Гальваническое никелирование металлоизделий

Никелированная эмблема

Никелирование изделий из любых марок сталей, алюминиевых сплавов и титана. Многослойные декоративные и функциональные покрытия. Электрохимическая полировка деталей

до нанесения покрытия и финишная обработка после. Возможно покрытие деталей длиной до 1000 мм. Толщина никелевого покрытия от 0,5 до 30 мкм. Кроме матового покрытия никелем возможно использование блескообразователей для получения блестящего покрытия с высокими декоративными свойствами. Для оформления заказа на никелирование необходимо направить в наш адрес чертежи изделий и количество. Стоимость никелирования рассчитывается исходя из площади поверхности покрываемых деталей, а также толщины покрытия. Качество никелирования Вы можете оценить, заказав обработку пробной партии изделий.

  • Обозначение покрытия: Н, Нб.
  • Обрабатываемые материалы: стали любых марок, сплавы алюминия, титан.
  • Габаритные размеры изделий (ДхШхВ): 1000мм.х500мм.х500мм.
  • Требования к поверхности металла: чистая без следов ржавчины и окалины.
  • Цена никелирования: рассчитывается индивидуально, от 50 руб. за 1 дм2.

Теория и практика никелирования

Никель – серебристо-белый с желтоватым оттенком металл. Атомная масса никеля – 58,7, валентность - 2, плотность -  8,9 г/см3, температура плавления – 14500С, удельное электросопротивление – 0,068 Ом*мм, теплопроводность 90 Вт/(м*К). Твердость матовых осадков никеля может достигать 2,5 ГПа, блестящих осадков – 5,5 ГПа.

Никелирование – самый востребованный вид гальваники. Высокая механическая прочность, привлекательный внешний вид, высокая коррозионная стойкость говорит в пользу никелевых покрытий. Никель является основой в многослойных покрытиях таких как никель-хром, медь-никель-хром. Никелевые покрытия имеют высокую устойчивость к воздействию агрессивных сред (щелочных и др.), высокую гидростойкость и устойчивость к механическому воздействию.  Толщина никелевых покрытий в зависимости от назначения варьируется в широких пределах – 6-30 мкм при защитно-декоративных и декоративных функциях, 0,5-3 мкм в качестве промежуточного подслоя при нанесении других покрытий, менее 300 мкм при защите от коррозии в агрессивных средах, 20-100 мкм для повышения холодостойкости. В декоративных целях при никелировании используют блескообразователи. Пример использования никелирования – автомобильные элементы, торговое и выставочное оборудование, декоративные элементы конструкций и многое другое.

Никелирование блестящее
Никелирование торгового оборудования

Блестящее никелирование

Никелевое покрытие, получаемое в гальванических ваннах с использованием обычных электролитов, получается матовым. Для придания поверхности изделий декоративного глянцевого вида изделия после гальваники должны быть подвергнуты полировке. Это дорогостоящий и затратный по времени процесс. Для получения изделий с блестящим покрытием непосредственно из гальванической ванны в раствор электролита добавляют специальные вещества – блескообразователи. В настоящее время известно множество различных типов блескообразователей как органического, так и неорганического происхождения, но большинство из них в результате использования ухудшают физико-механические свойства никелевого покрытия. Для получения качественного покрытия в состав электролита добавляют смеси из нескольких блескообразователей различного типа и выравнивающие добавки. Составы электролитов для блестящего никелирования представлены в таблице №3, режимы гальванического процесса в таблице №4.

Покрытие никелем
Никелированные столовые приборы

Режимы никелирования и составы электролитов

Для обычного никелирования используют четыре основных состава и режима (таблица 1). Электролиты №1 и №2 применяют для никелирования в стационарных ваннах, электролит №2 для использования в автоматических установках, состав и режим №3 для ускоренного никелирования.

