Витяг нікелю з полірувальних ванн для нікелювання

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ВСТУП

При нанесенні декоративних хромових покриттів на деталь для захисту від корозії спочатку наносять шар нікелю. Для отримання гладкої і блискучої поверхні, необхідної для хромування, наносять ще один або кілька шарів нікелю. Цей процес проводять в так званих полірувальних ваннах, наповнених водним розчином нікелевих солей, що містять поліруючі добавки - сераорганіческіе з'єднання. Після нанесення шарів нікелю деталь промивають водою для видалення нікелюють розчину і проводять хромування. В результаті на полірований шар нікелю наноситься декоративний зовнішній шар хрому.

Глава 1. СУТНІСТЬ ПРОЦЕСУ Нікелювання

В основу процесу хімічного нікелювання покладена реакція відновлення нікелю з водних розчинів його солей гіпофосфітном натрію. Розчини можуть бути лужними і кислотними. У результаті утворюється блискуче або полублестящей нікелеве покриття. Структура його аморфна, що представляє собою сплав нікелю і фосфору. Плівка нікелю без термообробки слабо тримається на поверхні основного металу, хоча її твердість близька до твердості хромового покриття. Останнє пояснюється наявністю фосфору. Термічна обробка деталі з нікелевим покриттям, отриманим хімічним шляхом, в значній мірі збільшує зчеплення плівки нікелю з основним металом. Одночасно з цим росте і твердість нікелю, що досягає твердості хрому. Термічна обробка полягає в нагріві деталі з нікелевим покриттям до температури 350-500 ° і витримуванні її при цій температурі не менше 1 ч. При термічній обробці деяких загартованих сталевих деталей з нікелевим покриттям необхідно враховувати, при якій температурі ці деталі відпускалися, і не перевищувати її при термообробці. Це особливо стосується рибальських гачків. Хімічним шляхом можна покривати нікелем більшість металів, крім свинцю, олова, кадмію та їх сплавів. розглянемо переваги і недоліки лужних і кислотних розчинів хімічного нікелювання. Лужні розчини. Лужні розчини характеризуються стійкістю в роботі, майже повною відсутністю явища саморозряду, яке є миттєве випадання губчастої маси нікелю з розчину, що супроводжується викидом киплячій суміші з ванни, що може привести до серйозних опіків. Явище саморозряду настає при перегріві розчину. Регулювання температури при відсутності термометра ведуть за інтенсивністю виділення газу під час процесу. Якщо газовиділення з деталі не бурхливий, то можна бути впевненим, що саморозряду не буде. Твердість покриття з лужних розчинів приблизно на 15% нижче, ніж з кислотних. Корозійна стійкість покриттів нікелем з лужних розчинів нижче, ніж з кислотних. Кислотні розчини. Кислотні розчини також сильно схильні явищу саморозряду. Тому, працюючи з кислотними розчинами, необхідно обов'язково дотримуватися всі запобіжні заходи.

Нікелювання міді і сплавів.

Відполіровану і знежирену мідну (латунну, бронзову і т.д.) деталь перед никелированием декапируют. Після декапірованія деталь промивають в гарячій і холодній воді (торкатися руками деталі не можна) і підвішують у розчин для нікелювання. Тут є одна тонкість, і якщо її не виконати, процес осадження нікелю може не піти. Деталь повинна бути підвішена в розчин для нікелювання на алюмінієвій або залізної (сталевий) дроті; в крайньому випадку, при опусканні деталі в розчин її необхідно торкнутися залізним або алюмінієвим предметом. Ці "священнодійства" необхідні для того, щоб дати старт процесу нікелювання, так як мідь має порівняно низький електронегативний потенціал по відношенню до нікелю. Тільки приєднання або стосується деталі більш електронегативний металом (алюміній, залізо) дає старт процесу осадження нікелю на міді і її сплавах. Розчини для хімічного нікелювання міді і її сплавів: 1щ. Хлористий нікель - 40-50 г / л, хлористий амоній - 45-55 г / л, лимоннокислий натрій - 40-50 г / л, гіпофосфіт натрію-10-20 г / л. Температура розчину - 80-88 °, швидкість осадження - 8-10 мкм / год, 2. Сірчанокислий нікель - 28-30 г / л, оцтовокислий натрій - 10-12 г / л, гіпофосфіт натрію-8-10 г / л. Температура розчину - 90-92 °, швидкість осадження - 8-10 мкм / ч.

