Восстановление никелированных поверхностей. Для серебра, никеля и их сплавов. Составы для декапирования

Покрывая никелем детали из цветных металлов и стали, повышают их сопротивление воздействию коррозионных процессов и механического износа. Никелирование в домашних условиях доступно каждому и характеризуется несложной технологией.

1 Никелирование металлических поверхностей – азы технологии

Никелирование заключается в нанесении на поверхность обрабатываемого изделия тонкого никелевого покрытия, толщина которого, как правило, составляет 1–50 мкм. Этой операции детали подвергают с целью их защиты или для получения характерного (матово-черного или блестящего) внешнего вида никелируемой поверхности. Покрытие, независимо от оттенка, надежно предохраняет металлические предметы от коррозии на открытом воздухе, в растворах солей, щелочей, слабых органических кислот.

Как правило, никелируют детали, изготовленные из стали или таких металлов и сплавов из них, как медь, алюминий, цинк, реже – титан, марганец, молибден, вольфрам. Нельзя обрабатывать химическим никелированием поверхности изделий из свинца, олова, кадмия, висмута, сурьмы. Никелевые покрытия используют в различных промышленных отраслях для защитно-декоративных и специальных целей или в качестве подслоя.

Эту технологию применяют при восстановлении поверхности изношенных деталей различных механизмов и автомобилей, покрытия измерительного и медицинского инструментов, предметов и изделий домашнего обихода, химической аппаратуры, деталей, эксплуатируемых под незначительными нагрузками в условиях воздействия крепких растворов щелочей или сухого трения. Существует 2 метода нанесения покрытий из никеля – электролитический и химический.

Второй несколько дороже, чем первый, однако позволяет получать равномерное по толщине и качеству покрытие на всей поверхности детали, при условии, если обеспечен доступ раствора ко всем ее участкам. Никелирование в домашних условиях является вполне осуществимой задачей. Перед началом работ изделие тщательно очищают от загрязнений и ржавчины (если есть), обрабатывают мелкой наждачной бумагой, чтобы снять оксидную пленку, промывают водой, затем обезжиривают и еще раз промывают.

2 Секреты увеличения стойкости и срока службы никелевых покрытий

Перед никелированием стали желательно выполнять меднение изделия (покрывать подслоем меди). Эта технология используется в промышленности, как отдельный процесс, а также как подготовительный перед серебрением, хромированием, никелированием. Меднение, предваряющее нанесение других слоев, позволяет выровнять дефекты поверхности и обеспечивает надежность и долговечность внешнего защитного покрытия. Медь держится на стали очень прочно, а другие металлы осаждаются на нее гораздо лучше, чем на чистую сталь. Помимо этого, никелевые покрытия не сплошные и на 1 см2 имеют сквозные (до металла подложки) поры:

• несколько десятков – для однослойных покрытий никелем;
• несколько – для трехслойных.

В результате этого коррозионным процессам подвергается металл подложки, находящийся под никелем, при этом возникают условия, провоцирующие отслаивание защитного покрытия. Поэтому, даже при предварительном омеднении, многослойном никелировании, а особенно при однослойном на чистую сталь, необходима обработка поверхности защитного покрытия из никеля специальными составами, которые закрывают поры. При самостоятельной обработке в домашних условиях возможны следующие способы:

• протереть деталь с покрытием кашицеобразной смесью воды с окисью магния и сразу же погрузить ее на 1–2 минуты в 50 % состав соляной кислоты;
• протереть 2–3 раза поверхность детали легко проникающим смазочным составом;
• сразу после обработки еще не остывшее изделие погрузить в рыбий жир (невитаминизированный, лучше старый, который уже непригоден по прямому назначению).

В двух последних случаях излишки смазки (жира) удаляют с поверхности через сутки бензином. В случае обработки больших поверхностей (молдингов, бамперов автомашин) рыбий жир используют следующим образом. В жаркую погоду им протирают деталь 2 раза с промежутком в 12–14 часов, а через 2 суток удаляют излишки бензином.

3 Электролитическое никелирование в домашних условиях

Этот способ требует подготовки электролита, состав которого следующий:

• 140 г сернокислого никеля;
• 50 г сернокислого натрия;
• 30 г сернокислого магния;
• 5 г поваренной соли (хлористого натрия);
• 20 г борной кислоты;
• 1000 г воды.

