Никелирование, хромирование, воронение и т.п. в домашних условиях
ПЛАН
1. НИКЕЛИРОВАНИЕ
2. ХРОМИРОВАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. НИКЕЛИРОВАНИЕ
Никелированные покрытия обладают рядом ценных свойств: они хорошо полируются, приобретая красивый долго сохраняющейся зеркальный блеск, отличаются стойкостью и хорошо предохраняют металл от коррозии.
Цвет никелевых покрытий серебристо-белый с желтоватым оттенком; они легко полируются, но со временем тускнеют. Покрытия характеризуются мелкокристаллической структурой, хорошим сцеплением со стальной и медной основой и способностью пассивироваться на воздухе.
Никелирование широко применяют в качестве декоративного покрытия деталей светильников, предназначенных для освещения общественных и жилых помещений.
Для покрытия стальных изделий никелирование часто производят по промежуточному подслою из меди. Иногда применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. В отдельных случаях на слой никеля наносят тонкий слой хрома, при этом образуется покрытие никель-хром. На детали из меди и сплавов на ее основе никель наносят без промежуточного подслоя. Суммарная толщина двух и трехслойных покрытий регламентирована нормалями машиностроения, обычно она составляет 25–30 мкм.
На деталях, предназначенных для работы в условиях влажного тропического климата, толщина покрытия должна составлять не менее 45 мкм. При этом регламентируемая толщина слоя никеля не менее 12–25 мкм.
Для получения блестящих покрытий никелированные детали полируют. В последнее время широко применяют блестящее никелирование, при котором исключается трудоемкая операция механического полирования. Блестящее никелирование достигается при введении в электролит блескообразователей. Однако декоративные качества поверхностей, полированных механическим путем, выше, чем поверхностей, полученных способом блестящего никелирования.
Осаждение никеля происходит при значительной катодной поляризации, которая зависит от температуры электролита, его концентрации, состава и некоторых других факторов.
Электролиты для никелирования относительно просты по своему составу. В настоящее время применяют сульфатные, борфтористоводородные и сульфамитные электролиты. На светотехнических заводах используют исключительно сульфатные электролиты, которые позволяют работать с высокими плотностями тока и получать при этом покрытия высокого качества. В состав этих электролитов входят соли, содержащие никель, буферные соединения, стабилизаторы и соли, способствующие растворению анодов.
Достоинствами этих электролитов являются недефицитность компонентов, высокая устойчивость и невысокая агрессивности. Электролиты допускают в своем составе высокую концентрацию соли никеля, что позволяет увеличивать катодную плотность тока и, следовательно, повышать производительность процесса.
Сульфатные электролиты обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью.
Широкое применение получил электролит следующего состава, г/л:
NiSO4·7H2O 240–250
*Или NiCl2·6H2O – 45 г/л.
Никелирование проводят при температуре 60°C, pH=5,6÷6,2 и катодной плотности тока 3–4 A/дм2.
В зависимости от состава ванны и режима ее работы можно получить покрытия, обладающие различной степенью блескости. Для этих целей разработано несколько электролитов, составы которых приведены ниже, г/л:
для матового покрытия:
NiSO4·7H2O 180–200
Na2SO4·10H2O 80–100
Никелируют при температуре 25–30°C, на катодной плотности тока 0,5–1,0 A/дм2 и pH=5,0÷5,5;
для полублестящего покрытия:
Сернокислый никель NiSO4·7H2O 200–300
Кислота борная H3BO3 30
2,6–2,7-Дисульфонафталиновая кислота 5
Фтористый натрий NaF 5
Хлористый натрий NaCl 7–10
Никелирование ведут при температуре 20–35°C, катодной плотности тока 1–2 A/дм2 и pH=5,5÷5,8;
для блестящего покрытия:
Никель сернокислый (гидрат) 260–300
Никель хлористый (гидрат) 40–60
Борная кислота 30–35
Сахарин 0,8–1,5
1,4–бутиндиол (в пересчете на 100%) 0,12–0,15
Фталимид 0,08–0,1
Рабочая температура никелирования 50–60°C, pH электролита 3,5–5, плотность катодного тока при интенсивном перемешивании и непрерывной фильтрации 2–12 A/дм2, плотность анодного тока 1–2 A/дм2.
Особенностью никелирования является узкий диапазон кислотности электролита, плотности тока и температуры.
Для поддержания состава электролита в требуемых пределах в него вводят буферные соединения, в качестве которых чаще всего используют борную кислоту или смесь борной кислоты с фтористым натрием. В некоторых электролитах в качестве буферных соединений используют лимонную, винную, уксусную кислоту или их щелочные соли.