Приготування розчинів полягає в розчиненні всіх компонентів (крім гіпофосфіти натрію) і його нагріванні. Гіпофосфіт натрію вводять у розчин безпосередньо перед підвішуванням деталей. Такий порядок приготування розчинів стосується всіх рецептів для нікелювання. Розчин для нікелювання розводиться в будь емальованому посуді (миска, глибока сковорода, каструля і т. п.), яка не має пошкоджень на поверхні емалі. Від нікелювання посуд не псується. Можливий осад нікелю на стінках посуду легко видаляється азотною кислотою (50%-ний розчин). Майже для всіх риболовецьких приманок процес нікелювання ведуть більше 1 год для отримання плівки товщиною близько10 мкм (0,01 мм). Цього достатньо, щоб згодом полірувати плівку, не боячись протерти її до основного металу. Термообробка нікельованих мідних (латунних, бронзових і т. п.) деталей полягає в нагріві їх до температури 350-500 ° і витримуванні їх при такій температурі протягом 1 ч. Необхідно зазначити, що на повітрі при температурі вище 380 ° на поверхні нікелю з'являються кольори мінливості від золотисто-жовтого до фіолетового.

Нікелювання алюмінію і його сплавів.

Нікелювання алюмінію і його сплавів проводять після двократної цінкатной обробки. Цінкатную обробку алюмінієвих деталей проводять (після повної їх попередньої підготовки) в наступних розчинах. 1. Їдкий натр-250 г / л, окис цинку-55 г / л. Температура розчину - 20 ° C, час обробки - 3-5 с.

2. Їдкий натр-120 г / л, сірчанокислий цинк-40 г / л. Температура розчину-20 °, час обробки-1 ,5-2 мін.Отдельно в двох частинах води по 0,5 л розчиняють їдкий натр і сірчанокислий цинк. Потім обидва розчини зливають разом. Дюралюмінієві деталі цинку в розчин: Їдкий натр-10 г / л, окис цинку-5 г / л, сегнетова сіль-10 г / л. Температура розчину-20 ° C, час обробки-1-2 хв.

Дворазову цінкатную обробку деталей проводять наступним чином. Деталі цинку, потім затруює протягом 10-15 сек. в 15%-ном розчині азотної кислоти і після цього цинк вдруге. Після цинкування деталь відразу ж промивають в гарячій воді і підвішують у ванну (миску і т. п.) з одним із розчинів: 1. Хлористий нікель - 21 г / л, лимоннокислий натрій - 40 г / л, хлористий амоній-50 г / л, аміак (25%) -50 мл / л, гіпофосфіт натрію - 24 г / л. Температура розчину - 87-90 °, швидкість осадження-15-18 мкм / год 2. Хлористий нікель-21 г / л, оцтовокислий натрій - 10 г / л, гіпофосфіт натрію-24 г / л. Температура розчину - 88 - 90 °, швидкість осадження - 20-25 мкм / ч. 3. Сірчанокислий нікель-25 г / л, оцтовокислий натрій-10 г / л, гіпофосфіт натрію-20 г / л. Температура розчину-90-92 °, швидкість осадження - 12-15 мкм / ч. 4. Уксуснокислий нікель - 20-25 г / л, гліцин - 15-20 г / л, гіпофосфіт натрію - 25-30 г / л. Температура розчину - 95-98 ° C, швидкість осадження-18-24 мкм / ч. Робочі розчини для нікелювання алюмінію і його сплавів складають так само, як і для нікелювання міді та її сплавів. Термообробка нікельованих алюмінієвих деталей (і з його сплавів) має свою специфіку. Деталі ретельно промивають водою, занурюють в нагріте до температури 220-250 ° мінеральне машинне масло і витримують при цій температурі не менше 1 ч. Після термообробки деталі знежирюють органічними розчинниками.

Нікелювання сталі.

Поліровані і хімічно знежирені сталеві деталі промивають у гарячій і холодній воді, а потім декапируют. Декапировать деталі також промивають в обох водах і поміщають у ванну для нікелювання. Розчинів для нікелювання стали дуже багато, нижче наводяться найбільш перевірені і зарекомендували себе: 1щ. Хлористий нікель-30 г / л, аміак (25%) -50 г / л, лимоннокислий натрій-100 г / л, гіпофосфіт натрію-10 г / л. Температура розчину-90 °, швидкість осадження-6-7 мкм / год, якість покриття - полублестящей. 2щ. Хлористий нікель - 45 г / л, хлористий амоній - 45 г / л, лимоннокислий натрій - 45 г / л, гіпофосфіт натрію - 20 г / л. Температура розчину - 90е, швидкість осадження - 5-8 мкм / год, якість покриття - полублестящей. 3. Сірчанокислий нікель - 20 г / л, оцтовокислий натрій - 8 г / л. гіпофосфіт натрію - 20 г / л. Температура розчину - 90-92 °, швидкість осадження 15 мкм / год, якість покриття - блискуче.

