полчаса его нахождения в растворе электролита, причем такой слой будет тем толще, чем дольше будет протекать процесс.

Нанести медный слой на поверхность изделия можно и по другой технологии. Для этого необходимо изготовить кисточку из меди (можно использовать многожильный провод, предварительно сняв с него изоляционный слой). Такую кисточку, сделанную своими руками, надо зафиксировать на деревянной палочке, которая будет служить ручкой.

Изделие, поверхность которого предварительно зачищают и обезжиривают, помещают в емкость из диэлектрического материала и заливают электролитом, в качестве которого можно использовать насыщенный водный раствор медного купороса. Самодельную кисточку подключают к плюсовому контакту источника электрического тока, а обрабатываемую деталь – к его минусу. После этого приступают к процедуре омеднения. Заключается она в том, что кисточкой, которую предварительно обмакивают в электролит, проводят над поверхностью изделия, не прикасаясь к ней. Наносить покрытие, применяя такую методику, можно в несколько слоев, что позволит сформировать на поверхности изделия слой меди, на котором практически отсутствуют поры.

Электролитическое никелирование выполняется по схожей технологии: при его осуществлении тоже используется раствор электролита. Так же, как и в случае с омеднением, обрабатываемое изделие располагают между двумя анодами, только в данном случае они изготовлены из никеля. Аноды, помещенные в раствор для никелирования, подключаются к плюсовому контакту источника тока, а изделие, подвешенное между ними на металлической проволоке, – к минусовому.

Для осуществления никелирования, в том числе и выполняемого своими руками, используются электролитические растворы двух основных типов:

• водный раствор, включающий в свой состав сернокислый никель, натрий и магний (14:5:3), 2% борной кислоты, 0,5% поваренной соли;
• раствор на основе нейтральной воды, содержащий в своем составе 30% сульфата никеля, 4% хлорида никеля, 3% борной кислоты.

Электролит блестящего никелирования с добавкой органических блескообразователей (натриевых солей)

Выравнивающий электролит блестящего никелирования. Подходит для поверхностей с низким классом очистки

Чтобы приготовить электролитический раствор, сухую смесь из вышеуказанных элементов заливают одним литром нейтральной воды и тщательно перемешивают. Если в полученном растворе образовался осадок, от него избавляются. Только после этого раствор можно использовать для выполнения никелирования.

Обработка по данной технологии обычно длится полчаса, при этом используют источник тока с напряжением 5,8–6 В. Результатом является поверхность, покрытая неравномерным матовым цветом серого цвета. Чтобы она стала красивой и блестящей, необходимо ее зачистить и выполнить ее полировку. Следует иметь в виду, что такая технология не может быть использована для деталей, отличающихся высокой шероховатостью поверхности или имеющих узкие и глубокие отверстия. В таких случаях покрытие поверхности металлического изделия слоем никеля следует выполнять по химической технологии, которую также называют чернением.

Суть технологической операции чернения заключается в том, что на поверхность изделия сначала наносится промежуточное покрытие, основой которого может быть цинк или никель, а на верхней части такого покрытия формируется слой черного никеля толщиной не более 2 мкм. Покрытие никелем, выполненное по технологии чернения, смотрится очень красиво и обеспечивает надежную защиту металла от негативного воздействия различных факторов внешней среды.

В отдельных случаях металлическое изделие одновременно подвергают сразу двум технологическим операциям, таким как никелирование и хромирование.

Химическое никелирование

Процедуру химического никелирования изделий из металла выполняют по следующей схеме: обрабатываемую деталь на некоторое время погружают в кипящий раствор, в результате чего на ее поверхности оседают частички никеля. При применении такой технологии электрохимическое воздействие на металл, из которого изготовлена деталь, отсутствует.

Результатом использования такой технологии никелирования является формирование на поверхности обрабатываемой детали никелевого слоя, который прочно связан с основным металлом. Наибольшей эффективности такой способ никелирования позволяет добиться в тех случаях, когда с его помощью обрабатываются предметы, изготовленные из стальных сплавов.

Выполнять такое никелирование в домашних условиях или даже в условиях гаража нетрудно. При этом процедура никелирования проходит в несколько этапов.

• Сухие реактивы, из которых будет приготовлен электролитический раствор, смешиваются с водой в эмалированной посуде.
• Полученный раствор доводят до кипения, а затем в него добавляют гипофосфит натрия.
• Изделие, которое необходимо подвергнуть обработке, помещают в электролитический раствор, причем делают это так, чтобы оно не касалось боковых стенок и дна емкости. Фактически надо изготовить бытовой аппарат для никелирования, конструкция которого будет состоять из эмалированной емкости соответствующего объема, а также диэлектрического кронштейна, на котором будет фиксироваться обрабатываемая деталь.
• Продолжительность кипения электролитического раствора в зависимости от его химического состава может составлять от одного часа до трех.
• После завершения технологической операции уже никелированная деталь извлекается из раствора. Затем ее промывают в воде, в составе которой содержится гашеная известь. После тщательной промывки поверхность изделия подвергается полированию.

