การชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี - คุณลักษณะ เทคโนโลยี และข้อแนะนำ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

เทคโนโลยีสำหรับการชุบโลหะของชิ้นส่วนและโครงสร้างนั้นแพร่หลายไปในหลายๆ ด้านของอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง การเคลือบเพิ่มเติมช่วยปกป้องพื้นผิวจากความเสียหายภายนอกและปัจจัยที่นำไปสู่การทำลายวัสดุอย่างสมบูรณ์ หนึ่งในการรักษาดังกล่าวคือการชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า ซึ่งมีฟิล์มที่ทนทานซึ่งทนทานต่อกลไกและการกัดกร่อน และสามารถทนต่ออุณหภูมิได้ประมาณ 400 องศาเซลเซียส

คุณสมบัติทางเทคโนโลยี

นอกจากการชุบเคมีด้วยนิกเกิลแล้ว ยังมีวิธีการชุบด้วยไฟฟ้าและการชุบด้วยไฟฟ้า ปฏิกิริยาการตกตะกอนควรนำมาประกอบกับคุณสมบัติของเทคนิคที่กำลังพิจารณาในทันที จัดภายใต้เงื่อนไขของการลดนิเกิลบนพื้นฐานของโซเดียมไฮโปฟอสไฟต์ในสารละลายน้ำเกลือด้วยการเติมน้ำ ในอุตสาหกรรม เทคโนโลยีการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีส่วนใหญ่จะใช้กับการเชื่อมต่อสารประกอบที่เป็นกรดและด่างซึ่งเพิ่งเริ่มกระบวนการตกตะกอน การเคลือบผิวด้วยวิธีนี้จะได้รูปลักษณ์ที่เป็นโลหะมันวาว โครงสร้างที่เป็นโลหะผสมของนิกเกิลและฟอสฟอรัส เทคโนโลยีที่ทำขึ้นจากการมีอยู่ของสารสุดท้ายในองค์ประกอบนั้นมีตัวชี้วัดทางกายภาพและทางเคมีที่ต่ำกว่า สารละลายกรดและด่างสามารถให้ค่าสัมประสิทธิ์ของปริมาณฟอสฟอรัสที่แตกต่างกัน - ตัวแรกมากถึง 10% และตัวที่สอง - ประมาณ 5-6%

คุณสมบัติทางกายภาพของสารเคลือบจะขึ้นอยู่กับปริมาณของสารนี้ด้วย ความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสอยู่ที่ประมาณ 7.8 g/cm3 ความต้านทานไฟฟ้าคือ 0.60 ohm mm2/m และจุดหลอมเหลวอยู่ที่ 900 ถึง 1200 ° โดยวิธีการอบชุบด้วยความร้อนที่ 400 ° ความแข็งของการเคลือบที่ฝากไว้สามารถเพิ่มได้ถึง 1,000 กก./ตร.ม. ในขณะเดียวกัน แรงยึดเกาะของชิ้นงานที่มีโครงสร้างเป็นนิเกิล-ฟอสฟอรัสก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

ในแง่ของการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี ซึ่งแตกต่างจากวิธีการชุบป้องกันแบบอื่น ๆ หลายวิธี เหมาะที่สุดสำหรับการทำงานกับชิ้นส่วนและโครงสร้างที่มีรูปร่างซับซ้อน ในทางปฏิบัติ เทคโนโลยีนี้มักใช้กับขดลวดและพื้นผิวภายในของท่อหลายรูปแบบ การเคลือบถูกนำไปใช้อย่างสม่ำเสมอและแม่นยำ - โดยไม่มีช่องว่างและข้อบกพร่องอื่น ๆ ในชั้นป้องกัน สำหรับความพร้อมของกระบวนการแปรรูปสำหรับโลหะชนิดต่างๆ ข้อจำกัดนี้มีผลกับตะกั่ว ดีบุก แคดเมียม และสังกะสีเท่านั้น ในทางกลับกัน แนะนำให้มีการสะสมของนิเกิลฟอสฟอรัสสำหรับโลหะเหล็ก อะลูมิเนียม และชิ้นส่วนทองแดง

วิธีการชุบนิกเกิลในสารละลายด่าง

การตกตะกอนของสารอัลคาไลทำให้สารเคลือบมีความต้านทานเชิงกลสูง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยความเป็นไปได้ของการปรับได้ง่ายและไม่มีปัจจัยลบ เช่น การตกตะกอนของผงนิกเกิล มีสูตรต่าง ๆ ที่จัดทำขึ้นขึ้นอยู่กับประเภทของโลหะที่แปรรูปและวัตถุประสงค์ องค์ประกอบของสารละลายชุบนิกเกิลเคมีชนิดนี้มักใช้ดังนี้:

• โซเดียมกรดซิตริก
• โซเดียมไฮโปฟอสไฟต์
• แอมโมเนียม (คลอรีน).
• นิกเกิล

ที่อุณหภูมิประมาณ 80-90 ° กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นที่ความเร็วประมาณ 9-10 ไมครอน/ชั่วโมง ในขณะที่การสะสมจะมาพร้อมกับวิวัฒนาการของไฮโดรเจนที่ออกฤทธิ์

ขั้นตอนในการเตรียมสูตรนั้นจะแสดงในการละลายของส่วนผสมแต่ละอย่างข้างต้นในลำดับที่แยกจากกัน ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวในองค์ประกอบของการชุบนิกเกิลทางเคมีนี้คือโซเดียมไฮโปฟอสไฟต์ มันถูกเทลงในปริมาตรประมาณ 10-20 g / l ตามเวลาที่ส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดละลายและอุณหภูมิจะเข้าสู่โหมดที่เหมาะสมที่สุด

มิฉะนั้น จะไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับการเตรียมกระบวนการตกตะกอนในสารละลายอัลคาไลน์ ช่องว่างโลหะทำความสะอาดและแขวนโดยไม่ต้องดูแลเป็นพิเศษ

การเตรียมพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กและโครงสร้างสำหรับการเคลือบไม่มีคุณสมบัติเด่นชัด ในระหว่างกระบวนการ คุณสามารถปรับสารละลายได้โดยเติมโซเดียมไฮโปฟอสไฟต์หรือแอมโมเนีย 25% ในกรณีที่สอง ภายใต้เงื่อนไขของปริมาณการอาบน้ำปริมาณมาก แอมโมเนียจะถูกนำออกจากกระบอกสูบในสถานะก๊าซ ท่อยางถูกจุ่มลงที่ด้านล่างของภาชนะและสารเติมแต่งจะถูกป้อนโดยตรงในโหมดต่อเนื่องเพื่อให้ได้ความสม่ำเสมอที่ต้องการ

ชุบนิกเกิลด้วยสารละลายกรด

สื่อที่เป็นกรดมีสารเติมแต่งหลากหลายชนิดเมื่อเทียบกับตัวกลางที่เป็นด่าง เบสของเกลือไฮโปฟอสไฟต์และนิเกิลสามารถแก้ไขได้ด้วยกรดโซเดียมอะซิเตท แลคติก ซัคซินิก และกรดทาร์ทาริก เช่นเดียวกับไตรลอน บี และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ในบรรดาสูตรจำนวนมากที่ใช้ สารละลายที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการชุบนิเกิลเคมีโดยการสะสมของกรด:

• โซเดียมไฮโปฟอสไฟต์
• นิกเกิลซัลเฟต
• โซเดียมคาร์บอเนต

อัตราการตกตะกอนจะเท่ากัน 9-10 ไมครอน/ชั่วโมง และค่า pH ได้รับการแก้ไขด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 2% อุณหภูมิจะคงอยู่อย่างเคร่งครัดภายใน 95 °เนื่องจากการเพิ่มขึ้นสามารถนำไปสู่การปลดปล่อยนิกเกิลด้วยการตกตะกอนทันที บางครั้งก็สังเกตเห็นการกระเด็นของสารละลายออกจากภาชนะ

สามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์ขององค์ประกอบที่สัมพันธ์กับความเข้มข้นของส่วนผสมหลักได้ก็ต่อเมื่อเนื้อหาของโซเดียมฟอสไฟต์ในนั้นอยู่ที่ประมาณ 50 ก./ลิตร ในสถานะนี้อาจมีการตกตะกอนของนิกเกิลฟอสไฟต์ เมื่อพารามิเตอร์ของสารละลายถึงความเข้มข้นข้างต้น สารละลายจะถูกระบายออกและแทนที่ด้วยค่าใหม่

เมื่อระบายความร้อนกำลังประมวลผล?

หากชิ้นงานต้องการคุณภาพในการต้านทานการสึกหรอและความแข็ง จะดำเนินการอบชุบด้วยความร้อน การเพิ่มขึ้นของคุณสมบัติเหล่านี้เกิดจากความจริงที่ว่าภายใต้สภาวะของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น จะเกิดการตกตะกอนของนิเกิล-ฟอสฟอรัส ตามด้วยการก่อตัวของสารประกอบทางเคมีใหม่ ช่วยเพิ่มความแข็งในโครงสร้างของสารเคลือบ

การเปลี่ยนแปลงของความแข็งระดับจุลภาคที่มีลักษณะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับระบอบอุณหภูมิ นอกจากนี้ สหสัมพันธ์ไม่เท่ากันในแง่ของการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของอุณหภูมิความร้อน ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนในการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีที่ 200 และ 800 ° ตัวอย่างเช่น ดัชนีความแข็งระดับไมโครจะอยู่ที่ 200 กก./มม.2 เท่านั้น ค่าความแข็งสูงสุดอยู่ที่อุณหภูมิ 400-500 ° ในโหมดนี้ คุณสามารถวางใจได้ว่าจะให้ 1200 กก./ตร.ม.

ควรระลึกไว้เสมอว่าโดยหลักการแล้วโลหะและโลหะผสมบางชนิดไม่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนที่ยอมรับได้ ตัวอย่างเช่น การห้ามใช้เหล็กและโลหะผสมที่ผ่านการชุบแข็งและการทำให้เป็นมาตรฐานแล้ว ที่เพิ่มเข้ามาคือความจริงที่ว่าการอบชุบด้วยความร้อนในอากาศสามารถนำไปสู่การก่อตัวของสีอ่อนที่เปลี่ยนจากสีทองเป็นสีม่วง การลดอุณหภูมิลงเหลือ 350 ° จะช่วยลดปัจจัยดังกล่าวได้ กระบวนการทั้งหมดดำเนินการในลำดับ 45-60 นาทีโดยทำความสะอาดชิ้นงานจากสิ่งปนเปื้อนเท่านั้น การขัดภายนอกจะส่งผลโดยตรงต่อโอกาสในการได้ผลลัพธ์ที่มีคุณภาพ

อุปกรณ์แปรรูป

เพื่อการผลิตเทคโนโลยีนี้ไม่ต้องการหน่วยเฉพาะทางและอุตสาหกรรมขั้นสูง ที่บ้านสามารถจัดชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีในอ่างหรือจานเหล็กเคลือบ บางครั้งช่างฝีมือผู้มีประสบการณ์ใช้วัสดุบุผิวสำหรับภาชนะโลหะธรรมดา ซึ่งพื้นผิวได้รับการปกป้องจากการกระทำของกรดและด่าง

สำหรับความจุสูงสุด 50-100 ลิตร ถังเคลือบเสริมที่ทนทานต่อกรดไนตริกก็สามารถใช้ได้เช่นกัน สำหรับตัวซับนั้นเอง ฐานของมันถูกเตรียมจากกาวอเนกประสงค์แบบกันน้ำ (เช่น "โมเมนต์" หมายเลข 88) และผงโครเมียมออกไซด์ อีกครั้งที่บ้านสามารถเปลี่ยนส่วนผสมผงพิเศษด้วยผงกากกะรุน ในการแก้ไขและแปรรูปเยื่อบุที่ติด จำเป็นต้องใช้ไดร์เป่าผมในอาคารหรือปืนความร้อน

การติดตั้งการชุบนิเกิลเคมีแบบมืออาชีพไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันพื้นผิวแบบพิเศษ และมีความโดดเด่นจากการมีฝาครอบที่ถอดออกได้ การเคลือบผิวจะถูกลบออกหลังจากการรักษาแต่ละครั้ง และทำความสะอาดแยกกันในกรดไนตริก คุณสมบัติการออกแบบหลักของอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่ามีตะกร้าและช่วงล่าง (มักทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน) ซึ่งอำนวยความสะดวกในการจัดการชิ้นส่วนขนาดเล็ก

กระบวนการชุบนิกเกิลสำหรับสแตนเลสและโลหะทนกรด

วัตถุประสงค์ของการดำเนินการนี้คือเพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอและความแข็งของพื้นผิวชิ้นงาน เช่นเดียวกับการป้องกันการกัดกร่อน นี่คือมาตรฐานขั้นตอนการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีสำหรับเหล็กกล้าที่ผ่านการเจือด้วยโลหะผสมและเตรียมใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การเตรียมชิ้นงานจะมีที่พิเศษในเทคนิคการเคลือบ

สำหรับโลหะผสมสแตนเลส จะใช้การปรับแต่งเบื้องต้นในสภาพแวดล้อมแอโนดในสารละลายอัลคาไลน์ ชิ้นงานถูกติดตั้งบนไม้แขวนโดยเชื่อมต่อกับแคโทดภายใน การชั่งน้ำหนักจะดำเนินการในภาชนะที่มีสารละลายโซดาไฟ 15% และอุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์อยู่ที่ 65-70 ° ในการเคลือบผิวแบบสม่ำเสมอโดยไม่มีช่องว่าง ควรทำการชุบนิกเกิลด้วยไฟฟ้าและเคมีของโลหะผสมสแตนเลสภายใต้สภาวะที่คงความหนาแน่นกระแส (ขั้วบวก) ไว้ที่ 10 A/dm2 ระยะเวลาของกระบวนการแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5 ถึง 10 นาทีขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นส่วน ถัดไป ชิ้นงานจะถูกล้างในน้ำเย็นไหลผ่านและตัดหัวด้วยกรดไฮโดรคลอริกเจือจางเป็นเวลาประมาณ 10 วินาทีที่อุณหภูมิ 20 ° ตามด้วยขั้นตอนการตกตะกอนที่เป็นด่างทั่วไป

ชุบนิเกิลที่ไม่ใช่เหล็ก

โลหะที่อ่อนและอ่อนต่อกระบวนการทางเคมีก็ผ่านการเตรียมการพิเศษก่อนแปรรูปเช่นกัน พื้นผิวจะเสื่อมสภาพและขัดเงาในบางกรณี หากชิ้นงานผ่านการชุบนิกเกิลมาก่อนแล้ว ขั้นตอนการดองในสารละลายเจือจาง 25% ด้วยกรดซัลฟิวริกก็ควรดำเนินการภายใน 1 นาทีด้วย แนะนำให้แปรรูปองค์ประกอบที่อิงจากทองแดงและโลหะผสมโดยสัมผัสกับโลหะที่มีอิเล็กโตรเนกาทีฟ เช่น อะลูมิเนียมและเหล็ก ในทางเทคนิค ชุดค่าผสมดังกล่าวมีให้โดยระบบกันสะเทือนหรือลวดเหนียวจากสารตัวเดียวกัน ในทางปฏิบัติ บางครั้งในกระบวนการทำปฏิกิริยา การแตะชิ้นส่วนเหล็กกับพื้นผิวทองแดงเพียงครั้งเดียวก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้เกิดการสะสมตามที่ต้องการ

การชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีของอะลูมิเนียมและโลหะผสมก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเองเช่นกัน ในกรณีนี้ การดองชิ้นงานในสารละลายอัลคาไลน์หรือการทำให้กระจ่างเป็นกรดที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก นอกจากนี้ยังใช้การรักษาแบบ double zincate ซึ่งเตรียมองค์ประกอบด้วยซิงค์ออกไซด์ (100 g / l) และโซดาไฟ (500 g / l) ต้องรักษาระบอบอุณหภูมิภายใน 20-25 ° วิธีการแรกด้วยการแช่ชิ้นส่วนเป็นเวลา 30 วินาที จากนั้นกระบวนการกัดเซาะสังกะสีตกตะกอนในกรดไนตริกจะเริ่มขึ้น ตามมาด้วยการดำน้ำครั้งที่สองแล้ว 10 วินาที ในขั้นตอนสุดท้าย อลูมิเนียมจะถูกล้างด้วยน้ำเย็นและชุบนิกเกิลด้วยสารละลายนิกเกิล-ฟอสฟอรัส

เทคโนโลยีชุบนิกเกิลเซอร์เม็ท

สำหรับวัสดุประเภทนี้ จะใช้วิธีการชุบนิกเกิลเฟอร์ไรต์ทั่วไป ในขั้นตอนการเตรียมชิ้นส่วนจะถูกล้างด้วยสารละลายโซดาแอชล้างด้วยน้ำร้อนและแช่ในสารละลายแอลกอฮอล์ประมาณ 10-15 นาทีด้วยการเติมกรดไฮโดรคลอริก ถัดไป ล้างชิ้นงานอีกครั้งด้วยน้ำร้อนและทำความสะอาดด้วยสารกัดกร่อนจากกากตะกอนที่อ่อนนุ่ม ก่อนเริ่มกระบวนการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี เซอร์เม็ทจะเคลือบด้วยแพลเลเดียมคลอไรด์ชั้นหนึ่ง สารละลายที่มีความเข้มข้น 1 กรัมต่อลิตรถูกนำไปใช้กับพื้นผิวด้วยแปรง ขั้นตอนทำซ้ำหลายครั้งและชิ้นงานจะแห้งหลังจากผ่านแต่ละครั้ง

สำหรับการชุบนิกเกิล ให้ใช้ภาชนะที่มีสารละลายกรดที่มีนิกเกิลคลอไรด์ (30 กรัม/ลิตร) โซเดียมไฮโปฟอสไฟต์ (25 กรัม/ลิตร) และกรดซัคซินิกโซเดียม (15 กรัม/ลิตร) อุณหภูมิของสารละลายจะอยู่ในช่วง 95-98 °และค่าสัมประสิทธิ์ไฮโดรเจนที่แนะนำคือ 4.5-4.8 หลังจากการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีแล้วชิ้นส่วนเซรามิกโลหะจะถูกล้างในน้ำร้อนแล้วต้มและแช่ในไพโรฟอสเฟต อิเล็กโทรไลต์เคลือบทองแดง ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ใช้งาน ชิ้นงานจะถูกยึดไว้จนเกิดชั้น 1-2 ไมครอน เซรามิกประเภทต่างๆ องค์ประกอบควอทซ์ ticond และ thermocond ยังสามารถได้รับการประมวลผลที่คล้ายคลึงกัน ในแต่ละกรณี การชุบด้วยแพลเลเดียมคลอไรด์ การทำให้แห้งด้วยอากาศ การแช่ในสารละลายที่เป็นกรดและการต้มจะต้องเป็นข้อบังคับ

เทคโนโลยีการชุบนิกเกิลที่บ้าน

ในทางเทคนิค การชุบนิกเกิลสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมโรงรถ อาจมีลักษณะดังนี้:

• ปรุงในหม้อขนาดพอเหมาะพร้อมเคลือบอีนาเมล
• น้ำยาแห้งที่เตรียมไว้ล่วงหน้าสำหรับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในภาชนะเคลือบแล้วผสมกับน้ำ
• ส่วนผสมที่ได้จะถูกต้ม หลังจากนั้นจึงเติมโซเดียมไฮโปฟอสไฟต์ลงไป
• ล้างชิ้นงานและล้างไขมัน จากนั้นจุ่มลงในสารละลาย แต่ไม่ให้สัมผัสพื้นผิวของภาชนะ นั่นคือ ด้านล่างและผนัง
• คุณสมบัติของการชุบนิกเกิลที่บ้านก็มีแค่นั้นอุปกรณ์จะทำจากวัสดุชั่วคราว สำหรับการควบคุมชิ้นส่วนเดียวกัน คุณสามารถจัดเตรียมตัวยึดพิเศษ (จำเป็นจากวัสดุไดอิเล็กทริก) พร้อมแคลมป์ ซึ่งจะต้องปล่อยให้อยู่ในตำแหน่งนิ่งเป็นเวลา 2-3 ชั่วโมง
• สำหรับเวลาข้างต้น การจัดองค์ประกอบภาพจะอยู่ในสถานะเดือด
• เมื่อหมดยุคเทคโนโลยีของการชุบนิเกิล ชิ้นงานจะถูกลบออกจากสารละลาย ต้องล้างด้วยน้ำเย็นที่เจือจางในปูนขาว

ที่บ้านก็ชุบนิเกิ้ล เหล็ก ทองเหลือง อลูมิเนียม ฯลฯ สำหรับโลหะที่อยู่ในรายการทั้งหมด ควรเตรียมสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีโซเดียมไฮโปฟอสไฟต์ นิกเกิลซัลเฟตหรือคลอไรด์ รวมทั้งการรวมกรด อีกอย่าง เพื่อเพิ่มความเร็วในกระบวนการ คุณสามารถเพิ่มสารตะกั่วได้

สรุป

การชุบนิกเกิลในสารละลายเคมีมีเทคนิคและวิธีการที่แตกต่างกัน แต่การใช้โซเดียมไฮโปฟอสไฟต์เป็นวิธีที่ได้เปรียบที่สุด นี่เป็นเพราะปริมาณน้ำฝนที่ไม่ต้องการขั้นต่ำ และการรวมกันของคุณสมบัติทางเทคนิคและทางกายภาพทั้งหมดของสารเคลือบที่มีความหนาประมาณ 20 ไมครอน แน่นอนว่าการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมีของโลหะนั้นมีความเสี่ยงที่จะเกิดข้อบกพร่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่มีความไวสูง แต่ปรากฏการณ์ดังกล่าวสามารถแก้ไขได้ภายในกรอบของกระบวนการทางเทคโนโลยีเพียงขั้นตอนเดียว ตัวอย่างเช่น ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้กำจัดพื้นที่ที่มีข้อบกพร่องในสภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจนเป็นกรดเข้มข้นด้วยอุณหภูมิสูงถึง 35 องศาเซลเซียส ขั้นตอนนี้ดำเนินการไม่เฉพาะในกรณีที่มีตำหนิที่ไม่ต้องการเท่านั้น แต่ยังดำเนินการเพื่อแก้ไขชั้นป้องกันที่ใช้อยู่เป็นประจำด้วย