4. Сірчанокислий нікель - 30 г / л, оцтовокислий натрій - 10 г / л, хромовокіслий свинець-10 г / л, гіпофосфіт натрію-10 г / л. Температура розчину-90 °, швидкість осадження 15 мкм / год, якість покриття-блискуче, якісне. 5. Хлористий нікель - 30 г / л, оксіацетат натрію - 50 г / л. гіпофосфіт натрію-10 г / л. Температура розчину-95 °, швидкість осадження - 20-25 мкм / год, якість покриття - блискуче.

При термічній обробці нікелевого покриття на сталі треба знати хоча б приблизно температуру відпустки тієї чи іншої деталі. Її обробляють при температурі не вище температури відпустки. Гачки, пружини і т. п., що часто зустрічаються в практиці рибалки, зазвичай відпускають при температурі 300-350 °. Тому термообробку їх після нікелювання проводять при температурі 300 ° протягом 2-3 год (це можна робити в духовці газової плити). При покритті стали нікелем дуже важливо ліквідувати пори в плівці нікелю, а вони завжди є. В іншому випадку за короткий термін іржа зруйнує нікелеве покриття. Один з методів полягає в наступному. Нікелеве покриття протирають кашкою з окису магнію, замішаного на воді, і деталь відразу ж декапируют в 50%-ном розчині соляної кислоти протягом 1-2 хв. При іншому методі сталь рекомендується двічі покривати нікелем. Після нанесення звичайним порядком першого шару деталь затруює в 50%-ном розчині азотної кислоти протягом 3-5 с, ретельно промивають у гарячій і холодній воді і покривають нікелем вдруге. Причому покриття другим шаром нікелю обов'язково ведуть з так званого виснаженого розчину, тобто такого, в якому вже нікельовані велику кількість деталей. Більш ефективний третій метод закриття пір в нікелевому покритті. Суть його полягає в тому, що нікельовану деталь відразу після термообробки охолоджують до 120-150 ° і опускають в старий, долгостоявщій риб'ячий жир (не вітамінізований!), Нагрітий до 80-100 °. У риб'ячому жирі деталь витримують 1-2 год, після чого його надлишки видаляють ганчіркою. Просоченим жиром деталей дають полежати в теплому місці 10-12 діб. Оброблені таким чином рибальські гачки тривалий час не іржавіють навіть у морській воді. При хімічному нікелювання можливі деякі неполадки в ході процесу. Це стосується нікелювання всіх металів. Слабке газовиділення по всій поверхні деталі є першою ознакою малої концентрації в розчині гіпофосфіти натрію, і, отже, його необхідно додати в розчин. Просвітлення розчину (нормальний розчин синього кольору) свідчить про зниження кількості хлорного (сірчанокислого) нікелю. Бурхливий газовиділення на стінках посудини і відкладення на них нікелю (темно-сірий наліт) пояснюється місцевим перегрівом стінок посудини. Щоб уникнути цього явища, розчин нагрівають поступово. Між посудиною і вогнем бажано помістити якусь металеву прокладку (коло). Сірий або темний шар нікелю на деталі утворюється при низькій концентрації третя складові (компонент), тобто солей, які присутні в розчині, крім хлористого (сірчанокислого) нікелю і гіпофосфіти натрію. При поганій підготовці поверхні деталі можуть з'явитися здуття і відшарування плівки нікелю. І нарешті, може бути й таке. Розчин складено правильно, а процес не йде. Це вірна ознака того, що в розчин солі потрапили інших металів. У цьому випадку роблять новий розчин, виключаючи попадання будь-яких сторонніх солей металів. Нікелеве покриття можна пасивувати, після чого воно тривалий час не тьмяніє.

Нікелювання деталей

Нікелювання застосовується в машинобудуванні, приладобудуванні н інших галузях промисловості. Нікелем покривають деталі зі сталі і кольорових металів для захисту їх від корозії, декоративної обробки, підвищення опору механічного зносу. Завдяки високій корозійній стійкості в розчинах лугів нікелеві покриття застосовують для захисту хімічних апаратів від лужних розчинів. У харчовій промисловості нікель може заміняти олов'яні покриття. В оптичній промисловості набув поширення процес чорного нікелювання. При електрохімічному осадженні нікелю на катоді протікають два основні процеси: Ni2 + + 2e-→ Ni і 2Н + + 2е-→ Н2. В результаті розряду іонів водню концентрація їх в прікатодном шарі знижується, тобто електроліт защелачівающего. При цьому можуть утворюватися основні солі нікелю, які впливають на структуру н механічні властивості нікелевого покриття. Виділення водню викликає також піттінг - явище, при якому бульбашки водню, затримуючись на поверхні катода, перешкоджають розряду іонів нікелю в цих місцях. На покритті утворюються ямки і осад втрачає декоративний вигляд. У боротьбі з питтингов застосовують речовини, які знижують поверхневий натяг на межі метал - розчин.