Особенностью никелевых покрытий является их пористость. В отдельных случаях на поверхности могут появляться точечные пятна, так называемый "питтинг".
Для предотвращения питтинга применяют интенсивное воздушное перемешивание ванн и встряхивание подвесок с укрепленными на них деталями. Уменьшению питтинга способствует введение в электролит понизителей поверхностного натяжения или смачивающих веществ, в качестве которых применяют лаурилсульфат натрия, алкилсульфат натрия и другие сульфаты.
Отечественная промышленность выпускает хорошее антипиттинговое моющее средство "Прогресс", которое добавляют в ванну в количестве 0,5 мг/л.
Никелирование очень чувствительно к посторонним примесям, которые попадают в раствор с поверхности деталей или за счет анодного растворения. При никелировании стальных де-
талей раствор засоряется примесями железа, а при покрытии сплавов на основе меди – ее примесями. Удаление примесей осуществляют путем подщелачивания раствора карбонатом или гидроокисью никеля.
Органические загрязняющие вещества, способствующие питтингу, удаляют при кипячении раствора. Иногда применяют тонирование никелированных деталей. При этом получают цветные поверхности, обладающие металлическим блеском.
Тонирование осуществляют химическим или электрохимическим способом. Сущность его заключается в образовании на поверхности никелиевого покрытия тонкой пленки, в которой происходит интерференция света. Такие пленки получают путем нанесения на никелированные поверхности органических покрытий толщиной несколько микрометров, для чего детали обрабатывают в специальных растворах.
Хорошими декоративными качествами обладают черные никелевые покрытия. Эти покрытия получают в электролитах, в которые дополнительно к сульфатам никеля добавляют сульфаты цинка.
Состав электролита для черного никелирования следующий, г/л:
Сульфат никеля 40–50
Сульфат цинка 20–30
Роданистый калий 25–32
Сернокислый аммоний 12–15
Никелирование ведут при температуре 18–35°C, катодной плотности тока 0,1 A/дм2 и pH=5,0÷5,5.
2. ХРОМИРОВАНИЕ
Хромовые покрытия обладают высокими твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойки к действию ртути, прочно сцепляются с основным металлом, а также химически и нагревостойки.
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.
1. НИКЕЛИРОВАНИЕ. 2
2. ХРОМИРОВАНИЕ. 6
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 10
1. НИКЕЛИРОВАНИЕ
Никелированные покрытия обладают рядом ценных свойств: они хорошо полируются, приобретая красивый долго сохраняющейся зеркальный блеск, отличаются стойкостью и хорошо предохраняют металл от коррозии.
Цвет никелевых покрытий серебристо-белый с желтоватым оттенком; они легко полируются, но со временем тускнеют. Покрытия характеризуются мелкокристаллической структурой, хорошим сцеплением со стальной и медной основой и способностью пассивироваться на воздухе.
Никелирование широко применяют в качестве декоративного покрытия деталей светильников, предназначенных для освещения общественных и жилых помещений.
Для покрытия стальных изделий никелирование часто производят по промежуточному подслою из меди. Иногда применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. В отдельных случаях на слой никеля наносят тонкий слой хрома, при этом образуется покрытие никель-хром. На детали из меди и сплавов на ее основе никель наносят без промежуточного подслоя. Суммарная толщина двух и трехслойных покрытий регламентирована нормалями машиностроения, обычно она составляет 25–30 мкм.
На деталях, предназначенных для работы в условиях влажного тропического климата, толщина покрытия должна составлять не менее 45 мкм. При этом регламентируемая толщина слоя никеля не менее 12–25 мкм.
Для получения блестящих покрытий никелированные детали полируют. В последнее время широко применяют блестящее никелирование, при котором исключается трудоемкая операция механического полирования. Блестящее никелирование достигается при введении в электролит блескообразователей. Однако декоративные качества поверхностей, полированных механическим путем, выше, чем поверхностей, полученных способом блестящего никелирования.
Осаждение никеля происходит при значительной катодной поляризации, которая зависит от температуры электролита, его концентрации, состава и некоторых других факторов.
Электролиты для никелирования относительно просты по своему составу. В настоящее время применяют сульфатные, борфтористоводородные и сульфамитные электролиты. На светотехнических заводах используют исключительно сульфатные электролиты, которые позволяют работать с высокими плотностями тока и получать при этом покрытия высокого качества. В состав этих электролитов входят соли, содержащие никель, буферные соединения, стабилизаторы и соли, способствующие растворению анодов.