Состав электролитов обычного никелирования

Таблица №1

Химикаты

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Электролит №4

Сернокислый никель, г/л 140 - 280-350 420
Сернокислый натрий, г/л 50 120 15-20 150
Сернокислый магний, г/л 30 - - -
Хлористый натрий, г/л 5 20 - 5
Борная кислота, г/л 20 30 25-30 50
Хлористый никель, г/л - - - 30
Фтористый натрий, г/л - - 3-5 -
Формалин 40%, мл/л - 1,5-3 1 -
Борофтористоводородный никель, г/л - 300 - -
Эмульгатор ОП-7, г/л - 0,2-0,3 - -

 

Режим работы ванн никелирования

Таблица №2

Режим работы

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Электролит №4

Температура, 0С 18-25 30-50 45-50 50-60
Катодная плотность тока, а/дм2 0,8-1 5-10 4-5 до 10
Кислотность раствора, рН 5,2-5,8 2,7-3,5 1,8-5,2 1,9-3,5
Перемешивание и фильтрация электролита Периодическое Непрерывное

 

Основное достоинство никелевых покрытий – красивый внешний вид. Поверхность изделия приобретает зеркальный блеск и не требует дополнительной полировки после процесса особенно при использовании в составе электролита блескообразователей.  К недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость покрытий (слоев толщиной 20-25 мк) что избегают путем использования многослойных покрытий. Для специальных видов никелирования используются электролиты с химическим составом, приведенным в таблице 3.

Состав электролитов специальных видов никелирования

Таблица №3

Химикаты

Блестящее никелирование

Черное никелирование

Алюминий

 

Цинк

 

Эл-т  №1

Эл-т №2

Сернокислый никель, г/л 140-300 250-300 60 120 90
Сернокислый натрий, г/л - - - 195 -
Сернокислый цинк, г/л - - 8 - -
Хлористый натрий, г/л 5-15 - - - 50
Борная кислота, г/л 30 30-40 - 8 15
Хлористый никель, г/л - 60-80 - - -
Фтористый натрий, г/л 5-6 - - - -
40% формальдегид, % - 0,02-0,04 - - -
Дисульфонафталиновая кислота, г/л 3-4 - - - -
Роданистый натрий, г/л - - 15 - -
Паратолуол-сульфамид, г/л - 4 - - -
Выравнивающая добавка, мл/л - 4 - - -
Антипиттинговая добавка, г/л - 0,05 - - -
Аммиак 25%, мл/л - - - 8 -
Лимоннокислый натрий, г/л - - - - 8

 

Режимы процессов специального никелирования

Таблица №4

Химикаты

Блестящее никелирование

Черное никелирование

Алюминий

 

Цинк

 

Эл-т  №1

Эл-т №2

Кислотность рН 5,8-6,3 4,5-5 5,4-5,6 5,7-6 6,2-6,6
Температура 0С 45-55 56-60 20-30 18-25 30-35
Катодная плотность тока, а/дм2 1-3 4-8 0,1-0,2 2 0,5-1
Характер перемешивания и фильтрации Непрерывное Периодическое

 

Приготовление электролитов никелирования

Рассмотрим основные химические вещества, необходимые для получения никелевых покрытий высокого качества:

  • Сернокислый никель – основной химикат.
  • Сернокислый натрий – служит для улучшения электропроводности электролита.
  • Хлористый натрий – защита анодов от пассивирования и улучшение их растворения.
  • Борная кислота – поддержание постоянной кислотности.

Приготовление раствора электролита проходит следующим образом: каждый химикат растворяют отдельно в небольшом количестве подогретой воды, растворы отстаивают и сливают в любом порядке в гальваническую ванну, доливают до необходимого объема холодную воду, перемешивают. После приготовления раствора отбирается проба для анализа, в дальнейшем проба берется ежедневно. Основным критерием контроля электролита никелирования является его кислотность. В растворах повышенной кислотности осаждение никеля не происходит, а при низких значениях кислотности осадки никеля могут отслаиваться.

При повышенной кислотности – в электролит добавляется раствор углекислого никеля в количестве 0,1 г/л или 3%-ный раствор едкого натра при интенсивном перемешивании. Через 5-10 минут производится повторный замер кислотности.