При анодному розчиненні нікель легко пасивується. При пасивації анодів в електроліті зменшується концентрація іонів нікелю і швидко зростає концентрація іонів водню, що призводить до падіння виходу по струму і погіршення якості опадів. Для попередження пасивування анодів в електроліти нікелювання вводять активатори. Такими активаторами є іони хлору, які вводять в електроліт у вигляді хлористого нікелю або хлористого натрію.

Сірчанокислі електроліти нікелювання

Сірчанокислі електроліти нікелювання набули найбільшого поширення. Ці електроліти стійкі в роботі, при правильній експлуатації вони можуть використовуватися протягом кількох років без заміни. Склад деяких електролітів і режими нікелювання:

Склад

Електроліт № 1

Електроліт № 2

Електроліт № 3

Нікель сірчанокислий

140-200

280-300

400-420

Натрій сірчанокислий

50-70

-

-

Магній сірчанокислий

30-50

50-60

-

Кислота борна

25-30

25-40

25-40

Натрій хлористий

5-10

5-10

-

Натрій фтористий

-

-

2-3

Температура, ° C

15-25

30-40

50-60

Щільність струму. А/дм2

0,5-0,8

2-4

5-10

pH

5,0-5,5

3-5

2-3

Сірчанокислий натрій і сірчанокислий магній вводять в електроліт для підвищення електропровідності розчину. Провідність розчинів натрію вище, але в присутності сірчанокислого магнію виходять більш світлі, м'які і легко поліровані опади. Нікелевий електроліт дуже чутливий навіть до невеликих змін кислотності. Для підтримки величини рН в необхідних межах необхідно застосовувати буферні з'єднання. В якості такого з'єднання, що перешкоджає швидкому зміни кислотності електроліту, застосовують борну кислоту.

Для полегшення розчинення анодів у ванну вводять хлористі солі натрію. Для приготування сірчанокислих електролітів нікелювання необхідно розчинити в окремих ємностях в гарячій воді всі компоненти. Після відстоювання розчини фільтрують в робочу ванну. Розчини перемішують, перевіряють рН електроліту і при необхідності корегують 3%-ним розчином їдкого натру або 5%-іим розчином сірчаної кислоти. Потім електроліт доводять водою до необхідного обсягу. При наявності домішок необхідно перед початком експлуатації електроліту зробити її опрацювання, так як нікелеві електроліти надзвичайно чутливі до сторонніх домішок як органічним, так і неорганічних. Дефекти при експлуатації електроліту блискучого нікелювання і способи їх усунення наведені в Таблиці 1.

Таблиця 1 - Дефекти при експлуатації сірчанокислих електролітів нікелювання і способи їх усунення

Дефект

Причина дефекту

Спосіб усунення

Нікель не осідає. Рясне виділення водню

Низьке значення рН

Відкоригувати рН 3%-іим розчином їдкого натра

Часткове покриття нікелем

Погане знежирення деталей

Поліпшити підготовку


Неправильне розташування анодів

Рівномірно розподілити аноди


Деталі взаємно екранують один одного

Змінити розташування деталей в ванні

Покриття має сірий колір

Наявність в електроліті солей міді

Очистити електроліт від міді

Крихке, розтріскуються покриття

Забруднення електроліту органічними сполуками

Обробити електроліт активованим вугіллям та опрацювати струмом


Наявність домішок заліза

Очистити електроліт від заліза


Низьке значення рН

Відкоригувати рН

Освіта питтинга

Забруднення електроліту органічними сполуками

Опрацювати електроліт


Низьке призначення рН

Відкоригувати рН


Слабке перемішування

Посилити перемішування

Поява чорних або коричневих смуг на покритті

Наявність домішок цинку

Очистити електроліт від цинку

Освіта дендритів на кромках деталей

Висока щільність струму

Знизити щільність струму


Надмірно тривалий процес нікелювання

Ввести проміжний подслой міді або зменшити час електролізу

Аноди покриті коричневою або чорною плівкою

Висока анодна щільність струму

Збільшити поверхню анодів


Мала концентрація хлористого натрію

Додати 2-3 г / л хлористого натрію

При нікелювання застосовують гарячекатані аноди, а також непассівірующіеся аноди. Застосовують також аноди у формі пластинок (карток), які завантажують в зачохлені титанові кошика. Карткові аноди сприяють рівномірному розчиненню нікелю. Щоб уникнути забруднення електроліту анодним шламом нікелеві аноди слід укладати в чохли з тканини, які попередньо обробляють 2-10%-ним розчином соляної кислоти.

