Сірчанокислий нікель отримання в домашніх умовах. Нікелювання хімічне

Нікелювання виробів із металів дозволяє не тільки захистити їх поверхні від корозії, а й створити на них блискуче покриття. Такі вироби широко застосовуються при виготовленні сантехніки, автомобільних запчастин, медичних інструментів тощо. У зв'язку з цим багато людей запитують, чи можна виконати нікелювання сталі в домашніх умовах?

Технологія нікелювання металів

Нікелювання здійснюється шляхом нанесення на металевий предмет тонкого шару нікелевого покриття. Покрити нікелем можна вироби з різних металів, таких як:

• сталь;
• мідь;
• титан;
• алюміній.

Існують метали, які не можна нікелювати:

• олово;
• свинець;
• кадмій;
• сурма.

Нікельове покриття забезпечує захист виробу від впливу вологи та різних агресивних речовин. Часто його наносять як шар-основу перед хромуванням деталей. Після нанесення тонкої плівки нікелю, напилення зі срібла, золота та інших металів тримаються міцніше.

У домашніх умовах застосовуються способи, які потребують використання спеціалізованого устаткування. Завдяки цьому, нікелювання сталі, міді, алюмінію в побутових умовах є практично кожній людині. Щоб отримати рівномірне покриття, необхідно заздалегідь підготувати деталь.

Як підготувати виріб до нікелювання?

Підготовка виробу є досить трудомістким процесом. Слід повністю виключити наявність корозії, окислень тощо. Підготовка проводиться у кілька етапів.

Обробка піскоструминним апаратом

Даний вид обробки можна виконувати як спеціалізованим піскоструминним апаратом, і саморобним. Під час обробки потрібно постаратися прибрати якнайбільше сторонніх нашарувань з поверхні заготівлі. Особливу увагуслід звернути на важкодоступні місця. Вони мають бути очищені так само, як і інші ділянки поверхні.

Шліфування

Щоб нікелеве покриття вийшло рівномірним, необхідно максимально вирівняти поверхню. Шліфування дозволяє очистити предмет від оксидної плівки. Для виконання цього етапу використовується наждачний папір, а також різні інструментита пристрої, призначені для шліфування.

Порада:не варто нехтувати шліфуванням заготовок, неправильна підготовкаможе призвести до відшарування покриття.

Усунення жирових забруднень

Після того, як процес шліфування закінчений, слід змити забруднення, що утворилися, під проточною водою. Потім потрібно провести знежирення заготовки. Для цього можна використовувати як готові, так саморобні розчинники. Після нанесення розчинника деталь потрібно промити ще раз водою і ретельно просушити.

Увага:при виборі розчинника необхідно враховувати ступінь його на метал, з якого виконано виріб. Забороняється застосовувати знежирювальні розчини, що вступають у хімічну реакцію з поверхнею.

Уповільнення

Нікелювання виробу краще проводити з попереднім зменшенням заготівлі. Цей етап не є обов'язковим, але нікелювання сталі та інших металів буде якіснішим, якщо покриття наноситься на тонкий шар міді.

Для уповільнення деталі необхідно помістити її у скляну ємність з водним електролітом, що складається з мідного купоросу та сірчаної кислоти. Предмет підвішується на дроті таким чином, щоб він не торкався стінок та дна ємності. По обидва боки від заготовки розміщуються мідні пластини, які є електродами. Після цього до електродів та заготівлі підключається джерело постійного струму. Ступінь сповільнення прямо залежить від часу проведення процесу.

Способи нанесення нікелевого покриття

Нікелювання виробу в домашніх умовах можна виконати двома способами: хімічним та електролітичним.

Електролітичний метод

Нанесення покриття з використанням електроліту називається гальванічним нікелюванням. Спочатку потрібно підготувати водний розчин(Електроліт). Для цього необхідні такі компоненти:

• сірчанокислий нікель- 70 г;
• сірчанокислий магній- 15 г;
• кухонна сіль- 2.5 г;
• сірчанокислий натрій- 25 г;
• Борна кислота- 10г;
• вода- 500г.

Кожен із компонентів потрібно окремо розчинити у воді та профільтрувати. Отримані розчини змішують та заливають у скляну ємність. Для гальванічного нікелювання посудину з електролітом поміщають нікелеві електроди. Щоб покриття на заготівлі було рівномірним, з усіх боків встановлюють щонайменше два електроди.

Підготовлену заготовку поміщають у посудину між електродами таким чином, щоб вона не торкалася стін та дна ємності. Електроди з'єднують між собою мідними провідниками і підключають до плюсового контакту джерела постійного струму. Струмопровідний провід підключають до мінусового виведення.

У процесі нікелювання напруга живлення не повинна перевищувати 6 Вольт. Слід контролювати щільність струму, вона має перевищувати 1,2 А. Процес займає близько 30–40 хвилин. Після закінчення, предмет потрібно промити проточною водою і ретельно просушити. Нанесене покриття має вийти матовим та гладким. Щоб поверхня виробу набула блиску, потрібно виконати її полірування.

Хімічний метод

Нікелювання сталі та інших металів хімічним способом відрізняється від гальванічного міцністю покриття. За допомогою хімічного нікелювання можна легко нанести речовину навіть на важкодоступні місця.

В емальований посуд наливають воду і розчиняють у ній бурштиново-кислий натрій та хлористий нікель. Потім розчин нагрівають до 90 градусів. По досягненню необхідної температури додається гіпофосфіт натрію. Виріб акуратно підвішується над ємністю із розчином. Кількість рідини розраховується виходячи з того, що в 1 літрі розчину можна покрити поверхню площею 2дм2.