Химикаты растворяют по отдельности в воде, полученные растворы фильтруют, после чего смешивают. Готовый электролит наливают в емкость. Для гальванического никелирования необходимы электроды из никеля (аноды), которые опускают в ванну с электролитом (одного электрода недостаточно, так как полученное покрытие будет неравномерным). Между анодами на проволочке подвешивают деталь. Медные проводники, идущие от никелевых пластин, соединяют в одну цепь и подключают к положительному выводу источника постоянного тока, провод от детали – к отрицательному.

Для управления силой тока в цепь включают сопротивление (реостат) и миллиамперметр (прибор). Напряжение источника тока должно быть не больше 6 В, плотность тока необходимо поддерживать на уровне 0,8–1,2 А/дм2 (площади поверхности изделия), температура электролита комнатная 18–25 оC. Ток подают 20–30 минут. За это время образуется никелевый слой толщиной примерно 1 мкм. Затем деталь вынимают, как следует промывают водой и просушивают. Полученное покрытие будет серовато-матового цвета. Чтобы слой никеля приобрел блеск, поверхность детали полируют.

Если нет сернокислого натрия и магния, то берут больше сернокислого никеля, доводя его количество в электролите до 250 г, а также борной кислоты – 30 г, натрия хлористого – 25 г. Никелирование в этом случае проводят при значениях плотности тока в пределах 3–5 А/дм2, раствор нагревают до 50–60 оC.

Недостатки электролитического метода:

• на рельефных, неровных поверхностях никель осаждается неравномерно;
• невозможность нанесения покрытия в глубоких и узких полостях, отверстиях и тому подобного.

4 Химическое никелирование изделий в домашних условиях

Все составы для проведения химического никелирования универсальны – пригодны для обработки любых металлов. Готовят растворы, соблюдая определенную последовательность. В воде растворяют все химреактивы (исключая гипофосфит натрия). Посуда должна быть эмалированная. Затем раствор нагревают, доводя его температуру до рабочей, после чего растворяют гипофосфит натрия. Деталь завешивают в жидком составе, температуру которого поддерживают на необходимом уровне. В 1 л подготовленного раствора возможно провести никелирование изделия, площадь поверхности которого до 2 дм2.

Используют следующие составы растворов, г/л:

• Натрий янтарно-кислый – 15, никель хлористый – 25, натрия гипофосфит – 30 (кислотность раствора pH – 5,5). Рабочая температура смеси – 90–92 °С, скорость наращивания покрытия – 18–25 мкм/ч.
• Никель сернокислый – 25, натрий янтарно-кислый – 15, натрия гипофосфит – 30 (pH – 4,5). Температура – 90 °С, скорость – 15–20 мкм/ч.
• Никель хлористый – 30, кислота гликолевая – 39, натрия гипофосфит – 10 (рН – 4,2). 85–89 °С, 15–20 мкм/ч.
• Никель сернокислый – 21, натрий уксуснокислый – 10, свинца сульфид – 20, натрия гипофосфит – 24 (pH – 5). 90 °С, до 90 мкм/ч.
• Никель хлористый – 21, натрий уксуснокислый – 10, натрия гипофосфит – 24 (pH – 5,2). 97 °С, до 60 мкм/ч.
• Никель хлористый – 30, кислота уксусная – 15, свинца сульфид – 10–15, натрия гипофосфит – 15 (pH – 4,5). 85–87 °С, 12–15 мкм/ч.
• Никель хлористый – 30, аммоний хлористый – 30, натрий янтарно-кислый – 100, аммиак (25 % раствор) – 35, натрия гипофосфит – 25 (pH – 8–8,5). 90 °С, 8–12 мкм/ч.
• Никель хлористый – 45, аммоний хлористый – 45, натрий лимоннокислый – 45, натрия гипофосфит – 20 (pH – 8,5). 90°С, 18–20 мкм/ч.
• Никель сернокислый – 30, аммоний сернокислый – 30, натрия гипофосфит – 10 (pH – 8,2–8,5). 85 °С, 15–18 мкм/ч.
• Никель хлористый – 45, аммоний хлористый – 45, натрий уксуснокислый – 45, натрия гипофосфит – 20 (pH – 8–9). 88–90 °С, 18–20 мкм/ч.

По истечении нужного времени изделие промывают в воде, содержащей небольшое количество распущенного мела, затем просушивают и полируют. Полученное таким способом покрытие сталь и железо держат достаточно прочно.

В основе химического процесса никелирования лежит реакция, при которой никель восстанавливается из раствора солей на его основе в присутствии гипофосфита натрия и при помощи остальных химических реактивов. Применяемые составы делят на щелочные (уровень pH превышает 6,5) и кислые (показатель рН составляет 4–6,5). Последние лучше использовать для обработки черных металлов, меди, латуни, а щелочные предназначены для никелирования .

Использование кислых составов позволяет получать на полированном изделии более гладкую, равномерную поверхность, чем с помощью щелочных. У кислых растворов есть и другая немаловажная особенность – вероятность их саморазряда при превышении значений рабочей температуры меньше, чем у щелочных. Никелирование, своими руками выполненное, с использованием щелочных составов гарантирует более прочное и надежное сцепление слоя никеля с металлом, на который произведено его нанесение.

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 – это процесс нанесения на металлическую поверхность очень тонкого слоя никеля.

Толщина никелевого слоя, в зависимости от поставленной задачи, размеров детали и дальнейшего ее использования, находится в диапазоне от 0,8 до 55 мкм.

Никелевое черное напыление защищает металлический предмет от разрушительного воздействия внешней среды – окисления, коррозии и реакции с солью, щелочью и кислотой.

Предметами, которым может потребоваться такая защита, являются:

• металлические изделия, которые будут находиться на открытом воздухе;
• кузовные детали автотехники и мототехники, в том числе и из алюминия;
• медицинское и стоматологическое оборудование;
• изделия, имеющие длительный контакт с водой;
• декоративное металлическое ограждение, в том числе и из алюминия;
• предметы, подвергающиеся контакту с сильнодействующими химическими веществами и прочее.

Как можно заметить, технология различного никелирования применяется не только в промышленности, а черное вполне может потребоваться в домашних условиях, своими руками.

Рассмотрим основные методы нанесения защитного слоя своими руками в домашних условиях, металлы, позволяющие наносить никель, тонкости и особенности каждого процесса.

На практике применяются два способа нанесения никелевого слоя — электролитический и химический.

Не будем изучать тонкости промышленного процесса, а опишем проведение в домашних условиях.

Технология нанесения никелевого слоя представлена на видео.

Электролитическое никелирование

Перед электролитическим никелированием (по-другому его еще называют гальваническое) нужно выполнить электрохимическое меднение детали или заготовки.

Есть два метода, включающие гальваническое — с погружением в раствор электролита и без погружения.

В первом случае, предмет из металла тщательно обрабатывается наждачной бумагой, с него удаляется оксидная пленка, производится промывка сначала в теплой воде для удаления растворителя, а затем в содовом растворе и опять в воде.

В стеклянную емкость поместите два анода из меди и деталь, зафиксировав ее проволокой между пластинами анодов.

Электрохимическое меднение в домашних условиях будем производить с помощью электролита, состоящего из воды с включением 20%-го медного купороса и 2% серной кислоты.

Через полчаса обработки током на детали будет тонкий слой меди, а чем дольше будет производиться электрохимическое меднение, тем толще будет слой.

Если деталь большая или отсутствуют подходящие стеклянные емкости, то можно использовать электрохимическое меднение без погружения в электролит.

Для этого делаем кисточку из меди (можно применить многожильный медный провод, конечно, сняв изоляцию только на концах), которую присоединяем к плюсу источника тока и фиксируем с помощью деревянной палочки.

Зачищенную обезжиренную пластинку из металла положим в достаточно широкую стеклянную емкость, зальем раствором электролита (можно взять насыщенный медный купорос) и подсоединим к минусу источника тока.

Теперь макаем кисточку в электролит и проводим возле поверхности детали. Важно постоянное наличие раствора на медной кисточке.

Через некоторое время вы заметите, что на поверхности обрабатываемой детали появился медный слой. Чем толще будет нанесено покрытие из меди, тем меньшее количество пор останется.

Так, например, на 1 кв.см при однослойном нанесении меди будет несколько десятков сквозных пор, а при трехслойном их практически не будет.

Добейтесь нужной толщины меди и можно приступать к следующему этапу.

Нанесение никелевого слоя (гальваническое) производится аналогично процессу меднения с погружением в электролит.

Так, деталь, подвешенная на проводке, и никелевые аноды опускаются в электролит, проволоки от анодов подключаются к плюсу, а проволока от детали – к минусу.

• Сернокислые никель, натрий и магний в пропорциях 14:5:3, 0,5% поваренной соли и 2% борной кислоты;
• 30% сульфата никеля, 4% хлорида никеля и 3% борной кислоты.

Сухие смесь заливаем одним литром нейтральной воды, тщательно перемешиваем и при необходимости избавляется от выпавшего осадка, и применяем как электролит при электролитическом никелировании.

Гальваническое достаточно проводить в течение получасового воздействия постоянного тока с мощностью 5,8-6 В.

В результате обработки током через электролит мы получим матовый неравномерный слой серого цвета. Чтобы выровнять его, предмет из металла необходимо аккуратно зачистить и провести полировку.

Эта технология не может быть применена для деталей с шершавым покрытием или имеющих узкие и глубокие отверстия.

В этом случае нужно использовать химический метод никелирования или чернения деталей.

Технология чернения заключается в том, что на металл наносится промежуточное покрытие из цинка или никеля, а сверху деталь покрывается тонким, не более 2мкм, черное покрытие из никеля.

Декоративное металлическое ограждение, сделанное из деталей с черным никелированием, будет хорошо сохраняться и красиво смотреться.

В некоторых случаях требуется провести никелирование и хромирование.

Метод химического никелирования

Технология химического никелирования деталей заключается в том, что заготовку из металла погружают в кипящий раствор на определенный срок, за который на ее поверхность оседают частички никеля.

Электрохимическое воздействие отсутствует, ток не понадобится.

Технология направлена на получение прочного сцепления никелевого слоя с металлом (особое качество сцепления поверхности и нанесенного слоя наблюдается при никелировании стали и железа).

Химическое никелирование различных деталей реально проводить в условиях гаража или небольшой мастерской.

Рассмотрим пошагово:

• В эмалированной посуде смешивают сухие реактивы и заливают их водой;
• Доводят полученную жидкую смесь до кипения и только тогда доливают гипофосфит натрия;
• Погружают в емкость с жидкостью заготовку так, чтобы она не касалась краев и дна. Фактически потребуется установка химического никелирования, которую можно сделать самостоятельно из эмалированного таза соответствующего размера и диэлектрического кронштейна, на который будет подвешиваться заготовка;
• В зависимости от применяемого раствора, кипение должно продолжаться от часа до трех;
• Заготовку достают и промывают водой, содержащей погашенную известь, после чего можно произвести полировку.

Все составы для химического никелирования деталей будут содержать в обязательно порядке никель хлористый или сернокислый, натрия гипофосфит различной кислотности и какую-то из кислот.

Технология предусматривает обработку 20 кв.см поверхности в одном литре раствора.

Кислыми составами производят нанесение никелевого слоя на черные металлы, а щелочные лучше подойдут для нержавеющей стали.

Некоторые тонкости:

• Никелевая пленка, нанесенная на металл без меднения, имеет слабое сцепление с поверхностью. Для его улучшения можно применить термическую обработку, выдержав заготовку при температуре выше 450 градусов;
• Нагревать до этой температуры закаленные изделия нельзя, при нагреве до 350-400 градусов они будут терять твердость. Эта проблема решается более длительным выдерживанием, но при температуре в диапазоне 250-300ºС;
• При нанесении никелевого слоя на громоздкие детали возникает необходимость перемешивания раствора, что приводит к потребности проводить постоянную фильтрацию. Это основная сложности при проведении процесса не в промышленных условиях.

Аналогичным образом, но с применением другого состава, можно покрыть детали слоем серебра. Серебрение часто применяется для рыболовных снастей с целью предотвратить потускнение крючков и блесен.

Технология нанесения серебра несложная и отличается от никелирования составом электролита, временем и температурой рабочего раствора (для получения ровного слоя серебра требуется состав, подогретый до 90 градусов).

Растворы серебра можно приготовить из воды, ляписа аптечного и 10% солевого раствора.

Выпавший осадок серебра промыть и смешать с 2% гипосульфитом, профильтровать, добавить меловую пыль и размешивая, добиться сметанообразного состояния.

Этой смесью можно натирать металл до образования на нем слоя серебра.

Хранение этого раствора допускается в течение нескольких суток, раствор серебра, допускающий длительное — до полугода хранение, можно приготовить следующим образом: 15 г ляписа, 55 г лимонной кислоты (годится кулинарная) и 30 г хлористого аммония.

Все компоненты растираются в пыль и смешиваются. Порошок для нанесения серебра хранится в сухом виде.

Для работы мокрой салфеткой коснитесь смеси и разотрите ее по обрабатываемой поверхности.

Напыление серебра наносится на очищенную деталь, но готовить ее специальным способом не нужно.

Приведенные способы нанесения никеля и серебра на металлические детали легко повторить самостоятельно в домашних условиях.

Иногда можно столкнуться с необходимостью никелирования алюминия. Никелирование алюминия процесс достаточно дорогостоящий и ненадежный. Электролит для никелирования алюминия стоит достаточно дорого, но частенько идет пузырями.

Проблема в никелировании алюминия в домашних условиях состоит в слабой адгезии — блестящий никель «рвет» покрытие.

Для химического никелирования алюминия подойдет такой состав:

1. Никель сернокислый — 20г/л;
2. Натрий уксуснокислый — 10г/л;
3. Натрий фосфорноватистокислый — 25г/л;
4. Тиомочевина, раствор концентрацией 1 г/л — 3мл;
5. Фтористый натрий — 0,4г/л;
6. Уксусная кислота — 9мл

Свойство никеля создавать на своей поверхности тонкую оксидную пленку, устойчивую к действию кислот и щелочей, позволяет использовать его для антикоррозионной защиты металлов.

Основной метод, применяющийся в промышленности — гальваническое никелирование, но оно требует наличия достаточно сложного оборудования и подразумевает работу с кислотами и щелочами, пары которых выделяются во время работы и могут сильно навредить здоровью человека. Для покрытия стали, алюминия, латуни, бронзы и других металлов может быть применен химический способ, так как он прост в использовании, и этот процесс можно проводить в домашних условиях.

На сегодняшний день существует два основных метода покрытия металлических деталей никелем: гальваническое и химическое. Первый метод требует наличия источника постоянного тока — электролитической ванны с электродами и большого количества химических реактивов. Второй способ намного проще. Для его проведения требуется наличие мерной посуды и эмалированной емкости для нагрева реактивов. Несмотря на всю кажущуюся простоту, это довольно сложный процесс, который требует большого внимания и соблюдения правил безопасности. По возможности проводите реакции в хорошо проветриваемом помещении. Идеальным вариантом будет оборудование рабочего места вытяжкой, ни в коем случае не соединенной с общедомовой вентиляцией. При работе пользуйтесь защитными очками, не оставляйте емкость с реактивами без присмотра.

Покрытие металлических деталей никелем

Основные стадии для произведения химического никелирования следующие:

1. Для того чтобы никель покрыл поверхность тонким и равномерным слоем, изделие предварительно шлифуют и полируют.
2. Обезжиривание. Поскольку даже тончайшая пленка жира на поверхности обрабатываемого изделия может вызвать неравномерное распределение никеля по площади детали, последнюю обезжиривают в специальном растворе, состоящем из 25-35 г/л NaOH или KOH, 30-60 г кальцинированной соды и 5-10 г жидкого стекла.
3. Деталь или изделие, которое необходимо покрыть никелем, промывают в воде, после чего на 0,5-1 минуту погружают в 5% раствор HCl. Данный шаг предпринимается для того, чтобы удалить с поверхности металла тонкий слой окислов, который будет значительно снижать адгезию между материалами. После протравки деталь снова промывают в воде, затем немедленно переносят в емкость с раствором для покрытия никелем.

Собственно никелирование производят при помощи кипячения металлического изделия в специальном растворе, который готовят следующим образом:

• берут воду (желательно — дистиллированную) из расчета 300 мл/дм 2 площади поверхности детали, включая как внутреннюю, так и внешнюю;
• воду нагревают до 60°С, после чего растворяют в ней 30 г хлористого никеля (NiCl 2) и 10 г уксуснокислого натрия (CH 3 COONa) на 1 л воды;
• температуру поднимают до 80°С и добавляют 15 г гипосульфита натрия, затем в емкость с раствором погружают обрабатываемую деталь.

Кипячение металлического изделия

После погружения детали, раствор нагревают до 90-95°С и поддерживают температуру на таком уровне в течение всего процесса никелирования. Если вы увидели, что количество раствора сильно уменьшилось, можно добавить в него предварительно нагретую дистиллированную воду. Кипячение должно проходить не менее 1-2 часов. Иногда для получения многослойного покрытия, изделия из металла подвергают серии коротких (20-30 минут) кипячений, после каждого из которых деталь достают из раствора, промывают и высушивают. Это дает возможность получить слой никеля из 3-4 прослоев, которые суммарно имеют большую плотность и качество, чем одинарный слой той же мощности.

Особенность покрытия стальных изделий в том, что никель осаждается самопроизвольно вследствие каталитического воздействия железа. Для осаждения защитного слоя на цветных металлах используется другой состав.

2

Химическое никелирование цветных металлов позволяет создавать защитную пленку на поверхности латуни, меди и бронзы. Для этого деталь сначала обезжиривают раствором, состав которого указан в первом способе, причем снимать оксидную пленку с металла не обязательно. Раствор для никелирования готовят следующим образом: в эмалированную емкость наливают 10% раствор хлористого цинка (ZnCl 2), который более известен под названием «паяльная кислота». К нему понемногу добавляют сернокислый никель (NiSO 4) до такой концентрации, при которой раствор окрашивается в зеленый цвет. Состав доводят до кипения, после чего погружают деталь в него на 1,5-2 часа. После того как реакция закончится, изделие достают из раствора и помещают в емкость с меловой водой (готовится способом добавления 50-70 г мела в порошке на 1 литр воды), а затем промывается.

Раствор сернокислого никеля

Никелирование алюминия проходит по схожей технологии, но состав раствора немного другой:

• 20 г сернокислого никеля;
• 10 г натрия уксуснокислого;
• 25 г натрия фосфорноватистокислого;
• 3 мл тиомочевины концентрацией 1 г/л;
• 0,4 г фтористого натрия;
• 9 мл уксусной кислоты.

Обработка деталей из алюминия

Перед обработкой изделия из алюминия погружают в раствор каустической соды, концентрацией 10-15%, и нагретом до температуры 60-70°С. При этом происходит бурная реакция с выделением водорода, пузырьки которого очищают поверхность от окислов и загрязнения. В зависимости от степени загрязненности, детали выдерживают в очищающем растворе от 15-20 секунд до 1-2 минут, после чего промывают в проточной воде и погружают в никелирующий раствор.

3

Вследствие никелирования значительно повышаются физико-механические и декоративные свойства металлических изделий. Никель имеет серебристо-белый цвет, на воздухе быстро покрывается незаметной человеческому глазу пленкой окислов, которые практически не меняют его внешнего вида, но при этом надежно защищают от дальнейшего окисления и реакций с агрессивной средой. Никелирование используется для защиты сталей, бронзы, латуни, алюминия, меди и других материалов.

Защита металлических изделий от окисления

Является катодной защитой. Это значит, что при повреждении целостности покрытия, металл начинает реагировать с внешней средой. Для повышения механических свойств защитного слоя, нужно наносить его, точно придерживаясь технологии и последовательности действий. Никель, нанесенный на поверхность со следами загрязнения и ржавчины, с большим количеством неровностей, может начать вспучиваться и отслаиваться в процессе эксплуатации.

Изделия, покрытые никелем, почти ни в чем не уступают хромированным — имеют похожий блеск и твердость. При больших размерах емкостей для химической реакции никелем можно покрывать довольно большие детали, например, автомобильные диски.

4

Никелирование придает металлу красивый блестящий вид, высокую коррозионную стойкость и повышает твердость поверхности. Детали, покрытые никелем, можно использовать для украшения столбов ограды, если такую предусматривает проект участка. Красиво выглядят и имеют длительный срок эксплуатации различные метизы — крепежные болты, скобы, элементы мебельной фурнитуры. Они могут быть использованы в условиях повышенной влажности, температуры и нагрузки — в местах, где сталь быстро ржавеет и теряет свойства.

Химическое никелирование можно произвести собственноручно, в условиях хорошо проветриваемого гаража или мастерской.

Красивый блестящий вид поверхности

Нежелательно делать описанные технологические операции на кухне, так как испарения любых химических веществ могут быть опасными для здоровья.

Покрытие никелем с помощью химических реактивов не требует высоких энергозатрат, в отличие от гальванического, но позволяет получить достаточно качественное, блестящее и твердое покрытие.

ХИМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛАМИ И СПЛАВАМИ

Состав раствора для никелирования.

Никелирование химическое.

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.

Петр Степанович Мельников . Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении , 1979 .