Ставлення анодної поверхні до катодного при електролізі 2: 1. Нікелювання дрібних деталей здійснюють в дзвонових і барабанних ваннах. При нікелювання в дзвонових ваннах застосовують підвищений вміст хлористих солей в електроліті для запобігання пасивації анодів, яка може виникати через невідповідність поверхні анодів і катодів, внаслідок чого концентрація нікелю в електроліті знижується і зменшується значення рН. Воно може досягти таких меж, при яких взагалі припиняється осадження нікелю. Недоліком при роботі в дзвонах і барабанах є також великий винесення електроліту з деталями з ванн. Питомі норми втрат при цьому складають від 220 до 370 мл/м2.

Електроліти блискучого нікелювання

Для захисно-декоративної обробки деталей широко застосовують блискучі і дзеркальні нікелеві покриття, одержувані безпосередньо з електролітів з блескообразующімі добавками. Склад електроліту і режим нікелювання:

Нікель сірчанокислий - 280-300 г / л Нікель хлористий - 50-60 г / л Кислота борна - 25-40 г / л Сахарин 1-2 г / л 1,4-бутіндіол - 0,15-0,18 мл / л фталимидом 0,02-0,04 г / л рН = 4-4,8 Температура = 50-60 ° С Щільність струму = 3-8 А/дм2

Для отримання блискучих нікелевих покриттів використовують також електроліти з іншими блескообразующімі добавками: хлораміну Б, пропаргілового спирту, бензосульфаміда та ін

При нанесенні блискучого покриття необхідно інтенсивне перемішування електроліту стисненим повітрям бажано у поєднанні з хитанням катодних штанг, а також безперервна фільтрація електроліту, Електроліт готують таким чином. У дистильованої або деіонізованої гарячої (80-90 ° С) воді розчиняють при перемішуванні сірчанокислий і хлористий нікель, борну кислоту. Доведений водою до робочого об'єму електроліт піддають хімічній і селективної очищення. Для видалення міді та цинку електроліт підкисляють сірчаною кислотою до рН 2-3 завішують катоди великої площі з рифленої сталі і опрацьовують електроліт протягом доби при температурі 50-60 ° С, перемішуючи стисненим повітрям. Щільність струму 0,1-0,3 А/дм2. Потім рН розчину доводять до 5,0-5,5, після чого в нього вводять перманганат калію (2 г / л) або 30%-ний розчин перекису водню (2 мл / л).

Розчин перемішується протягом 30 хв, додають 3 г / л активованого вугілля, обробленого сірчаної кислотою, і перемішують електроліт 3-4 за допомогою стиснутого повітря. Розчин відстоюється 7-12 годин, потім фільтрується в робочу ванну.

В очищений електроліт вводять блескообразователі: сахарин і 1,4-бутіндіол безпосередньо, фталимидом - попередньо розчинивши в невеликій кількості електроліту, підігрітого до 70-80 ° С. Доводять рН до необхідного значення і приступають до роботи. Витрата блескообразователей при коригуванні електроліту становить: сахарин 0,01-0,012 г / (А • год); 1,4-бутнндіол (35%-ний розчин) 0,7-0,8 мл / (А • год); фталимидом 0,003 -0,005 г / (А • год). Дефекти при експлуатації електроліту блискучого нікелювання і способи їх усунення наведені в Таблиці 2.

Таблиця 2 - Дефекти при експлуатації електроліту блискучого нікелювання і способи їх усунення

Дефект

Причина дефекту

Спосіб усунення

Недостатній блиск покриття

Мала концентрація блескообразователей

Ввести блескообразователі


Не витримується задана щільність струму і рН

Відрегулювати щільність струму і рН

Темний колір покриття та / або темні плями

В електроліті є домішки важких металів

Провести селективну очистку електроліту при низькій щільності струму

Піттінг

Наявність в електроліті домішок заліза

Очистити електроліт і ввести антіпіттінговую добавку


Недостатнє перемішування

Збільшити повітряне перемішування


Низька температура електроліту

Підвищити температуру електроліту

Тендітні опади

Забруднення електроліту органічними сполуками

Очистити електроліт активованим вугіллям


Знижений вміст 1,4-бутіндіола

Ввести добавку 1,4-бутіндіола

Хімічне нікелювання

Поряд з електролітичним никелированием широко застосовують процес хімічного нікелювання, заснований на відновленні нікелю з водних розчинів за допомогою хімічного відновника. Як відновлювача використовують гіпофосфіт натрію.