Нікелювання контролюється візуально: коли деталь рівномірно покриється плівкою, процес завершується. Після закінчення, деталь потрібно промити в розчині, виготовленому з води і не великої кількостікрейди. Після цього здійснюють сушіння та полірування деталі.

Як збільшити термін служби покриття?

Отримане покриття має структуру пористу. Тому метал виробу схильний до корозії. Щоб знизити ризик її виникнення, шар нікелю покривають мастилами. Після їх нанесення предмет занурюють у ємність з риб'ячим жиром. Через 24 години його надлишки прибирають за допомогою розчинника.

Якщо виріб має великі габарити, і завантажити його в ємність неможливо, його поверхню просто натирають риб'ячим жиром. Цю процедуру потрібно проводити двічі, з часом близько 12 годин. Через 48 годин після обробки залишки жиру слід видалити.

Виконати нікелювання сталі у домашніх умовах можна двома способами. Цей процес є нескладним, але потребує ретельної підготовки та граничної акуратності при виконанні. Необхідно придбати якісні компоненти для приготування розчину, заздалегідь підготувати робочу зону, ємності, інструменти та пристрої.

У процесі роботи важливо дотримуватися заходів безпеки: захистити очі та шкірні покриви від влучення хімічних речовин, забезпечити достатню вентиляцію приміщення, запобігти можливості займання суміші та електричної установки.

Нікель є металом підгрупи заліза, який отримав в гальванотехніці найбільше широке застосування.

У порівнянні з мідненням, латунуванням, сріблом та ін. нікелювання отримало промислове застосуваннязначно пізніше, але вже з кінця XIX століття цей процес став найпоширенішим методом «упорядкування» поверхні металевих виробів. Лише двадцяті роки поточного століття широке застосування отримав інший процес - хромування, який, здавалося, витіснити нікелювання. Однак обидва ці процеси - нікелювання та хромування для захисно-декоративних цілей застосовуються комбіновано, тобто вироби спершу нікелюють і потім покривають тонким шаром хрому (десяті частки мікрона). Роль нікелевого покриття при цьому не применшується, а до нього пред'являються підвищені вимоги.

Широке поширення нікелювання в гальванотехніці пояснюється цінними фізико-хімічними властивостями електролітично обложеного нікелю. Хоча в ряді напруг нікель стоїть вище водню, внаслідок сильно вираженої схильності до пасивування, проте він виявляється досить стійким проти атмосферного повітря, лугів та деяких кислот. По відношенню до заліза нікель має менший електронегативний потенціал, отже, основний метал - залізо - захищається нікелем від корозії лише за відсутності пір у покритті.

Нікелеві покриття, отримані з розчинів простих солей, мають дуже тонку структуру, і так як водночас електролітичний нікель чудово приймає полірування, покриття можуть бути доведені до дзеркального блиску. Ця обставина дозволяє широко застосовувати нікелеві покриття для декоративних цілей. При введенні в електроліт блискоутворювачів вдається отримувати у шарах достатньої товщиниблискучі нікелеві покриття без полірування. Структура нормальних нікелевих опадів є надзвичайно тонкою, і її важко виявити навіть при сильному збільшенні.

Найчастіше при нікелюванні переслідують дві мети: захист основного металу від корозії та декоративне оздобленняповерхні. Такі покриття широко застосовують для зовнішніх частин автомобілів, велосипедів, різних апаратів, приладів, хірургічних інструментів, предметів домашнього вжитку тощо.

З електрохімічної точки зору, нікель може бути охарактеризований як представник металів групи заліза. У сильнокислому середовищі осадження цих металів взагалі неможливе – на катоді виділяється майже один водень. Мало того, навіть у розчинах, близьких до нейтральних, зміна рН впливає на вихід струму та властивості металевих опадів.

Явище відшаровування осаду, найбільше властиве нікелю, також сильно пов'язане з кислотністю середовища. Звідси і витікає найперша турбота про дотримання належної кислотності та регулювання її при нікелюванні, так само як вибір належної температури для правильного ведення процесу.

Перші електроліти для нікелювання готували на основі подвійної солі NiSO 4 (NH 4) 2 SO 4 ·6H 2 O. Ці електроліти були вперше досліджені та розроблені професором Гарвардського університету Ісааком Адамсом в 1866 р. У порівнянні з сучасними високопродуктивними електролітами з високою концентрацією електроліти з подвійною сіллю допускають щільність струму, що не перевищує 0,3-0,4 А/дм 2 . Розчинність подвійної нікелевої солі за кімнатної температури не перевищує 60-90 г/л, у той час як семиводний сульфат нікелю при кімнатній температурі розчиняється в кількості 270-300 г/л. Вміст металевого нікелю у подвійній солі 14,87%, а у простій (сірчанокислій) солі 20,9%.

Процес нікелювання дуже чутливий до домішок в електроліті та в анодах. Цілком очевидно, що малорозчинну у воді сіль легше звільнити в процесі кристалізації та промивки від шкідливих домішок, наприклад сульфатів міді, заліза, цинку та ін, ніж більш розчинну просту сіль. Значною мірою з цієї причини електроліти на основі подвійної солі мали домінуюче застосування у другій половині ХІХ і на початку ХХ століття.

Борна кислота, яка в даний час розглядається як дуже суттєвий компонент для буферування електроліту нікелювання та електролітичного рафінування нікелю, була вперше запропонована в наприкінці XIX- на початку XX ст.