При пониженной кислотности – в электролит добавляется 3%-ный раствор химически чистой серной кислоты в количестве не более 0,05 г/л, затем электролит перемешивают и повторно замеряют кислотность.

При удовлетворительных результатах – электролит прорабатывается при катодной плотности тока 0,6-0,8 а/дм2. до получения качественного покрытия на образцах продукции.

Примеси, которые появляются в растворе электролита в процессе никелирования удаляют примерно раз в месяц по результатам анализа. Удаление медных остатков производят следующим образом: повышают кислотность электролита (не более чем до 3 рН) и при пониженном до 1 в напряжении прорабатывают электролит током в течение 6-7 часов. Плотность тока при этом 0,3-0,5 а /дм2. Медь осаждается на катодах, в качестве которых можно использовать простые железные листы, в виде осадка черного цвета. Содержание меди в электролите не должно превышать 0,02 г/л.

Цинк удаляют путем добавления в состав электролита углекислого кальция до повышения значения кислотности рН=6,3, после перемешивания электролита ему дают отстоятся и аккуратно переливают в подготовленную вспомогательную емкость. Рабочая ванна, после очищения от осадка вновь готова к использованию. Таким образом удаляются и осадки меди, что позволяет избежать проработки током.

Для удаления железа электролит также подкисляют до рН=4 и доливают 10%-ный раствор перекиси водорода в количестве 3 мл/л. Окисление железа до трехвалентного происходит при температуре 60-700С, для этого нагретый электролит перемешивают в течение 1-2 часов. После чего подкисленному едким натром до значения рН=6 и перемешанному раствору дают отстояться. Раствор фильтруют через тканевый фильтр и нормализуют кислотность. Допустимое содержание железа в электролите никелирования – 0,2 г/л.

Для очистки электролита от различных металлических загрязнений используется также метод Ю. Я. Будиловского и А. А. Вороненко, когда в качестве катода подключают изогнутый несколько раз под углом 500 стальной катод. Такой катод позволяет осаждать несколько металлов одновременно даже несмотря на различную плотность тока, требующуюся для осаждения разных металлов (железа, меди, свинца, цинка). Осаждение металлических примесей происходит аналогично – в подкисленном растворе и перемешивании при температуре электролита 50-550С. При катодной плотности тока 0,05-0,1 а/дм2 удаляется медь. Удаление цинка, свинца и железа происходит при плотности тока 0,5 а/дм2. Катод после осаждения примесей обязательно извлекается из рабочей ванны, в противном случае металлы могут раствориться.

Покрытие блестящим никелем
Блестящее никелевое покрытие

Черное никелирование

Черный цвет никелевое покрытие приобретает при введении в состав сернокислого электролита солей цинка. Осаждение черного слоя производится на слой меди или обычного никеля. Толщина слоя как правило не превышает 0,5 мк. Состав электролитов черного никелирования приведен в таблице 4, режим никелирования в таблице 5.

Твердое никелирование

Твердым считается покрытие никелем со значением микротвердости 500-700 кГ/мм2. Такое покрытие получают при использовании электролита следующего состава:

  • Сернокислый никель – 180-200 г/л;
  • Фосфорная кислота – 40-60 г/л;
  • Хлористый натрий – 2-3 г/л;
  • Гипофосфит натрия – 5-10 г/л.

Режим твердого никелирования:

  • Температура – 80-850С;       
  • Катодная плотность тока – 8-12 а/дм2;
  • Кислотность раствора электролита – 1,8-3рН;
  • Выход по току – 70%.

Никелирование нержавеющей стали

Для нанесения слоя никеля на поверхность изделий из нержавеющей стали требуется специальная подготовка, которая заключается в предварительной проработке анодным током с плотностью 5-10 а/дм2 в 10-15% растворе каустической соды при температуре электролита 60-700С в течении 5-10 минут. Обработку проводят до получения ровного коричневого налета на поверхности детали. После обработки детали промывают холодной водой и декапируют в течении 5-10 секунд при температуре 20-250С в растворе соляной кислоты с удельным весом 1,19 разбавленной вдвое. Никелевое покрытие наносят в щелочном электролите по обычному режиму.

Нанесение никелевого покрытия на нержавеющую сталь
Никелированные детали из нержавеющей стали

Никелирование цветных металлов

Особенность процесса никелирования деталей из меди и ее сплавов в том, что для нанесения покрытия такие детали должны быть в контакте с другим более электроотрицательным металлом – например железом или алюминием. Для этих целей возможно использование подвесок из этих металлов, в отдельных случаях для начала процесса осаждения никеля на поверхности медного изделия достаточно коснуться детали железным прутком.

Осаждения никеля на детали с ранее осажденным слоем никеля проводят после обезжиривания и процесса декапирования в 20-30% растворе соляной кислоты в течении одной минуты.

Для никелирования деталей из алюминия и его сплавов детали дважды подвергают цинкатной обработке. Для увеличения прочности сцепления покрытия с поверхностью алюминия детали после покрытия прогревают в масле при температуре 220-2500С в течение 1-2 часов.

Химическое никелирование

Химическое никелирование довольно распространенный вид нанесения никеля на поверхность изделий из различных материалов, основным преимуществом которого является возможность нанесения равномерных покрытий даже на изделия сложной формы – изделий с глубокими пазами, впадинами, глухими отверстиями. Химически осажденный никель обладает высокими прочностными характеристиками и по твердости химические покрытия превосходят покрытия, полученные электролитическим путем. Причина этого заключается в меньшей пористости химического покрытия, а также наличия в осадках фосфора, который делает их более стойкими к воздействию агрессивной среды чем осадки чистого никеля. Применяется химическое никелирование в том числе в качестве замены хромового покрытия, при этом детали после никелирования проходят термическую обработку. Данный тип покрытия широко применяется для обработки неметаллических изделий – деталей из пластмасс, керамики, стекла. К минусам химического покрытия относят низкую прочность сцепления Ni-P с поверхностью обрабатываемого материала непосредственно после нанесения покрытия. Для увеличения прочности сцепления металлические детали проходят термическую обработку, обычно это прогрев при температуре 400-5000С в течение 1 часа.

Поверхность изделий перед нанесением химического покрытия никелем обрабатывается аналогично, как и при электролитическом никелировании, но при этом к чистоте поверхности предъявляются повышенные требования. Составы растворов делятся на два типа – кислые и щелочные. Основной характеристикой раствора является выход металла – масса покрытия, полученная из одного литра раствора, а также скорость покрытия при определенной плотности загрузки. Кислые растворы рН=4,0-6,5 применяются в основном для обработки изделий из черных металлов, а также деталей из меди и латуни, к которым в процессе дальнейшей эксплуатации предъявляются высокие требования к твердости, износостойкости, стойкости к коррозии. Щелочные растворы применяют для обработки изделий из нержавеющих сталей, титана, алюминия, магния, а также для покрытия различных неметаллических поверхностей.

Покрытия изделий из неметаллических материалов проводится комбинированным способом – на первом этапе проводят химическое осаждение никеля для получения тонкого металлического слоя на поверхности изделия, затем полученный слой доращивают электролитическим способом до необходимой толщины.

Химический состав смеси, режим и температура процесса химического никелирования (универсальный раствор).

  • Хлористый никель – 30 г/л;
  • Гипосульфит натрия – 10 г/л;
  • Хлористый аммоний – 50 г/л;
  • Лимоннокислый натрий – 100 г/л;
  • Кислотность раствора – 8-9 рН;
  • Температура – 900С;
  • Продолжительность никелирования – 60-90 мин.

При химическом никелирование применяются алюминиевые или цинковые подвески.

Основные проблемы при никелировании и методы их решения

  1. Никель не осаждается на поверхность деталей или поверхность покрывается пятнами. Покрытие шероховатое с точечными включениями. Возникает при низкой плотности тока или (и) низкой температуре раствора, а также при загрязнении электролита различными примесями.

Решение: Откорректировать температуру и плотность тока, электролит профильтровать, повысить кислотность раствора.

  1. Покрытие хрупкое и растрескивается – возникает при низкой температуре процесса, загрязнении раствора и низкой температуре никелирования, возможно поверхность деталей плохо подготовлена.

Решение: фильтрация электролита и повышение температуры. Контроль качества подготовки поверхности.

  1. Покрытие низкого качества на выступающих частях деталей (серое, шероховатое) – возникает при низкой температуре раствора или высокой плотности тока.

Решение: Повышение температуры (минимум до 180С), снижение плотности тока.

  1. Покрытие имеет желтоватый оттенок – возникает при низкой кислотности электролита.

Решение: Повысить кислотность.

  1. Никель не осаждается, на катоде обильно выделяется газ – возникает при высокой кислотности раствора.

Решение: Для снижения кислотности электролита добавить раствор едкого натра.

  1. Падение напряжения в процессе никелирования, сопровождающееся выделением хлора, аноды пассивируются – результат высокой анодной плотности тока

Решение: Очистить аноды, увеличить площадь их поверхности, добавить в раствор электролита хлоридов.

  1. Черный цвет никелевого покрытия – наличие в электролите цинка.

Решение: удалить цинк.

Снятие некачественных никелевых покрытий

Удаление некачественного слоя никеля можно проводить химическим или электрохимическим способом. Химическое растворение происходит в смеси 1 к 1 кислот – азотной и серной. Изделия помещают в емкость с кислотами и выдерживают до полного растворения слоя никеля. Электрохимический способ — это анодное растворение никеля в керамической ванне, в качестве электролита используется смесь серной кислоты (удельный вес 1,6-1,65) и глицерина 25 г/л. Анодное растворение происходит значительно быстрее химического растворения поэтому необходим постоянный контроль за процессом.

Контроль качества никелевых покрытий

Никелевые покрытия проходят контроль по следующим параметрам – по внешнему виду, по толщине слоя никеля, по прочности сцепления и пористости.

Визуальный контроль внешнего вида никелевого покрытия не отличается от контроля других покрытий. Поверхность изделия до полирования должна быть светло-матовой, ровной. Допускается наличие небольших царапин или шероховатости. Все обнаруженные визуально недостатки покрытия должны быть легко устранимы в процессе полирования.

Прочность сцепления никеля с поверхностью контролируется в самом процессе полирования. Для неполируемых поверхностей существует несколько простых методов проверки прочности сцепления – нанесение глубоких пересекающихся рисок (до поверхности основного металла), полирование до основного металла, многократный изгиб до излома.

Данная обзорная статья предназначена для ознакомления заказчика с процессом никелирования и помощи в принятии решения о нанесении на свои изделия того или иного типа покрытия. Администрация благодарит технолога участка гальваники Скворцова С. И. за предоставленные знания.

Возможно Вас заинтересуют статьи:

  • Серебрение в домашних условиях

    Серебрение — это процесс нанесения тонкого серебряного слоя на поверхность обрабатываемого изделия. Серебряное покрытие обладает высокими декоративными свойствами и в основном используется в...
  • Гальваника в домашних условиях

    В зависимости от требований, предъявляемых к покрываемым изделиям различают три вида гальванических покрытий – защитно-декоративные покрытия, применяемые для придания изделиям красивого внешнего...
  • Хромирование

    Предприятие оказывает услуги по хромированию деталей из любых марок сталей, алюминиевых сплавов и титана. Возможно хромирование деталей длиной до 1000 мм. и массой до 50 кг.
  • Меднение

    Предприятие оказывает услуги по меднению (омеднению) изделий из металла. Возможно гальваническое меднение изделий длиной до 1000 мм. и массой до 50 кг.

 

Вопросы по теме статьи Вы можете задать в комментариях. Для расчета стоимости гальванической обработки заполните предлагаемую форму. 

 

Добавить комментарий

Ваш E-Mail не будет опубликован

Защитный код
Обновить

Заявка на гальваническое покрытие

Заполните заявку на гальваническое покрытие

Для расчета цены необходим чертеж изделия

File size is too big!