Достоинствами этих электролитов являются недефицитность компонентов, высокая устойчивость и невысокая агрессивности. Электролиты допускают в своем составе высокую концентрацию соли никеля, что позволяет увеличивать катодную плотность тока и, следовательно, повышать производительность процесса.
Сульфатные электролиты обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью.
Широкое применение получил электролит следующего состава, г/л:
NiSO4·7H2O 240–250
*Или NiCl2·6H2O – 45 г/л.
Никелирование проводят при температуре 60°C, pH=5,6÷6,2 и катодной плотности тока 3–4 A/дм2.
В зависимости от состава ванны и режима ее работы можно получить покрытия, обладающие различной степенью блескости. Для этих целей разработано несколько электролитов, составы которых приведены ниже, г/л:
для матового покрытия:
NiSO4·7H2O 180–200
Na2SO4·10H2O 80–100
Никелируют при температуре 25–30°C, на катодной плотности тока 0,5–1,0 A/дм2 и pH=5,0÷5,5;
для полублестящего покрытия:
Сернокислый никель NiSO4·7H2O 200–300
Кислота борная H3BO3 30
2,6–2,7-Дисульфонафталиновая кислота 5
Фтористый натрий NaF 5
Хлористый натрий NaCl 7–10
Никелирование ведут при температуре 20–35°C, катодной плотности тока 1–2 A/дм2 и pH=5,5÷5,8;
для блестящего покрытия:
Никель сернокислый (гидрат) 260–300
Никель хлористый (гидрат) 40–60
Борная кислота 30–35
Сахарин 0,8–1,5
1,4–бутиндиол (в пересчете на 100%) 0,12–0,15
Фталимид 0,08–0,1
Рабочая температура никелирования 50–60°C, pH электролита 3,5–5, плотность катодного тока при интенсивном перемешивании и непрерывной фильтрации 2–12 A/дм2, плотность анодного тока 1–2 A/дм2.
Особенностью никелирования является узкий диапазон кислотности электролита, плотности тока и температуры.
Для поддержания состава электролита в требуемых пределах в него вводят буферные соединения, в качестве которых чаще всего используют борную кислоту или смесь борной кислоты с фтористым натрием. В некоторых электролитах в качестве буферных соединений используют лимонную, винную, уксусную кислоту или их щелочные соли.
Особенностью никелевых покрытий является их пористость. В отдельных случаях на поверхности могут появляться точечные пятна, так называемый "питтинг".
Для предотвращения питтинга применяют интенсивное воздушное перемешивание ванн и встряхивание подвесок с укрепленными на них деталями. Уменьшению питтинга способствует введение в электролит понизителей поверхностного натяжения или смачивающих веществ, в качестве которых применяют лаурилсульфат натрия, алкилсульфат натрия и другие сульфаты.
Отечественная промышленность выпускает хорошее антипиттинговое моющее средство "Прогресс", которое добавляют в ванну в количестве 0,5 мг/л.
Никелирование очень чувствительно к посторонним примесям, которые попадают в раствор с поверхности деталей или за счет анодного растворения. При никелировании стальных де-
талей раствор засоряется примесями железа, а при покрытии сплавов на основе меди – ее примесями. Удаление примесей осуществляют путем подщелачивания раствора карбонатом или гидроокисью никеля.
Органические загрязняющие вещества, способствующие питтингу, удаляют при кипячении раствора. Иногда применяют тонирование никелированных деталей. При этом получают цветные поверхности, обладающие металлическим блеском.
Тонирование осуществляют химическим или электрохимическим способом. Сущность его заключается в образовании на поверхности никелиевого покрытия тонкой пленки, в которой происходит интерференция света. Такие пленки получают путем нанесения на никелированные поверхности органических покрытий толщиной несколько микрометров, для чего детали обрабатывают в специальных растворах.
Хорошими декоративными качествами обладают черные никелевые покрытия. Эти покрытия получают в электролитах, в которые дополнительно к сульфатам никеля добавляют сульфаты цинка.
Состав электролита для черного никелирования следующий, г/л:
Сульфат никеля 40–50
Сульфат цинка 20–30
Роданистый калий 25–32
Сернокислый аммоний 12–15
Никелирование ведут при температуре 18–35°C, катодной плотности тока 0,1 A/дм2 и pH=5,0÷5,5.
2. ХРОМИРОВАНИЕ
Хромовые покрытия обладают высокими твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойки к действию ртути, прочно сцепляются с основным металлом, а также химически и нагревостойки.