Хлориди було запропоновано для активування нікелевих анодів на початку XX століття. На даний час у патентній та журнальній літературі запропоновано велику різноманітність електролітів і режимів для нікелювання, мабуть, більше, ніж за будь-яким іншим процесом електроосадження металів. Однак без перебільшення можна сказати, що більшість сучасних електролітів для нікелювання є різновидом запропонованого в 1913 р. професором Вісконзінського університету Уоттсом на підставі детального дослідження впливу окремих компонентів і режиму електроліту. Дещо пізніше в результаті удосконалення їм було встановлено, що в концентрованих по нікелю електролітах, при підвищеній температурі та інтенсивному перемішуванні (1000 об/хв) можна отримувати задовільні в товстих шарах нікелеві покриття при щільності струму, що перевищує 100 А/дм 2 форми). Ці електроліти складаються з трьох основних компонентів: сульфату нікелю, хлориду нікелю та борної кислоти. Принципово можлива заміна хлориду нікелю натрію хлоридом, але, за деякими даними, така заміна дещо знижує допустиму катодну щільність струму (можливо через зменшення загальної концентрації нікелю в електроліті). Електроліт Уоттса має наступний склад, г/л:
240 - 340 NiSO 4 · 7H 2 O, 30-60 NiCl 2 · 6H 2 O, 30 - 40 H 3 ВO 3 .

З інших електролітів, які в Останнім часомвсе більше привертають до себе увагу дослідників і знаходять промислове застосування, слід назвати фторборатні, що дозволяють застосовувати підвищену щільність струму і сульфаматні, що забезпечують можливість отримання нікелевих покриттів з меншими внутрішніми напругами.

На початку тридцятих років поточного століття, і особливо після Другої світової війни, увага дослідників була прикута до розробки таких блискоутворювачів, які дозволяють отримувати блискучі нікелеві покриття в шарах достатньої товщини не тільки на відполірованій до блиску поверхні основного металу, а й на матовій поверхні.

Розряд іонів нікелю, як і інших металів підгрупи заліза, супроводжується значною хімічною поляризацією і виділення цих металів на катоді починається при значеннях потенціалів, які набагато негативніші за відповідні стандартні потенціали.

З'ясування причин цієї підвищеної поляризації присвячено багато досліджень і було запропоновано кілька пояснень, що далеко не збігаються. За одними даними, катодна поляризація при електроосадженні металів групи заліза різко виражена лише в момент початку виділення їх, при подальшому підвищенні щільності струму потенціали змінюються незначно. З підвищенням температури катодна поляризація (у момент початку виділення) різко знижується. Так, в момент початку виділення нікелю при температурі 15 ° С катодна поляризація дорівнює 0,33, а при 95 ° С 0,05 В; для заліза катодна поляризація знижується з 0,22 при 15° до нуля при 70°, а для кобальту з 0,25 при 15° до 0,05 при 95°.

Високу катодну поляризацію в момент початку виділення металів групи заліза пояснювали виділенням цих металів у метастабільній формі та необхідністю витрати додаткової енергії для переходу їх у стійкий стан. Таке пояснення не є загальновизнаним, є й інші погляди на причини великої катодної поляризації, при якій відбувається виділення металів групи заліза, та пов'язану з поляризацією дрібнокристалічної структури.

Інші послідовники приписували особливу роль водневій плівці, що утворюється в результаті спільного розряду іонів водню, що ускладнює процес агрегації дрібних кристалів і призводить до утворення дрібнодисперсних опадів металів групи заліза, а також залужування прикатодного шару і пов'язаним з цим випаданням колоїдних гідроокис з металами та ускладнювати зростання кристалів.

Деякі виходили з того, що велика поляризація металів групи заліза пов'язана з великою енергієюактивації при розряді сильно гідратованих іонів, розрахунки інших показали, що енергія дегідратації металів групи заліза приблизно така сама, як енергія дегідратації таких двовалентних іонів металів як мідь, цинк, кадмій, розряд іонів яких протікає з незначною катодною поляризацією, приблизно в 10 разів ніж при електроосадженні заліза, кобальту, нікелю. Підвищену поляризацію металів групи заліза пояснили і пояснюють зараз адсорбцією чужорідних частинок; поляризація помітно знижувалася при безперервному зачистці катодної поверхні.

Цим не вичерпується огляд різних поглядів причини підвищеної поляризації при електроосадженні металів групи заліза. Можна, однак, прийняти, що за винятком області малих концентрацій та високих густин струму, кінетика цих процесів може бути описана рівнянням теорії уповільненого розряду.

Внаслідок великої катодної поляризації при порівняно невеликому перенапрузі водню процеси електроосадження металів групи заліза надзвичайно чутливі до концентрації іонів водню в електроліті та до температури. Допустима катодна щільність струму тим вище, чим вище температура і концентрація іонів водню (чим нижче водневий показник).

Нікелювання - це процес нанесення на металеву поверхню дуже тонкого шару нікелю.

Товщина нікелевого шару, залежно від поставленого завдання, розмірів деталі та її подальшого використання, знаходиться в діапазоні від 0,8 до 55 мкм.

Нікелеве чорне напилення захищає металевий предмет від руйнівної дії зовнішнього середовища – окислення, корозії та реакції із сіллю, лугом та кислотою.

Предметами, яким може бути потрібний такий захист, є:

• металеві вироби, що будуть на відкритому повітрі;
• кузовні деталі автотехніки та мототехніки, у тому числі і з алюмінію;
• медичне та стоматологічне обладнання;
• вироби, які мають тривалий контакт із водою;
• декоративне металева огорожа, У тому числі і з алюмінію;
• предмети, що піддаються контакту з сильнодіючими хімічними речовинами та інше.

Як можна помітити, технологія різного нікелювання застосовується не тільки в промисловості, а чорне цілком може знадобитися в домашніх умовах своїми руками.

Розглянемо основні методи нанесення захисного шару своїми руками в домашніх умовах, метали, що дозволяють наносити нікель, тонкощі та особливості кожного процесу.

На практиці застосовуються два способи нанесення нікелевого шару – електролітичний та хімічний.

Не вивчатимемо тонкощі промислового процесу, а опишемо проведення в домашніх умовах.

Технологію нанесення нікелевого шару представлено на відео.

Електролітичне нікелювання

Перед електролітичним нікелюванням (інше його ще називають гальванічним) потрібно виконати електрохімічне міднення деталі або заготівлі.

Є два методи, що включають гальванічне — із зануренням у розчин електроліту та без занурення.

У першому випадку предмет з металу ретельно обробляється. наждачним папером, з нього видаляється оксидна плівка, проводиться промивка спочатку в теплій водідля видалення розчинника, а потім у содовому розчині і знову у воді.

У скляну ємність помістіть два анода з міді та деталь, зафіксувавши її дротом між пластинами анодів.

Електрохімічне міднення в домашніх умовах будемо виробляти за допомогою електроліту, що складається з води з включенням 20% мідного купоросу і 2% сірчаної кислоти.

Через півгодини обробки струмом на деталі буде тонкий шар міді, а чим довше вироблятиметься електрохімічне міднення, тим товщим буде шар.

Якщо деталь велика або відсутні відповідні скляні ємності, можна використовувати електрохімічне міднення без занурення в електроліт.

Для цього робимо пензлик із міді (можна застосувати багатожильний мідний дріт, звичайно, знявши ізоляцію тільки на кінцях), яку приєднуємо до плюс джерела струму і фіксуємо за допомогою дерев'яної палички.

Зачищену знежирену пластинку з металу покладемо в досить широку скляну ємність, заллємо розчином електроліту (можна взяти насичений мідний купорос) і приєднаємо до мінусу джерела струму.

Тепер мачаємо пензлик в електроліт і проводимо біля поверхні деталі. Важлива постійна наявність розчину на мідному пензлику.

Через деякий час ви помітите, що на поверхні деталі, що обробляється, з'явився мідний шар. Чим товщі буде нанесено покриття з міді, тим менше часу залишиться.

Так, наприклад, на 1 кв.см при одношаровому нанесенні міді буде кілька десятків наскрізних пір, а при тришаровому їх практично не буде.

Досягніть потрібної товщиниміді і можна приступати до наступного етапу.

Нанесення нікелевого шару (гальванічне) проводиться аналогічно до процесу міднення з зануренням в електроліт.

Так, деталь, підвішена на проводці, та нікелеві аноди опускаються в електроліт, дроти від анодів підключаються до плюсу, а дріт від деталі – до мінуса.

• Сірчанокислий нікель, натрій і магній у пропорціях 14:5:3, 0,5% кухонної соліта 2% борної кислоти;
• 30% сульфату нікелю, 4% хлориду нікелю та 3% борної кислоти.

Сухі суміш заливаємо одним літром нейтральної води, ретельно перемішуємо і при необхідності позбавляється від осаду, що випав, і застосовуємо як електроліт при електролітичному нікелюванні.

Гальванічне достатньо проводити протягом півгодинної дії постійного струму з потужністю 5,8-6 В.

В результаті обробки струмом через електроліт ми отримаємо нерівномірний матовий шар сірого кольору. Щоб вирівняти його, предмет із металу необхідно акуратно зачистити та провести полірування.

Ця технологія не може бути застосована для деталей з шорстким покриттям або мають вузькі та глибокі отвори.

У цьому випадку потрібно використовувати хімічний методнікелювання або чорніння деталей.

Технологія чорніння полягає в тому, що на метал наноситься проміжне покриття з нікелю або цинку, а зверху деталь покривається тонким, не більше 2мкм, чорне покриття з нікелю.

Декоративна металева огорожа, зроблена з деталей з чорним нікелюванням, добре зберігатиметься і гарно виглядатиме.

У деяких випадках потрібно провести нікелювання та хромування.

Метод хімічного нікелювання

Технологія хімічного нікелювання деталей полягає в тому, що заготовку із металу занурюють у киплячий розчин на певний термін, за який на її поверхню осідають частинки нікелю.

Електрохімічна дія відсутня, струм не знадобиться.

Технологія спрямована на отримання міцного зчеплення нікелевого шару з металом (особлива якість зчеплення поверхні та нанесеного шару спостерігається при нікелюванні сталі та заліза).

Хімічне нікелювання різних деталей можна проводити в умовах гаража або невеликої майстерні.

Розглянемо покроково:

• В емальованому посуді змішують сухі реактиви та заливають їх водою;
• Доводять отриману рідку суміш до кипіння і тоді доливають гіпофосфіт натрію;
• Занурюють у ємність з рідиною заготівлю так, щоб вона не торкалася країв та дна. Фактично знадобиться установка хімічного нікелювання, яку можна зробити самостійно з емальованого таза відповідного розміру та діелектричного кронштейна, на який підвішуватиметься заготівля;
• Залежно від застосовуваного розчину, кипіння має тривати від години до трьох;
• Заготівлю дістають і промивають водою, що містить погашене вапно, після чого можна зробити полірування.

Всі склади для хімічного нікелювання деталей будуть обов'язково містити нікель хлористий або сірчанокислий, натрію гіпофосфіт різної кислотностіі якусь із кислот.

Технологія передбачає обробку 20 кв.см поверхні одного літра розчину.

Кислими складами роблять нанесення нікелевого шару на чорні метали, а лужні краще підійдуть для нержавіючої сталі.

Деякі тонкощі:

• Нікелева плівка, нанесена на метал без міднення, має слабке зчеплення з поверхнею. Для його поліпшення можна застосувати термічну обробку, витримавши заготівлю за температури вище 450 градусів;
• Нагрівати до цієї температури загартовані вироби не можна, при нагріванні до 350-400 градусів вони втрачатимуть твердість. Ця проблема вирішується тривалішим витримуванням, але при температурі в діапазоні 250-300ºС;
• При нанесенні нікелевого шару на громіздкі деталі виникає необхідність перемішування розчину, що призводить до потреби проводити постійну фільтрацію. Це основна складність при проведенні процесу не в промислових умовах.

Аналогічно, але із застосуванням іншого складу, можна покрити деталі шаром срібла. Срібло часто застосовується для рибальських снастей з метою запобігти потьмянінню гачків і блешень.

Технологія нанесення срібла нескладна і відрізняється від нікелювання складом електроліту, часом і температурою робочого розчину (для отримання рівного шару срібла потрібен склад, підігрітий до 90 градусів).

Розчини срібла можна приготувати із води, ляпісу аптечного та 10% сольового розчину.

Осад срібла, що випав, промити і змішати з 2% гіпосульфітом, профільтрувати, додати крейдяний пил і розмішуючи, домогтися сметаноподібного стану.

Цією сумішшю можна натирати метал до утворення на ньому шару срібла.

Зберігання цього розчину допускається протягом кількох діб, розчин срібла, що допускає тривале - до півроку зберігання, можна приготувати таким чином: 15 г ляпісу, 55 г лимонної кислоти(годиться кулінарна) та 30 г хлористого амонію.

Усі компоненти розтираються у пил і змішуються. Порошок для срібла зберігається в сухому вигляді.

Для роботи мокрою серветкою торкніться суміші і розітріть її по поверхні, що обробляється.

Напилення срібла наноситься на очищену деталь, але готувати її спеціальним способом не потрібно.

Наведені способи нанесення нікелю та срібла на металеві деталі легко повторити самостійно в домашніх умовах.

Іноді можна зіткнутися з необхідністю нікелювання алюмінію. Нікелювання алюмінію процес досить дорогий та ненадійний. Електроліт для нікелювання алюмінію коштує досить дорого, але часто йде бульбашками.

Проблема в нікелюванні алюмінію в домашніх умовах полягає в слабкій адгезії - блискучий нікель "рве" покриття.

Для хімічного нікелювання алюмінію підійде такий склад:

1. Нікель сірчанокислий - 20г/л;
2. Натрій оцтовокислий - 10г/л;
3. Натрій фосфорноватистокислий - 25г/л;
4. Тіомочевина, розчин концентрацією 1 г/л – 3 мл;
5. Фтористий натрій – 0,4 г/л;
6. Оцтова кислота - 9мл

Властивість нікелю створювати на своїй поверхні тонку оксидну плівку, стійку до дії кислот та лугів, дозволяє використовувати її для антикорозійного захисту металів.

Основний метод, що застосовується в промисловості - гальванічне нікелюванняАле воно вимагає наявності досить складного обладнання і передбачає роботу з кислотами та лугами, пари яких виділяються під час роботи і можуть сильно нашкодити здоров'ю людини. Для покриття сталі, алюмінію, латуні, бронзи та інших металів може бути застосовано хімічний спосібТак як він простий у використанні, і цей процес можна проводити в домашніх умовах.

На сьогоднішній день існує два основних методи покриття металевих деталей нікелем: гальванічне та хімічне. Перший метод вимагає наявності джерела постійного струму – електролітичної ванни з електродами та великої кількості хімічних реактивів. Другий спосіб набагато простіший. Для його проведення потрібна наявність мірного посуду та емальованої ємності для нагрівання реактивів. Незважаючи на всю простоту, це досить складний процес, який вимагає великої уваги і дотримання правил безпеки. По можливості проводите реакції в приміщенні, що добре провітрюється. Ідеальним варіантомбуде обладнання робочого місця витяжкою, в жодному разі не з'єднаною із загальнобудинковою вентиляцією. Під час роботи користуйтеся захисними окулярами, не залишайте ємність із реактивами без нагляду.

Покриття металевих деталей нікелем

Основні стадії добутку хімічного нікелювання такі:

1. Для того, щоб нікель покрив поверхню тонким і рівномірним шаром, виріб попередньо шліфують і полірують.
2. Знежирення. Оскільки навіть найтонша плівка жиру на поверхні виробу, що обробляється, може викликати нерівномірний розподіл нікелю по площі деталі, останню знежирюють в спеціальному розчині, Що складається з 25-35 г/л NaOH або KOH, 30-60 г кальцинованої соди та 5-10 г рідкого скла.
3. Деталь або виріб, який необхідно покрити нікелем, промивають у воді, після чого на 0,5-1 хвилину занурюють у 5% HCl розчин. Даний крок робиться для того, щоб видалити з поверхні металу тонкий шар оксидів, який значно знижуватиме адгезію між матеріалами. Після протруювання деталь знову промивають у воді, потім негайно переносять у ємність із розчином для покриття нікелем.

Власне нікелювання виробляють за допомогою кип'ятіння металевого виробуу спеціальному розчині, який готують наступним чином:

• беруть воду (бажано - дистильовану) з розрахунку 300 мл/дм 2 площі поверхні деталі, включаючи як внутрішню, так і зовнішню;
• воду нагрівають до 60°С, після чого розчиняють у ній 30 г хлористого нікелю (NiCl 2) та 10 г оцтовокислого натрію (CH 3 COONa) на 1 л води;
• температуру піднімають до 80°З додають 15 г гіпосульфіту натрію, потім в ємність з розчином занурюють оброблювану деталь.

Кип'ятіння металевого виробу

Після занурення деталі розчин нагрівають до 90-95°С і підтримують температуру на такому рівні протягом всього процесу нікелювання. Якщо ви побачили, що кількість розчину сильно зменшилася, можна додати до нього попередньо нагріту дистильовану воду. Кип'ятіння повинне проходити не менше 1-2 годин. Іноді для отримання багатошарового покриття вироби з металу піддають серії коротких (20-30 хвилин) кип'ятінь, після кожного з яких деталь дістають з розчину, промивають і висушують. Це дозволяє отримати шар нікелю з 3-4 прошарків, які сумарно мають більшу щільність і якість, ніж одинарний шар тієї ж потужності.

Особливість покриття сталевих виробів у тому, що нікель осідає мимоволі внаслідок каталітичного впливу заліза. Для осадження захисного шару кольорових металах використовується інший склад.

2

Хімічне нікелювання кольорових металів дозволяє створювати захисну плівкуна поверхні латуні, міді та бронзи. Для цього деталь спочатку знежирюють розчином, склад якого вказаний у першому способі, причому знімати оксидну плівку з металу необов'язково. Розчин для нікелювання готують наступним чином: в емальовану ємність наливають 10% розчин хлористого цинку (ZnCl 2), який більш відомий під назвою « паяльна кислота». До нього потроху додають сірчанокислий нікель (NiSO 4) до такої концентрації, при якій розчин забарвлюється в зелений колір. Склад доводять до кипіння, після чого занурюють деталь у нього на 1,5-2 години. Після того як реакція закінчиться, виріб дістають з розчину і поміщають у ємність з крейдою водою (готується способом додавання 50-70 г крейди в порошку 1 літр води), а потім промивається.

Розчин сірчанокислого нікелю

Нікелювання алюмінію проходить за схожою технологією, але склад розчину трохи інший:

• 20 г сірчанокислого нікелю;
• 10 г натрію оцтовокислого;
• 25 г натрію фосфорноватистокислого;
• 3 мл тіомочевини концентрацією 1 г/л;
• 0,4 г фтористого натрію;
• 9 мл оцтової кислоти.

Обробка деталей з алюмінію

Перед обробкою виробу з алюмінію занурюють розчин каустичної соди, концентрацією 10-15%, і нагрітому до температури 60-70°С. При цьому відбувається бурхлива реакція з виділенням водню, бульбашки якого очищають поверхню від оксидів та забруднення. Залежно від ступеня забрудненості, деталі витримують в розчині, що очищає, від 15-20 секунд до 1-2 хвилин, після чого промивають у проточній воді і занурюють в нікелюючий розчин.

3

Внаслідок нікелювання значно підвищуються фізико-механічні та декоративні властивостіметалеві вироби. Нікель має сріблясто-білий колір, на повітрі швидко покривається непомітною людському оку плівкою оксидів, які практично не змінюють його. зовнішнього вигляду, але при цьому надійно захищають від подальшого окислення та реакцій з агресивним середовищем. Нікелювання використовується для захисту сталей, бронзи, латуні, алюмінію, міді та інших матеріалів.

Захист металевих виробів від окиснення

Є катодним захистом. Це означає, що при пошкодженні цілісності покриття метал починає реагувати з зовнішнім середовищем. Для підвищення механічних властивостейзахисного шару, потрібно наносити його, точно дотримуючись технології та послідовності дій. Нікель, нанесений на поверхню зі слідами забруднення та іржі, з великою кількістю нерівностей, може почати спучуватися та відшаровуватись у процесі експлуатації.

Вироби, покриті нікелем, майже ні в чому не поступаються хромованим – мають схожий блиск та твердість. При великих розмірахємностей для хімічної реакціїнікелем можна покривати великі деталі, наприклад, автомобільні диски.

4

Нікелювання надає металу гарного блискучого вигляду, високої корозійної стійкості і підвищує твердість поверхні. Деталі, покриті нікелем, можна використовувати для прикраси стовпів огорожі, якщо така передбачає проект ділянки. Гарно виглядають і мають тривалий термін експлуатації різні металовироби - кріпильні болти, скоби, елементи. меблевої фурнітури. Вони можуть бути використані в умовах підвищеної вологості, температури та навантаження - у місцях, де сталь швидко іржавіє та втрачає властивості.

Хімічне нікелювання можна зробити власноруч, в умовах гаража, що добре провітрюється, або майстерні.

Красиві блискучі вигляд поверхні

Небажано робити описані технологічні операціїна кухні, оскільки випаровування будь-яких хімічних речовин можуть бути небезпечними для здоров'я.

Покриття нікелем за допомогою хімічних реактивів не потребує високих енерговитрат, на відміну від гальванічного, але дозволяє отримати досить якісне, блискуче та тверде покриття.

Нікелювання в домашніх умовах – процес нескладний. Після його проведення металева поверхнястає захищеною від корозії на тривалий час. Матеріал застосовується у машинобудівному виробництві, у сфері харчової промисловості, в оптичному виробництві.

Конструктивні елементи із чорних або кольорових металів захищені від корозії та менше піддаються зносу. Якщо у складі розчину нікелю є фосфор, то поверхнева плівка стає міцнішою і показник твердості наближається до хромованої поверхні.

Про процес виконання

Нікелювання – затребувана частина технології та вдале рішеннядля покриття обробленого виробу. На деталь наноситься тонкий шар рідкого нікелю, що регулюється товщиною в межах від 0,8 мкм до 0,55 мікрометрів. Нікелювання металу також виконує функцію декоративного покриття.

Цей процес забезпечить формування міцної плівки, що сприяє, у свою чергу, захисту виробу від лугів та кислот, атмосферних проявів. Для випуску сантехнічної продукції покриття труб, кранів, перехідників та інших деталей ідеальне рішення.

Захист від зовнішніх впливівцим методом рекомендується виконувати для:

1. Виробів з металу, експлуатація яких передбачається просто неба.
2. Кузови автомобільних засобів.
3. Інструментів та обладнання, яким оснащені стоматологічні клініки.
4. Металеві деталі, якщо їх експлуатація планується у водному середовищі.
5. Сталевих або алюмінієвих конструкційвиконують функції огорожі.
6. Виробів, під час експлуатації яких буде взаємодія з хімічними середовищами.

Усього практикується кілька унікальних методів виконання робіт. Вони знайшли застосування і у виробництві, і у побуті. За будь-якого розкладу цікавить процес проведення цієї роботи в особистих майстернях, адже не потрібно виконувати складних технологічних операцій.

До цих методів відносять:

• хімічне нікелювання;
• електролітичне нанесення покриття.

Параметри гальванічних покриттів:

Критерій оцінки	Вид покриття виробу
	гальванічне	хімічне
Необхідна температура для плавлення матеріалу	1450 0 С	890 0 С
Межа питомого опір матеріалу, ОМ х м	Приблизно 8,5*10 -5	Приблизно 60*10-5
Сприйнятливість до створення магнетизму	37	4
Твердість за шкалою Віккерса	250	550
Показник поздовжньої деформації у %	Від 10 до 30	Від 3 до 6
Характеристика міцності під час зчеплення з поверхнею матеріалу	Від 35 до 45	Від 35 до 50

Проведення роботи

Нанесення на оброблювану поверхню тонкої плівки матеріалу сприяє створенню блиску та захисту від перепаду температур та агресивних впливів зовнішніх середовищ.

Перед безпосереднім виконанням завдання метал слід ретельно підготувати, щоб зчеплення нікелю з поверхневим шаром було ґрунтовним.

Технологія підготовки полягає в:

1. Обробка наждачним дрібнозернистим папером.
2. Протирає поверхню щіткою і жорсткою щетиною або металевим дротом.
3. Промивання водою.
4. Знежирення у розчині кальцинованої соди.
5. Промивання чистою водоюще раз.

Так як поверхня, оброблена нікелем, часто швидко втрачає властивість відбивати світло і тьмяніє, то проводиться її хромування. Це покриття забезпечує надійність під час експлуатації виробу.

Склад, який використовується при нанесенні на сталеву поверхню, забезпечує катодний захист матеріалу. Тому нікелювання сталі гарантує надійність під час експлуатації виробу. Якщо поверхня частково не захищена шарами нікелю, то незабаром проявиться іржа, а шар нікелю, що затвердів, поступово відшаровуватиметься. Метал рекомендує покривати товстим покриттям нікелю.

Покриття можна наносити на мідні та залізні поверхні або сплави на їх основі. Титан або вольфрам та інші метали також можна обробити нікелем. Покривати такі матеріали, як свинець, вісмут, олово чи кадмій не рекомендується. Перед тим як наносити покриття на сталеву поверхню, останню слід обробити тонким мідним шаром.

Електролітичне нікелювання

Його називають гальванічне нікелювання. Цей метод вважається недорогим, тому він найчастіше застосовується. Покриття виходять пористими і безпосередньо залежать від підготовки основи та товщини шару захисного покриття. Щоб дана роботабула зроблена з належною якістю, слід зменшити відсоток прояву пір. Для цих цілей застосовується попереднє зменшення деталі або нанесення багатошаровим покриттям.

Електрохімічне нікелювання основ проводиться за такими етапами:

• Електроліт нікелювання готується за описаною схемою. Для цього на 200 мл води потрібно підготувати 60 г сульфату нікелю, 7 г хлориду нікелю, 6 г борної кислоти. Усі компоненти ретельно розвести у воді у призначеній ємності. Щоб покрити сталеву або мідну поверхню, слід використовувати аноди з нікелю, що опускаються безпосередньо в електроліт.
• Далі деталь закріпити на дроті і помістити між пластинками з нікелю, а дроти, що проходять він, нікелевих пластинок потрібно з'єднати. Підключення деталей здійснюється до негативного електричного заряду, А тяганина до позитивного.
• Після цього слід підключення реостата і мікроамперметра до ланцюга регулювання джерела струму. Щоб забезпечити таку дію, необхідно вибрати джерела струму з показником напруги не більше 6 В. Дія сили струму на виріб повинна тривати не більше 20 хвилин.
• Після цього виріб потрібно помити і просушити. В результаті вийшло матове сірувате покриття.
• Для забезпечення блиску необхідно провести полірування поверхневого шару.

При всіх позитивні якостіВиробництва цієї операції, є істотний недолік, про який необхідно пам'ятати. При електролітичній обробці металевого виробу покриття виходить нерівномірним, тобто не заповнюються раковини, а в місцях виступаючих шорсткостей нікелювальний шар стікає.

Хімічний спосіб

Цей метод вважається дорогим щодо електролітичного. Виходить досить міцна і тонка основа нанесеного шару.

Нікелювання деталей проводиться наступним чином:

1. Береться 10% розчин цинку хлористого і розводиться невеликими порціями в розчині сірчанокислого нікелю до отримання яскраво-зеленого відтінку.
2. Далі використовуючи посуд з порцеляни, отриману суміш слід нагріти до закипання. Не треба лякатися, що вийде каламут, це жодним чином не вплине на якість запланованих робіт.
3. Для нікелювання слід опустити в киплячий розчин деталь, попередньо очищену від пилу та знежирену содовим розчином.
4. Процес кипіння повинен тривати не менше години, але в міру випаровування рідини в ємність необхідно потроху додавати дистильовану воду. Якщо насичений зелений колір світлішатиме, то це означає, що необхідно додати невелику частину сірчанокислого нікелю.
5. Після проходження часу кипіння слід вийняти деталь і промити у воді з розчиненою в ній крейдою.
6. Ретельно висушити на свіжому повітрі.

Вироби з чорного металу, покриті цим методом, виходять міцними і надійними при експлуатації.

Аналіз хімічного нанесення захисного шару показує, що процес, що відбувається, лежить в основі відновлення нікелю з соляної рідини за допомогою натрію гіпофосфіту та інших елементів. Розчини можуть бути як лужними, і кислими.

Призначення кислотних складів найкраще підходить для обробки кольорових або чорних металів. Луги призначені для нанесення на нержавіючі поверхні.

Кислота провокує зниження розряду зі збільшенням температури, але поверхню виходить із меншим показником шорсткості. При застосуванні такого складу забезпечується гарне зчеплення покриття із поверхнею.

Склад розчину на основі води для покриття нікелем, що використовується для всіх металів. Можна застосовувати не тільки дистильовану воду, а й конденсат, що утворився в холодильнику. Хімічні реактиви краще використовувати чисті з літерою "Ч" на упаковці.

Для отримання розчину спочатку всі інгредієнти розводять у воді, а потім додається гіпофосфіт натрію. Одного літра розчину вистачає для нікелювання площі поверхні 10х10 см2.

Про чорне покриття

Чорне нікелювання одночасно має дві мети:

• декоративність покриття;
• спеціалізоване призначення.

При цьому недостатньо забезпечуються властивості захисту металу, на підставі цього висновку слід наносити проміжні шари цинку, кадмію або нікелю. При цьому сталь потрібно оцинкувати, а кольорові метали нікелювати. Товщина покриття досить товста до 2 мкм, тому воно крихке. Для ванн із вмістом нікелевого розчину додається значна кількість роданіду та цинку.

Склад – близько 50% елемента нікелю, а в частині, що залишилася, міститься вуглець, цинк, азот і сірка.

Нікелювання алюмінію або сталевих конструкційпроводиться приготуванням ванн з розчиненням всіх компонентів, з подальшим фільтруванням. З борною кислотою, як правило, виникають проблеми при її розчиненні, але її можна розвести окремо у воді при температурі до 700С. Насичене нікелювання цим кольором прямо пропорційно показнику щільності струму, що подається.

Про ванни для нікелювання

У домашніх майстернях для ванн нікелювання використовується три складові: сульфат, борна кислота та хлорид. Сульфат - відіграє роль джерела утворення іонів нікелю. Для функціонування анодів з нікелю істотно впливає хлорид, при цьому відсоток концентрації не враховується.

Якщо у ванні недостатньо хлориду, то виділення нікелю невелике, знижується показник вихідного струму, і якість отриманого покриття бажає кращого.

Аноди розчиняються майже повному обсязі для протікання процесу покриття алюмінієвих чи мідних виробів. Хлорид сприяють збільшенню провідності ванн при великих концентраціях цинку. Розчин борної кислоти забезпечує нормальний рівень кислотності.

Відео: хімічне нікелювання.

Про хромування пластику

Хромування пластику в домашніх умовах проводиться таким чином:

1. Щоб покрити пластмасу, необхідно приєднати конструктивні елементичи деталі до трансформатора.
2. Взяти пензлик, приєднаний теж до трансформатора і залити електролітом.
3. На попередньо підготовлену поверхню нанести шар електроліту, рухів і вгору-вниз.
4. При необхідності нанесення шару необхідно повторити.

Щоб добре ліг шар покриття, повторювати процес слід не менше 30 разів.

Поверхню пластмасових деталей після обробки необхідно просушити та промити водою. Хромування поверхонь буде виглядати привабливо, якщо натерти виріб шматком повсті, так покриттю буде надано блиску.

Не завжди вдається хромування виробів із пластику, тому перевага надається розчинам на нікелі.

Хромування пластмасових виробів досить трудомістке і витратне, наприклад, вартість трансформатор чимала. Так що найкращим рішеннямбуде звернення до спеціалізованої організації.

При виконанні будь-якої з робіт з покриття виробів відбуваються хімічні процеси, тому довідник хіміка 21 стане в нагоді.