Технологические советы по хим. покрытием металлов

· 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 1ч.

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 ниже перечис­ленных 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...10с.

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.

Составы растворов для цинкатной обработки (г/л)

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 дм.

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, янтарнокислый 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.

· Хлрристый никель — 30, хлористый аммония — 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.

· шюристый 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 см 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 см

Что де­лать? Выход — в обработке поверхности покрытия специальными составами, за­крывающими поры.

В домашних условиях можно рекомен­довать следующие операции.

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 Л ПС (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 коррелируют 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 бороникелирования(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, триэтилентетрамин — 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 калий-натрий — 3.0...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