Электролитические растворы для выполнения никелирования, которому можно подвергать не только сталь, но также латунь, алюминий и другие металлы, обязательно содержат в своем химическом составе следующие элементы – хлористый или сернокислый никель, гипофосфит натрия различной кислотности, какую-либо из кислот.

Чтобы увеличить скорость никелирования изделий из металла, в состав для выполнения этой технологической операции добавляют свинец. Как правило, в одном литре электролитического раствора выполняют никелевое покрытие поверхности, площадь которой составляет 20 см 2 . В электролитических растворах с более высокой кислотностью проводят никелирование изделий из черных металлов, а в щелочных обрабатывают латунь, осуществляют никелирование алюминия или деталей из нержавеющей стали.

Некоторые нюансы технологии

Выполняя никелирование латуни, изделий из стали различных марок и других металлов, следует учитывать некоторые нюансы этой технологической операции.

• Пленка из никеля будет более устойчивой, если она нанесена на предварительно омедненную поверхность. Еще более устойчивой никелированная поверхность будет в том случае, если готовое изделие будет подвергнуто термической обработке, заключающейся в его выдержке при температуре, превышающей 450°.
• Если никелированию подвергаются детали из закаленных сталей, то нагревать и выдерживать их можно при температуре, не превышающей 250–300°, иначе они могут утратить свою твердость.
• При никелировании изделий, отличающихся большими размерами, возникает потребность в постоянном перемешивании и в регулярной фильтрации электролитического раствора. Такая сложность особенно характерна для процессов никелирования, выполняемых не в промышленных, а в домашних условиях.

По сходной с никелированием технологии можно покрыть латунь, сталь и другие металлы слоем серебра. Покрытие из данного металла наносят, в частности, на рыболовные снасти и изделия другого назначения, чтобы предотвратить их потускнение.

Процедура нанесения слоя серебра на сталь, латунь и другие металлы отличается от традиционного никелирования не только температурой проведения и временем выдержки, но также тем, что для нее применяют электролитический раствор определенного состава. При этом выполняют данную операцию в растворе, температура которого составляет 90°.

Никелирование изделий из металлов позволяет не только защитить их поверхности от коррозии, но и создать на них блестящее покрытие. Такие изделия широко применяются при изготовлении сантехники, автомобильных запчастей, медицинских инструментов и т. д. В связи с этим многие люди задаются вопросом, можно ли выполнить никелирование стали в домашних условиях?

Технология никелирования металлов

Никелирование осуществляется путем нанесения на металлический предмет тонкого слоя никелевого покрытия. Покрыть никелем можно изделия из различных металлов, таких как:

• сталь;
• медь;
• титан;
• алюминий.

Существуют металлы, которые нельзя никелировать:

• олово;
• свинец;
• кадмий;
• сурьма.

Никелевое покрытие обеспечивает защиту изделия от воздействия влаги и различных агрессивных веществ. Часто его наносят в качестве слоя-основы перед хромированием деталей. После нанесения тонкой пленки никеля, напыления из серебра, золота и других металлов держатся более прочно.

В домашних условиях применяются способы, не требующие использования специализированного оборудования. Благодаря этому, никелирование стали, меди, алюминия в бытовых условиях доступно практически каждому человеку. Чтобы получить равномерное покрытие, необходимо предварительно подготовить деталь.

Как подготовить изделие к никелированию?

Подготовка изделия довольно трудоемкий процесс. Следует полностью исключить наличие коррозии, окислений и т. п. Подготовка проводится в несколько этапов.

Обработка пескоструйным аппаратом

Данный вид обработки можно выполнять как специализированным пескоструйным аппаратом, так и самодельным. Во время обработки нужно постараться убрать как можно больше посторонних наслоений с поверхности заготовки. Особое внимание следует обратить на труднодоступные места. Они должны быть очищены так же, как и другие участки поверхности.

Шлифовка

Чтобы никелевое покрытие получилось равномерным, нужно максимально выровнять поверхность. Шлифовка дает возможность очистить предмет от оксидной пленки. Для выполнения этого этапа используется наждачная бумага, а также различные инструменты и приспособления, предназначенные для шлифовки.

Совет: не стоит пренебрегать шлифовкой заготовок, неправильная подготовка может привести к отслоению покрытия.

Устранение жировых загрязнений

После того, как процесс шлифовки окончен, следует смыть образовавшиеся загрязнения под проточной водой. Затем потребуется провести обезжиривание заготовки. Для этого можно использовать как готовые, так и самодельные растворители. После нанесения растворителя деталь нужно еще раз промыть водой и тщательно просушить.

Внимание: при выборе растворителя необходимо учитывать степень его воздействия на металл, из которого выполнено изделие. Запрещается применять обезжиривающие растворы, вступающие в химическую реакцию с поверхностью.

Омеднение

Никелирование изделия лучше проводить с предварительным омеднением заготовки. Этот этап не является обязательным, но никелирование стали и других металлов будет более качественным, если покрытие наносится на тонкий слой меди.

Для омеднения детали необходимо поместить ее в стеклянную емкость с водным электролитом, состоящим из медного купороса и серной кислоты. Предмет подвешивается на проводе таким образом, чтобы он не касался стенок и дна емкости. По обе стороны от заготовки размещаются медные пластины, являющиеся электродами. После этого к электродам и заготовке подключается источник постоянного тока. Степень омеднения прямо зависит от времени проведения процесса.

Способы нанесения никелевого покрытия

Никелирование изделия в домашних условиях можно выполнить двумя способами: химическим и электролитическим.

Электролитический метод

Нанесение покрытия с использованием электролита называется гальваническим никелированием. Сначала потребуется подготовить водный раствор (электролит). Для этого необходимы следующие компоненты:

• сернокислый никель – 70 г;
• сернокислый магний – 15 г;
• поваренная соль – 2.5 г;
• сернокислый натрий – 25 г;
• борная кислота – 10г;
• вода – 500г.

Каждый из компонентов нужно отдельно растворить в воде и профильтровать. Полученные растворы смешивают и заливают в стеклянную емкость. Для гальванического никелирования в сосуд с электролитом помещают никелевые электроды. Чтобы покрытие на заготовке было равномерным, со всех сторон устанавливают не менее двух электродов.

Подготовленную заготовку помещают в сосуд между электродами таким образом, чтобы она не касалась стен и дна емкости. Электроды соединяют между собой медными проводниками, и подключают к плюсовому контакту источника постоянного тока. Токопроводящий провод подключают к минусовому выводу.

В процессе никелирования стали напряжение питания не должно превышать 6 Вольт. Следует контролировать плотность тока, она не должна превышать 1,2 А. Процесс занимает около 30–40 минут. По его окончании, предмет нужно промыть проточной водой и тщательно просушить. Нанесенное покрытие должно получиться матовым и гладким. Чтобы поверхность изделия приобрела блеск, потребуется выполнить ее полировку.

Химический метод

Никелирование стали и других металлов химическим способом отличается от гальванического прочностью покрытия. При помощи химического никелирования можно легко нанести вещество даже на самые труднодоступные места.

В эмалированную посуду наливают воду и растворяют в ней янтарно-кислый натрий и хлористый никель. Затем раствор нагревают до температуры 90 градусов. По достижению требуемой температуры добавляется гипофосфит натрия. Изделие аккуратно подвешивается над емкостью с раствором. Количество жидкости рассчитывается исходя из того, что в 1 литре раствора можно покрыть поверхность площадью 2дм 2 .

Никелирование контролируется визуально: когда деталь равномерно покроется пленкой, процесс завершается. По окончании, деталь нужно промыть в растворе, изготовленном из воды и небольшого количества мела. После этого осуществляют сушку и полировку детали.

Как увеличить срок службы покрытия?

Полученное покрытие имеет пористую структуру. Поэтому металл изделия подвержен коррозии. Чтобы снизить риск ее возникновения, слой никеля покрывают смазочными составами. После их нанесения предмет погружают в емкость с рыбьим жиром. Спустя 24 часа, его излишки убирают при помощи растворителя.

Если изделие имеет крупные габариты, и погрузить его в емкость невозможно, то его поверхность просто натирают рыбьим жиром. Данную процедуру потребуется проводить дважды, с промежутком времени около 12 часов. Через 48 часов после обработки остатки жира нужно удалить.

Выполнить никелирование стали в домашних условиях можно двумя способами. Данный процесс является несложным, но требует тщательной подготовки и предельной аккуратности при выполнении. Необходимо приобрести качественные компоненты для приготовления раствора, заранее подготовить рабочую зону, емкости, инструменты и устройства.

В процессе работы важно соблюдать меры безопасности: защитить глаза и кожные покровы от попадания химических веществ, обеспечить достаточную вентиляцию помещения, предотвратить возможность воспламенения смеси и электрической установки.

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.