При изготовлении светильников хромирование применяют для получения защитно-декоративных покрытий, а также в качестве отражающих покрытий при изготовлении зеркальных отражателей.
Хромирование производят по предварительно нанесенному подслою медь-никель или никель-медь-никель. Толщина слоя хрома при таком покрытии обычно не превышает 1 мкм. При изготовлении отражателей хромирование в настоящее время вытесняется другими способами покрытия, однако на некоторых заводах он еще применяется для изготовления отражателей зеркальных светильников.
Хром обладает хорошим сцеплением с никелем, медью, латунью и другими материалами, на которые выполняют осаждение, однако при осаждении других металлов на хромовое покрытие всегда наблюдается плохое сцепление.
Положительным свойством покрытий из хрома является то, что детали получаются блестящими непосредственно в гальванических ваннах, для этого не требуется их полировать механическим путем. Наряду с этим хромирование отличается от других гальванических процессов более жесткими требованиями к режиму работы ванн. Незначительные отклонения от требуемой плотности тока, температуры электролита и других параметров неизбежно приводят к ухудшению покрытий и массовому браку.
Рассеивающая способность хромовых электролитов невысокая, что приводит к плохому покрытию внутренних поверхностей и углублений деталей. Для повышения равномерности покрытий применяют специальные подвески и дополнительные экраны.
Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты.
Промышленное применение нашли три типа электролитов: разбавленные, универсальные и концентрированные (табл.1). Для получения декоративных покрытий и для получения отражателей используют концентрированный электролит. При хромировании применяют нерастворимые свинцовые аноды.
Таблица 1 – Составы электролитов для хромирования
В процессе работы концентрация хромового ангидрида в ваннах снижается, поэтому для восстановления ванн проводят ежесуточную корректировку путем добавления в них свежего хромового ангидрида.
Разработано несколько рецептур саморегулирующихся электролитов, в которых автоматически сохраняется соотношение концентрации .
Состав такого электролита следующий, г/л:
Хромирование производят при катодной плотности тока 50–80 А/дм2 и температуре 60–70°C.
В зависимости от соотношения между температурой и плотностью тока можно получить различные виды хромового покрытия: молочные блестящие и матовые.
Молочное покрытие получается при температуре 65–80°С и
низкой плотности тока. Блестящее покрытие получается при температуре 45–60°C и средней плотности тока. Матовое покрытие получается при температуре 25–45°C и высокой плотности тока. При производстве светильников чаще всего используют блестящее хромовое покрытие.
Для получения зеркальных отражателей хромирование проводят при температуре 50–55°C и плотности тока 60 A/дм2. при изготовлении зеркальных отражателей производят предварительное осаждение меди и никеля. Отражающую поверхность полируют после нанесения каждого из слоев. Технологический процесс включает в себя следующие операции:
шлифование и полирование поверхности;
меднение;
никелирование;
полирование, обезжиривание, декапирование;
хромирование;
чистое полирование.
После каждой технологической операции производят 100% -ный контроль качества покрытия, так как несоблюдение требований технологии приводит к отслаиванию подслоя вместе с хромовым покрытием.
Изделия из меди и медных сплавов хромируют без промежуточного подслоя. Детали погружают в электролит после подачи на ванну напряжения. При нанесении многослойных покрытий на стальные изделия толщина слоя регламентируется ГОСТ 3002-70. Значения толщины приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Минимальная толщина многослойных гальванических покрытий
Ванны хромирования оборудуются мощной вытяжной вентиляцией для удаления паров ядовитой хромовой кислоты.
При хромировании часть шестивалентного хрома Cr6+ попадает в сточные воды, поэтому для предотвращения выбросов Cr6+ в открытые водоемы применяют защитные меры – устанавливают нейтрализаторы и очистные сооружения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Афанасьева Е.И., Скобелев В.М. "Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов", 2-е изд., перераб., М: Энергоатомиздат, 1986, 270с.
2. Боленок В.Е. "Производство электроосветительных приборов: Учебник для техникумов", М: Энергоиздат, 1981, 303с.
3. Денисов В.П. "Производство электрических источников света", М: Энергия, 1975, 488с.
4. Денисов В.П., Мельников Ю.Ф. "Технология и оборудование производства электрических источников света: Учебник для техникумов", М: Энергия, 1983, 384с.
5. Пляскин П.В. и др. "Основы конструирования электрических источников света", М: Энергоатомиздат, 1983, 360с.
6. Чуркина Н.И., Литюшкин В.В., Сивко А.П. "Основы технологии электрических источников света" / под общ. ред. Прыткова А.А., Саранск: Мордовское книжное издательство, 2003, 344с.
Представленные обучающие курсы в помощь для начинающих любителей декоративного хромирования химической металлизации. Цель обучающих курсов, восполнить пробел систематизированных знаний на тему декоративного хромирования химической металлизации и сделать эту технологию более доступной для начинающих. Представленные тексты, фото и видео, это личный опыт автора, не претендующий на профессионализм. Автор обучающих курсов не несёт ответственности за возможные травмы, ожоги и отравления связанные с использованием опасных химических реактивов, такие как концентрированные кислоты, щёлочи, аммиак. Поэтому не пренебрегайте средствами защиты и аккуратностью при обращении с реактивами.
Декоративное хромирование, химическая металлизация, все эти термины и процессы ещё не так давно были мне не известны. Дорогой друг, раз ты находишься на этом сайте, значит тебя тоже зацепила эта тема и ты ищешь ответы на вопросы. Вопросы которые не дают тебе покоя... Как любую вещь сделать с зеркальном блеском? Впрочем, ответы совсем близко, достаточно усесться поудобнее и внимательно посмотреть содержимое этой страницы. По сути это технология зеркального серебрения методом распыления. Это так же называется химическая металлизация серебром. Так, что о реальном хромировании речи не идёт, но название прижилось и вводит в заблуждение. Когда я начал собирать информацию на эту тему, столкнулся с тем, что информации то, на тему декоративного хромирования много, но к моему изумлению, не чего конкретного. Всё вокруг, да около. Вот масса видео где гаражные умельцы, а так же профи, торгующие оборудованием, с удовольствием демонстрируют процесс преображения невзрачной детальки в сверкающее зеркалом изделие. Но по-шагам всю технологию, ни кто не выкладывает за просто так, раздувая из этого большой, большой секрет... Вопросов много, а ответы платные...
Начитавшись горы сайтов и учебников в голове образовалось каша, наверное как и у многих столкнувшись с такой задачей. Чтобы в голове появилась чёткая картинка, решил сразу заняться практикой. Понятно, что без химии, химичить не научишься, поэтому начал поиск и обход контор торгующих химией. Первым делом спрашивал цену на Азотнокислое серебро, так как это самый дорогой компонент. Определившись с поставщиком. За купился по списку химией, посудой и прочей необходимой утварью. Вопрос встал как попробовать без оборудования. Решение простое - ручные бытовые распылители. Начался поиск и эксперименты для создания чудо раствора серебрения и технологии нанесения. И тут вырисовалась одна интересная деталь о приготовлении химии... Вся доступная информация выложенная в интернет, это копии материалов преимущественно советских учебников на тему химическая металлизации...
Слив изрядное количество серебра (соответственно и денег) на землю в процессе неудачных экспериментов. Пришёл вполне заурядному рецепту. В прочем, всё по порядку. На этом конец лирического вступления и начало краткого курса, как сделать вещь зеркальной. Теорией грузить не буду, это оставлю для самостоятельного изучения. В интернете этого добра навалом. Сразу перейдём к делу. Кратко, сжато, саму суть. Покажу на примере по-серебрения стеклянного стакана.
Технология химической металлизации серебром, методом распыления
Для получения первого опыта серебренного покрытия на поверхности, методом распыления, следует усвоить технологию. А проще сказать - последовательность действий.
Перечислю их:
1. приготовление растворов
2. подготовка поверхности
3. активация поверхности
4. металлизация
Дам краткий обзор перечисленных пунктов. Для того, чтобы в голове сложилась общая картинка. Более подробно рассмотрим на уроках с одноимённом названием.
Приготовление растворов
Для приготовления растворов понадобиться:
- Двухлористое олово
- Соляная кислота
- Азотнокислое серебро
- Гидроксид натрия
- Аммиак
- Глюкоза
- Формалин
- Дистиллированная вода
Из оборудования понадобиться:
- Мерный стакан на 1 литр
- Мерный стакан на 200 — 250 мл.
- Бутыльки на 100 мл - 3 шт.
- Одноразовые шприцы на 5, 20 и 50 кубиков
- Одноразовые стаканы на 50 мл
- Одноразовые ножи и ложки
- Электронные весы, измерением до 200 гр.
Начать приготовления растворов можно с раствора двухлористого олова. Нужного
для активации поверхности. Для это берём:
1. Двухлористое олово
2. Соляную кислоту
3. Дистиллированную воду
Следующий раствор - «серебрильный». Берём:
1. Азотнокислое серебро
2. Гидроксид натрия
3. Аммиак
4. Дистиллированную воду
Подготовка поверхности
Для подготовки поверхности следует её обезжирить. Для этого можно приготовить простой обезжиривающий раствор, состоящий из:
1. Гидроксида натрия
2. и Воды температурой 40-60 градусов
Поверхность следует тщательно протереть губкой смоченной обезжиривающим раствором. Далее смыть раствор дистиллированной водой, протирая, но уже другой губкой. Признак хорошего обезжиривания это смачиваемость поверхности водой. То есть полив водой, поверхность должна вся покрыться водяной плёнкой. Если будут сухие острова, там серебро не прилипнет.
Активация поверхности
Чтобы реакция металлизации происходила именно на поверхности, а не в сливе, необходимо её, что называется, активировать. То есть помочь серебру прилипнуть к поверхности. Именно для этого берём раствор двухлористого олова. Здесь очень важный момент время процедуры. Поливать деталь раствором двухлористого олова следует одну минуту. Далее поливать дистиллированной водой - три минуты. Это очень важный этап и несоблюдение времени обработки поверхности ведёт к браку, то есть к пустой траты времени, сил и средств. Поливать следует как можно равномернее, чтобы все участки поверхности были одинаково смочены.
Металлизация
Это самый интересный этап получение зеркальной плёнки серебра на поверхности. Собственно ради этого вся и затея. Для этого нужно лишь серебрильный раствор и раствор востановителя. Тут потребуется определённая сноровка, которая приходит с опытом. Распылять нужно так, чтобы растворы смешивались на поверхности и не как иначе. И распылялись в равном количестве по объёму. Достигнув такой точности, получим идеальное зеркало, без дефектов.
В дополнение следует знать, что получаемая зеркальная плёнка не долговечна и чтобы она сохранила свои свойства её следует защитить слоем прозрачного или тонированного лака. Но это совсем другая история.
Процесс декоративного хромирования можно повторить даже дома в ванной комнате без покупки дорогостоящего оборудования с минимальными затратами. Более подробно ознакомиться с технологией вы можете изучив емайл курс Технология декоративного хромирования и попробовав на практике, позволит вам определиться, стоит ли двигаться дальше в этом направлении.
Из чего состоит емайл курс Технология декоративного хромирования?
- Химия и оборудование.
- Рецепты и приготовление растворов для серебрения.
- Подготовка поверхности для нанесения серебра.
- Металлизация
ПЛАН 1. НИКЕЛИРОВАНИЕ 2. ХРОМИРОВАНИЕ 6 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. НИКЕЛИРОВАНИЕ Никелированные покрытия обладают рядом ценных свойств: они хорошо полируются, приобретая красивый долго сохраняющейся зеркальный блеск, отличаются стойкостью и хорошо предохраняют металл от коррозии. Цвет никелевых покрытий серебристо-белый с желтоватым оттенком; они легко полируются, но со временем тускнеют.Покрытия характеризуются мелкокристаллической структурой, хорошим сцеплением со стальной и медной основой и способностью пассивироваться на воздухе.
Никелирование широко применяют в качестве декоративного покрытия деталей светильников, предназначенных для освещения общественных и жилых помещений. Для покрытия стальных изделий никелирование часто производят по промежуточному подслою из меди. Иногда применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. В отдельных случаях на слой никеля наносят тонкий слой хрома, при этом образуется покрытие никель-хром. На детали из меди и сплавов на ее основе никель наносят без промежуточного подслоя.
Суммарная толщина двух и трехслойных покрытий регламентирована нормалями машиностроения, обычно она составляет 25–30 мкм. На деталях, предназначенных для работы в условиях влажного тропического климата, толщина покрытия должна составлять не менее 45 мкм. При этом регламентируемая толщина слоя никеля не менее 12–25 мкм. Для получения блестящих покрытий никелированные детали полируют.
В последнее время широко применяют блестящее никелирование, при котором исключается трудоемкая операция механического полирования. Блестящее никелирование достигается при введении в электролит блескообразователей. Однако декоративные качества поверхностей, полированных механическим путем, выше, чем поверхностей, полученных способом блестящего никелирования. Осаждение никеля происходит при значительной катодной поляризации, которая зависит от температуры электролита, его концентрации, состава и некоторых других факторов.
Электролиты для никелирования относительно просты по своему составу. В настоящее время применяют сульфатные, борфтористоводородные и сульфамитные электролиты. На светотехнических заводах используют исключительно сульфатные электролиты, которые позволяют работать с высокими плотностями тока и получать при этом покрытия высокого качества. В состав этих электролитов входят соли, содержащие никель, буферные соединения, стабилизаторы и соли, способствующие растворению анодов.
Достоинствами этих электролитов являются недефицитность компонентов, высокая устойчивость и невысокая агрессивности. Электролиты допускают в своем составе высокую концентрацию соли никеля, что позволяет увеличивать катодную плотность тока и, следовательно, повышать производительность процесса. Сульфатные электролиты обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью. Широкое применение получил электролит следующего состава, г/л: NiSO4 7H2O 240–250 NaCl* 22,5 H3BO3 30 *Или NiCl2 6H2O – 45 г/л. Никелирование проводят при температуре 60°C, pH=5,6÷6,2 и катодной плотности тока 3–4 A/дм2. В зависимости от состава ванны и режима ее работы можно получить покрытия, обладающие различной степенью блескости.
Для этих целей разработано несколько электролитов, составы которых приведены ниже, г/л: для матового покрытия: NiSO4 7H2O 180–200 Na2SO4 10H2O 80–100 H3BO3 30–35 NaCl 5–7 Никелируют при температуре 25–30°C, на катодной плотности тока 0,5–1,0 A/дм2 и pH=5,0÷5,5; для полублестящего покрытия: Сернокислый никель NiSO4 7H2O 200–300 Кислота борная H3BO3 30 2,6–2,7-Дисульфонафталиновая кислота 5 Фтористый натрий NaF 5 Хлористый натрий NaCl 7–10 Никелирование ведут при температуре 20–35°C, катодной плотности тока 1–2 A/дм2 и pH=5,5÷5,8; для блестящего покрытия: Никель сернокислый (гидрат) 260–300 Никель хлористый (гидрат) 40–60 Борная кислота 30–35 Сахарин 0,8–1,5 1,4–бутиндиол (в пересчете на 100%) 0,12–0,15 Фталимид 0,08–0,1 Рабочая температура никелирования 50–60°C, pH электролита 3,5–5, плотность катодного тока при интенсивном перемешивании и непрерывной фильтрации 2–12 A/дм2, плотность анодного тока 1–2 A/дм2. Особенностью никелирования является узкий диапазон кислотности электролита, плотности тока и температуры. Для поддержания состава электролита в требуемых пределах в него вводят буферные соединения, в качестве которых чаще всего используют борную кислоту или смесь борной кислоты с фтористым натрием.
В некоторых электролитах в качестве буферных соединений используют лимонную, винную, уксусную кислоту или их щелочные соли. Особенностью никелевых покрытий является их пористость.
В отдельных случаях на поверхности могут появляться точечные пятна, так называемый "питтинг". Для предотвращения питтинга применяют интенсивное воздушное перемешивание ванн и встряхивание подвесок с укрепленными на них деталями.
Уменьшению питтинга способствует введение в электролит понизителей поверхностного натяжения или смачивающих веществ, в качестве которых применяют лаурилсульфат натрия, алкилсульфат натрия и другие сульфаты.
Отечественная промышленность выпускает хорошее антипиттинговое моющее средство "Прогресс", которое добавляют в ванну в количестве 0,5 мг/л. Никелирование очень чувствительно к посторонним примесям, которые попадают в раствор с поверхности деталей или за счет анодного растворения.
При никелировании стальных де- талей раствор засоряется примесями железа, а при покрытии сплавов на основе меди – ее примесями. Удаление примесей осуществляют путем подщелачивания раствора карбонатом или гидроокисью никеля. Органические загрязняющие вещества, способствующие питтингу, удаляют при кипячении раствора.
Иногда применяют тонирование никелированных деталей. При этом получают цветные поверхности, обладающие металлическим блеском. Тонирование осуществляют химическим или электрохимическим способом. Сущность его заключается в образовании на поверхности никелиевого покрытия тонкой пленки, в которой происходит интерференция света. Такие пленки получают путем нанесения на никелированные поверхности органических покрытий толщиной несколько микрометров, для чего детали обрабатывают в специальных растворах.
Хорошими декоративными качествами обладают черные никелевые покрытия. Эти покрытия получают в электролитах, в которые дополнительно к сульфатам никеля добавляют сульфаты цинка. Состав электролита для черного никелирования следующий, г/л: Сульфат никеля 40–50 Сульфат цинка 20–30 Роданистый калий 25–32 Сернокислый аммоний 12–15 Никелирование ведут при температуре 18–35°C, катодной плотности тока 0,1 A/дм2 и pH=5,0÷5,5. 2. ХРОМИРОВАНИЕ Хромовые покрытия обладают высокими твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойки к действию ртути, прочно сцепляются с основным металлом, а также химически и нагревостойки.
При изготовлении светильников хромирование применяют для получения защитно-декоративных покрытий, а также в качестве отражающих покрытий при изготовлении зеркальных отражателей. Хромирование производят по предварительно нанесенному подслою медь-никель или никель-медь-никель. Толщина слоя хрома при таком покрытии обычно не превышает 1 мкм. При изготовлении отражателей хромирование в настоящее время вытесняется другими способами покрытия, однако на некоторых заводах он еще применяется для изготовления отражателей зеркальных светильников.
Хром обладает хорошим сцеплением с никелем, медью, латунью и другими материалами, на которые выполняют осаждение, однако при осаждении других металлов на хромовое покрытие всегда наблюдается плохое сцепление. Положительным свойством покрытий из хрома является то, что детали получаются блестящими непосредственно в гальванических ваннах, для этого не требуется их полировать механическим путем.
Наряду с этим хромирование отличается от других гальванических процессов более жесткими требованиями к режиму работы ванн. Незначительные отклонения от требуемой плотности тока, температуры электролита и других параметров неизбежно приводят к ухудшению покрытий и массовому браку. Рассеивающая способность хромовых электролитов невысокая, что приводит к плохому покрытию внутренних поверхностей и углублений деталей.
Для повышения равномерности покрытий применяют специальные подвески и дополнительные экраны. Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты. Промышленное применение нашли три типа электролитов: разбавленные, универсальные и концентрированные (табл.1). Для получения декоративных покрытий и для получения отражателей используют концентрированный электролит. При хромировании применяют нерастворимые свинцовые аноды. Таблица 1 – Составы электролитов для хромирования компоненты составы электролита, г/л разбавлен- ного универсаль- ного концентри- рованного хромовый ангидрид серная кислота катодная плотность тока, А/дм2 температура раствора, °С 150 1,5 45–100 55–60 250 2,5 15–60 45–55 350 3,5 10–30 35–45 В процессе работы концентрация хромового ангидрида в ваннах снижается, поэтому для восстановления ванн проводят ежесуточную корректировку путем добавления в них свежего хромового ангидрида. Разработано несколько рецептур саморегулирующихся электролитов, в которых автоматически сохраняется соотношение концентрации. Состав такого электролита следующий, г/л: Cr2O3 250 SrSO4 5-6 K2SiF6 20 Хромирование производят при катодной плотности тока 50–80 А/дм2 и температуре 60–70°C. В зависимости от соотношения между температурой и плотностью тока можно получить различные виды хромового покрытия: молочные блестящие и матовые. Молочное покрытие получается при температуре 65–80°С и низкой плотности тока. Блестящее покрытие получается при температуре 45–60°C и средней плотности тока. Матовое покрытие получается при температуре 25–45°C и высокой плотности тока. При производстве светильников чаще всего используют блестящее хромовое покрытие.
Для получения зеркальных отражателей хромирование проводят при температуре 50–55°C и плотности тока 60 A/дм2. при изготовлении зеркальных отражателей производят предварительное осаждение меди и никеля.
Отражающую поверхность полируют после нанесения каждого из слоев.
Технологический процесс включает в себя следующие операции: шлифование и полирование поверхности; меднение; полирование, обезжиривание, декапирование; никелирование; полирование, обезжиривание, декапирование; хромирование; чистое полирование.
После каждой технологической операции производят 100% -ный контроль качества покрытия, так как несоблюдение требований технологии приводит к отслаиванию подслоя вместе с хромовым покрытием. Изделия из меди и медных сплавов хромируют без промежуточного подслоя.
Детали погружают в электролит после подачи на ванну напряжения. При нанесении многослойных покрытий на стальные изделия толщина слоя регламентируется ГОСТ 3002-70. Значения толщины приведены в таблице 2. Таблица 2 – Минимальная толщина многослойных гальванических покрытий условия работы условное обозначение группы покрытий толщина покрытия, мкм минимальная средне- расчетная никелиевого без подслоя многослойного медь-никель или никель-медь- никель хромового суммарная верхнего слоя никеля легкие средние жесткие Л С Ж 10 30 – 10 30 45 5 10 15 0,5 0,5 0,5 Ванны хромирования оборудуются мощной вытяжной вентиляцией для удаления паров ядовитой хромовой кислоты.
При хромировании часть шестивалентного хрома Cr6+ попадает в сточные воды, поэтому для предотвращения выбросов Cr6+ в открытые водоемы применяют защитные меры – устанавливают нейтрализаторы и очистные сооружения.
2. 3. "Технология и оборудование производства электрических источников света... и др. 6.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях: