| Электролиты блестящего никелирования |
|
При никелировании, имеющем своей целью защитно-декоративную отделку изделий, никель должен иметь зеркально блестящую поверхность. Механическое полирование, применяемое для этого, является трудоемкой операцией и требует высокой квалификации рабочих. Кроме того, при полировании никелевых покрытий безвозвратно теряется слой никеля толщиной 2—3 мкм. Поэтому широкое применение получили электролиты блестящего никелирования содержащие различные блескообразователи. Так, из неорганических соединений некоторое применение для этой цели получили сернокислые соли кобальта и кадмия. Несмотря на простоту получения и равномерный блеск покрытий добавки кобальта нецелесообразны вследствие их высокой стоимости. Добавка хлористого или сернокислого кадмия 0,03—0,10 г/л применяется при покрытии крепежных деталей в колокольных и барабанных ваннах. Наилучшие результаты получаются при введении их за 1—2 ч до выгрузки деталей. Действие кадмиевых добавок непродолжительно и не превышает 8—10 ч при непрерывной загрузке ванн. Много лет тому назад широкое применение получили электролиты с добавками органических блескообразователей в виде натриевых солей сульфированного нафталина. Большое распространение получил электролит следующего состава (г/л), разработанный Н. Т. Кудрявцевым, при режиме работы: Сернокислый никель NiSO4 7H2O.............................................. 200—300 Борная кислота Н3ВО3............................................................ 25—30 Хлористый натрий NaCl........................................................... 3—15 Фтористый натрий NaF............................................................. 4—6 Натриевая соль 1,5-нафталиндисульфокислоты.......................... 2—4 Формалин.............................................................................. 1—1,5 Рабочая температура, °С........................................................... 20—30 Величина рН............................................................................ 5,8—6,3 Плотность тока Dк, А/дм2 .................................................... 1—2 Выход по току ήк, %.................................................................. 95—96 При перемешивании электролита плотность тока может быть повышена до 4—5 А/дм2. В зависимости от качества блескообразователя электролит иногда требует предварительной проработки для получения покрытий с наибольшим блеском. Электролит сохраняет способность к образованию блестящих покрытий в течение длительного времени без дополнительных добавок блескообразователя. После добавления в электролит блескообразователя раствор следует прогреть или прокипятить. Рекомендуется прогревать электролит перед добавкой в него блескообразователя. Из неполадок, характерных для электролитов блестящего никелирования, следует отметить матовость в средней части деталей при удовлетворительном блеске на их кромках. Это явление может иметь место при недостатке блескообразователя, а также при низкой плотности тока. Блеск в средней части деталей с темным покрытием на кромках получается при высокой плотности тока Dк, а также в защелоченном электролите при низких температурах. Общее отсутствие блеска может быть связано с недостатком блескообразователя или с присутствием в электролите солей меди и цинка. Удаление меди, цинка и железа, а также устранение прочих неполадок производятся, как это указано для сернокислых электролитов. Являясь старейшим из электролитов блестящего никелирования, он имеет ряд недостатков: неравномерность блеска, хрупкость покрытий и отсутствие выравнивающего эффекта. В связи с этим был разработан ряд электролитов, лишенных указанных недостатков и обладающих способностью выравнивать всякие риски и шероховатость покрываемой поверхности, как это показано на рис. 13. Например, сотрудниками института химии и химической технологии на основе 1,4-бутиндиола разработан электролит, обладающий бесспорными преимуществами перед остальными. На ряде предприятий его состав подвергся производственной переработке. Так, на предприятиях киевской промышленности и на Волжском автомобильном заводе получил распространение следующий состав (г/л) при режиме работы: Сернокислый никель NiSO4 7H2O.......................................... 280—300 Хлористый никель NiС12 6Н2О.............................................. 50—60 Борная кислота Н3ВО3........................................................ 30—40 1,4-бутиндиол (35%-ный раствор), мл/л.............................. 0,2—0,3 Электролит подвергается энергичному перемешиванию сжатым воздухом. Аноды марки НПАН заключают в чехлы из ткани «хлорин» или применяют аноды марки HI в кусочках размерами 25x25x5. На многих заводах приняты несколько измененные состав (г/л) и режим работы указанного электролита: Сернокислый никель NiSO4 7H2O..................................... 250—300 Хлористый натрий NaCl..................................................... 10—15 Борная кислота Н3ВО3.................................................. 30—40 1,4-бутиндиол (35%-ный), мл/л...................................... 1,0—1,5 Хлорамин Б................................................................ 2—2,5 Формальдегид (40%-ный), мл/л............................................ 0,01—0,03 Моющая жидкость «Прогресс» или препарат ОС-20 0,003—0,005 Рабочая температура, °С................................................... 45—60 Величина рН........................................................................ 4,5—5,5 Плотность тока Dк, А/дм2.............................................. 3—5 Выход по току ήк, %..................................................... 95 Непрерывное перемешивание электролита сжатым воздухом, непрерывное фильтрование и селективная очистка являются обязательными. Никелевые аноды завешивают в чехлах из ткани «хлорин» артикул 2089 или «бельтинг» артикул 2030 (ГОСТ 332—69). При составлении электролита сернокислый никель, хлористый натрий и борную кислоту растворяют в воде при температуре 80—90° С после чего в раствор вводят 1—2 г/л активированного угля марки БАУ (ГОСТ 6217—74); иногда допускается активированный уголь марки КАД. Электролит с углем перемешивают сжатым воздухом в течение 3 ч, дают отстояться не менее 12 ч. Затем электролит подвергают селективной очистке. Для этой цели величину рН электролита доводят до 5,0—5,5, электролит подогревают до 45—50° С и вводят в него до 2 г/л марганцевокислого калия или до 2 мл/л 3%-ного раствора перекиси водорода и фильтруют. Этими операциями достигается удаление органических примесей, железа и частично цинка. Для очистки от меди и следов цинка электролит подкисляют до рН 2,5—3,0, завешивают «случайные» катоды из листовой рифленой стали и прорабатывают его при температуре 45—50° С и перемешивании сжатым воздухом. Проработка идет при напряжении 0,8—1,0 В Dк = 0,1-0,2 А/дм2 до получения светлых покрытий, на что требуется обычно 2—3 смены. В очищенный электролит вводят блескообразователи, корректируют рН и приступают к эксплуатации. Корректирование электролита по основным компонентам производится на основании анализов. Для добавки блескообразователей обычно принимают следующий график: 1,4-бутиндиол вводят 1 раз в смену по 0,13 мл/л; формальдегид также вводят 1 раз в смену но 0,02 мл/л, а хлорамин Б-1 раз в неделю по 0,5 г/л. Добавки сахарина и фталимида производят два раза в неделю. При селективной очистке электролита следует учитывать, что предельное содержание солей меди, цинка, свинца и кадмия не должно превышать 0,01 г/л в пересчете на металлы и железа не более 0,05 г/л. Для селективной очистки наиболее целесообразно ставить электролит на проработку ежедневно в нерабочую ночную смену. Химическую очистку электролита активированным углем можно производить непрерывно, помещая мешочки с углем между рамами фильтр-пресса и меняя их один раз в месяц. Очистку электролита от железа производят не реже одного раза в месяц. Наибольший блеск покрытий имеет место при температуре 60° С, плотности тока 5 А/дм2 и величине рН 5,0. При этих условиях осажденный никель имеет степень Плеска 70—80%, степень выравнивания около 80%, микротвердость 550 кгс/мм2 и внутренние напряжения около 200 кгс/см2. Важное значение для степени блеска имеет природа покрываемого металла. Так, наибольший блеск никель получает на стальных деталях. Влияние примесей посторонних металлов на блеск никеля сказывается весьма существенно. Неполадки при осаждении блестящего никеля и способы их устранения приведены в табл. Таблица. Неполадки при осаждении блестящего никеля и способы их устранения.
|