Хімічне нікелювання застосовують для покриття нікелем деталей будь-якої конфігурації. Хімічно відновлений нікель має високу корозійну стійкість, великий твердістю і зносостійкістю, які можуть бути значно підвищені при термічній обробці (після 10-15 хв нагрівання при температурі 400 ° С твердість хімічно осадженої нікелю підвищується до 8000 МПа). При цьому зростає і міцність зчеплення. Нікелеві покриття, відновлені гіпофосфіти, містять до 15% фосфору. Відновлення нікелю гіпофосфіти протікає по реакції NiCl2 + NaH2PO2 + H2O → NaH2PO3 + 2HCl + Ni.

Одночасно відбувається гідроліз гппофосфіта натрію. Ступінь корисного використання гппофосфіта приймають близько 40%. Відновлення нікелю з його солей гіпофосфіти мимовільно начхати тільки на металах групи заліза, які каталізують цей процес. Для покриття інших каталітично неактивних металів (наприклад, міді, латуні) необхідний контакт цих металів в розчині з алюмінієм або іншими більш електронегативними, ніж нікель, металами. Для цієї мети використовують активування поверхні обробкою в розчині хлористого паладію (0,1-0,5 г / л) протягом 10-60 с. На деяких металах, таких, як свинець, олово, цинк, кадмій, нікелеве покриття не утворюється навіть при використанні методою контактування та активування. Хімічне осадження нікелю можливо як з лужних, так і з кислих розчинів. Лужні розчини характеризуються високою стабільністю і простотою коригування.

Покриття, отримані в кислих розчинах, відрізняються меншою пористістю, ніж з лужних розчинів (при товщині вище 12 мкм покриття практично безпористі). З кислих розчинів хімічного нікелювання рекомендується наступний склад (г / л) і режим нікелювання:

Нікель сірчанокислий - 20-30 г / л Натрій уксуснокислий - 10-20 г / л Натрію гіпофосфіт - 20-25 г / л тіосечовини 0,03 г / л Кислота оцтова (крижана) - 6-10 мл / л рН = 4, 3-5,0 Температура = 85-95 ° С Швидкість осадження = 10-15 мкм / год

Хімічне нікелювання здійснюють у скляних, фарфорових або залізних емальованих ваннах. Як матеріал підвісок застосовують вуглецеву сталь.

Останнім часом хімічним шляхом наносять покриття сплаву нікель-бор з використанням як відновника борсодержащих сполук - борогідріда натрію і діметілбората, які мають більш високу відновної здатністю в порівнянні з гіпофосфіти. Отримані покриття сплавом нікель-бор мають високу зносостійкість і твердість.

Глава 2. ВИТЯГ НІКЕЛЮ З Полірувальні ВАНН для нікелювання

При нанесенні декоративних хромових покриттів на деталь для захисту від корозії спочатку наносять шар нікелю. Для отримання гладкої і блискучої поверхні, необхідної для хромування, наносять ще один або кілька шарів нікелю. Цей процес проводять в так званих полірувальних ваннах, наповнених водним розчином нікелевих солей, що містять поліруючі добавки - сераорганіческіе з'єднання. Після нанесення шарів нікелю деталь промивають водою для видалення нікелюють розчину і проводять хромування. В результаті на полірований шар нікелю наноситься декоративний зовнішній шар хрому.

При проведенні звичайного процесу нанесення електропокритій в ваннах з розчинами нікелевих солей, таких як хлорид і сульфат нікелю, в реактор доводиться періодично вводити додаткові кількості цих солей, особливо в полуполіровальние ванни. Це пов'язано з тим, що при перенесенні деталей з однієї ванни в іншу і на стадію промивання перед хромуванням деяка кількість розчину несеться разом з деталями і витікає. Ця частина нікелевого розчину, а також розчин, який залишається в промивної води в гальваностегії зазвичай не регенерується. Ці розчини також не можуть бути використані в полуполіровальних ваннах, тому що вони містять таку кількість сірки (з поліруючих добавок), яке значно знижує корозійну стійкість нікелевого покриття. Таким чином, промивні води процесів гальваностегії видаляються у вигляді відходів, зазвичай після відповідної попередньої обробки. Необхідність обробки стічних вод, а також виникають втрати нікелевих солей призводять до збільшення вартості процесу.

Процес вилучення нікелю був розроблений Л.С. Райт мл., Він дозволяє витягувати нікеліровальний розчин з промивних воді метою повторного використання як у полуполіровальних, так і в полірувальних нікелевих ваннах. Він дозволяє спростити, а в ряді випадків і виключити обробку стічних вод, що виводяться з системи. При цьому також зменшується кількість поліруючих добавок при нікелювання і знижується кількість електроенергії, необхідне для нанесення покриття. В результаті процес покриття стає більш економічним і простим і забезпечує більш високу якість наносимого хромового покриття.

Процес включає стадії додавання кислоти до промивним водам, пропускання одержуваної суміші через вугільний фільтр для видалення поліруючих добавок і зниження вмісту сірки і повернення відфільтрованого розчину для повторного використання в полуполіровальной і полировальной нікелевих ваннах.

Схема процесу представлена ​​на рис. 1. Процес проводять в апараті 1, пов'язаному з відділенням нікелювання 2. До складу відділення нікелювання входять полуполіровальная ванна 3, полірувальна ванна 4 і три промивних резервуара 5, 6 і 7; кожна деталь послідовно проходить через всі ці резервуари. Аноди в ваннах 3 та 4 на схемі не показані. Нікеліровальний розчин, що буря з ванн 3 та 4 разом з деталями, змивається водою в промивних резервуарах 5, 6 до 7.

При цьому вода, що стікає з резервуару 7, потрапляє в резервуар 6, а вода з резервуару 6 стікає в резервуар 5. Апарат 1 складається з резервуара 10, в який насосом 9 по трубопроводу 8 подається частина водного промивного розчину з резервуару 5. У резервуар 10 додається кислота і отримана суміш пропускається через фільтр для уловлювання твердих часток 12 і вугільний фільтр 11; циркуляція здійснюється по трубопроводу 14 з допомогою насоса 13. Відфільтровані кислі промивні води подаються насосом 15 через трубопровід 16 з вентилями 17 і 18 назад в нікеліровальние ванни 3 і 4.

Бажано, щоб промивні води з резервуаром 5 подавалися в резервуар 10 насосом 9 безперервно або через певні інтервали зі швидкістю рівною швидкості надходження в резервуар 5 нікелевого розчину з ванн 3 та 4 і швидкості подачі розчину з резервуару 6. У цьому випадку забезпечується практично постійний рівень промивної рідини в резервуарі 5.

Бажано, щоб відфільтровані кислі промивні води подавалися з резервуару 10 в нікеліровальние ванни 3 і 4 насосом 15 через вентилі 17 і 18 безперервно або через певні інтервали зі швидкістю рівною швидкості виведення нікеліровального розчину з ванн 3 та 4. У цьому випадку рівень рідини в ваннах 3 та 4 буде залишатися практично постійним, а хімічний склад і величина рН розчину будуть практично однаковими протягом всього процесу.

Рис. 1 - Схема процесу виділення та повторного використання нікелюють розчинів з полірувальних ванн, що буря з деталями

Для кращого фільтрування суміші промивних вод і кислоти з резервуару 10 переважно, щоб суміш реціркуліровалась насосом 13 через фільтри 11 і 12 зі значно більшою швидкістю, ніж швидкість видалення суміші з резервуару насосом. У результаті цього суміш перед поверненням у ванни 3 та 4 може кілька разів пройти через фільтри 11 і 12.

У разі необхідності можна використовувати пристрій для автоматичної підтримки постійного значення рН в резервуарі 10 шляхом додавання невеликих кількостей кислоти. Фільтр 12 представляє собою паперовий фільтр або спеціальний патрон фірми «Самміт Сайентифик оф Резерфорд, Нио Джерсі». Фільтри 17 виконаний з активованого вугілля; наприклад може бути використаний імпрегніро-ний фільтр з активованого вугілля «Карбо Клір» перетином 25 см, що містить ~ 115 г вугілля. Цей фільтр також проводиться вищезгаданої фірмою.

Ванни 3 і 4 заповнюються звичайними нікеліровальнимі розчинами, що містять 300-550 г / л хлориду і сульфату нікелю і 30-40 г / л борної кислоти. Величина рН розчину має становити 2-5, переважно 3-4. Процес зазвичай проводять при температурі 21-82 ° С, переважно при 55-65 ° С. Для підвищення корозійної стійкості покриття в розчині в полуполіровальной ванні низький вміст сірки і зазвичай не міститься органічних поліруючих добавок.

У полировальной ванні в розчині містяться різні поліруючі добавки, які є органічними речовинами, щонайменше частина з яких містить сірку. У результаті цього вміст сірки тут значно вища, ніж у полуполіровальной ванні. Деякі з поліруючих добавок описані в патенті США 3 288574 і в наведених у ньому посиланнях. Кислий водний розчин в промивних резервуарах 5, 6 і 7 має величину рН = 1,5-5-2,5 і температуру 15-30 ° С.

Промисловість випускає готові суміші для нікеліровальних ванн, які дозволяють успішно проводити процес. У процесі роботи частина водної суміші виводиться з промивного резервуар 5 насосом 9 з малою швидкістю і подається в резервуар 10, де її змішують з соляною або сірчаною кислотою в кількостях, достатніх для підтримки величини рН суміші ~ 3,0, переважно 2,0-2 , 5. Суміш з резервуара 10 циркулює насосом 13 через фільтри 11 і 12, проходячи через них кілька разів і повертаючись в резервуар 10. На фільтрі 12 відбувається видалення твердих частинок, а на фільтрі / / абсорбція органічних поліруючих добавок. Після фільтрування очищений розчин може бути повернутий як в полуполіровальную, так і в полірувальну ванни 3 і 4. У разі необхідності в полуполіровальную ванну 3 додають солі нікелю, а в ванну 4 поліруючі добавки.

Описаний спосіб дозволяє наносити на металеві або пластмасові вироби напівполірований шар нікелю товщиною 0,012 мм і полірований шар нікелю товщиною 0,075 мм. Процес досить продуктивний. При площі покриття на кожному виробі ~ 1,8 м2 за годину обробляється ~ 100 виробів. Розчин в полуполіровальной ванні містить 240 г / л NiS04, 45 г / л NiCl2 і 53 г / л борної кислоти, рН = 3,2. Розчин в полировальной ванні містить ~ 240 г / л NiS04, 75 г / л NiCla і 53 г / л борної кислоти, рН ~ 3,6. Температура нікеліровальних ванн складає ~ 63 ° С, а температура на першій стадії промивання ~ 27 ° С.

Потенціал, що подається на виріб у полуполіровальной ванні становить 7 В, щільність струму ~ 450 А/м2. У полировальной ванні також подається потенціал 7 В, а щільність струму складає ~ 560 А/м2. Суміш з першого промивного резервуара безперервно подається в резервуар 10 зі швидкістю ~ 750 л / год, циркулює через фільтри 12 л 11 з такою ж швидкістю і після фільтрування направляється в полуполіровальную ванну ЗСО швидкістю ~ 280 л / год і в полірувальну ванну зі швидкістю ~ 115 л / ч. Місткість резервуару 10 складає ~ 11 500 л. У резервуар подається достатня кількість кислоти для підтримки величини рН = 1,5 - ^ 2,5, в середньому ~ 2,0.

Цей спосіб дозволяє значно знизити витрати на обробку в результаті значного зниження кількості никельсодержащих відходів, що використовуються нікелевих солей та полірування добавок, а також витрат на обробку стічних вод. Даний спосіб робить економічно доцільне збільшення концентрації нікелевих солей в нікеліровальних розчинах, що дозволяє підвищити якість нікелювання, зменшити кількість поліруючих добавок і знизити витрату енергії при тій же товщині нікелевого покриття.

У результаті подачі суміші зі станції фільтрування в нікеліровальние ванни маленькими порціями через невеликі проміжки часу в значній мірі усуваються коливання в хімічному складі і величиною рН нікеліровальних розчинів, що робить процес покриття більш надійним і підвищує якість нікельованих виробів.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Афанасьєва Є.І., Скобелєв В.М. "Джерела світла і пускорегулююча апаратура: Підручник для технікумів", 2-е вид., Перераб., М.: Вища школа, 1986, 270 с.

  2. Боленок В.Є. "Виробництво електроосвітлювальних приладів: Підручник для технікумів", М.: Енергоіздат, 1981, 303 с.

  3. Денисов В.П. "Виробництво електричних джерел світла", М: Енергія, 1975, 488 с.

  4. Денисов В.П., Мельников Ю.Ф. "Технологія і обладнання виробництва електричних джерел світла: Підручник для технікумів", М: Енергія, 1983, 384 с.

  5. Пляскін П.В. та ін "Основи конструювання електричних джерел світла", М: Вища школа, 1983, 360 с.

  6. Чуркіна Н.І., Літюшкін В.В., Сивко А.П. "Основи технології електричних джерел світла" / під заг. ред. Приткова А.А., Саранськ: Мордовські книжкове видавництво, 2003, 344 с.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Контрольна робота
79.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Конструктивний розрахунок ванн
Нікелювання
Нікелювання і хромування
Основні характеристики твердих абразивно-полірувальних матеріалів
Зварювання нікелю
Технологія утилізації нікелю та марганцю у виробництві синтетичних алмазів
Виявлення впливу вуглецю на міжатомну взаємодію сплавів на основі заліза і нікелю
Огляд методів очищення стічних вод від міді ванадію нікелю та марганцю
Витяг кадмію з колошникового пилу
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru