Осаждение никелевых покрытий из электролитов
Процесс предварительной подготовки образцов для никелирования. Состав электролитов, использованных для осаждения никелевых покрытий. Свойства мелкодисперсного диоксида кремния. Оценка внешнего вида никелевых покрытий после коррозионных испытаний.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.06.2018 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Осаждение никелевых покрытий из электролитов
П.П. Строкач, Н.П. Яловая, В.А. Халецкий, С.В. Басов, Э.А. Тур
Брест, БрГТУ
Химическое никелирование основано на восстановлении ионов никеля до металла в соответствующих растворах. Основным преимуществом химического никелирования является возможность нанесения равномерного осадка на сложнопрофилированные изделия.
Для химического никелирования можно применять кислые и щелочные растворы, причем первые, как правило, обладают повышенной производительностью (до 30 мкм/ч).
Предварительная подготовка образцов для никелирования включает обезжиривание и травление. Основными трудностями, которые препятствуют широкому применению химического никелирования, являются: изменение состава электролита во времени, в результате чего уменьшается концентрация ионов никеля, накопление слаборастворимых продуктов восстановления никеля и выпадение их в осадок, что приводит к снижению скорости восстановления никеля вплоть до полного прекращения процесса. По этой причине хорошие по качеству химические никелевые покрытия получают только из свежеприготовленных растворов электролитов.
Микротвердость покрытий, полученных химическим никелированием, колеблется в пределах 400-600 кг/мм2. Отпуск химических никелевых покрытий при температуре 350-400єС способствует повышению твердости осадка до 900-1000 кг/мм2. Износостойкость таких покрытий конкурирует с износостойкостью электролитического хрома.
Таблица 1 - Состав электролитов, использованных для осаждения никелевых покрытий
|
Компонент |
Электролит № 1 |
Электролит № 2 |
|
|
NiSO46H2O, г/л |
250 |
75 |
|
|
NiCl26H2O, г/л |
40 |
- |
|
|
H3BO3, г/л |
40 |
20 |
|
|
Na2SO4, г/л |
- |
100 |
|
|
NH4Cl, г/л |
- |
20 |
Нами были проведены исследования по осаждению никелевых покрытий из электролитов, составы которых приведены в таблице 1.
Осаждение никеля на алюминиевые подложки осуществляли без нанесения предварительных промежуточных цинковых слоёв.
Качество покрытия в значительной степени определяется предварительной подготовкой основания. Подготовка поверхности алюминия осуществлялась предварительной обработкой поверхности в 10%-ном растворе гидроксида натрия при температуре 60°С в течение 15 с. При этом происходит травление поверхности алюминия с бурным выделением пузырьков водорода, очищающих металл от поверхностных загрязнений. После этого подложки немедленно промывали в холодной дистиллированной воде и осветляли в 15%-ном растворе азотной кислоты при температуре 20°С. Для сравнения осаждение покрытий осуществляли на образцы с минимальной обработкой поверхности (4%-ный раствор NaOH при 20°С в течение 10 сс последующим промыванием в дистиллированной воде).
Осаждение покрытий осуществляли при температуре 60°С, плотность тока составляла 0,2 А/дм2. Для предотвращения питтинга подложки периодически встряхивали.
Дополнительно в состав электролита при интенсивном механическом перемешивании вводили мелкодисперсный диоксид кремния Aerosil 200 (Evonik) в количестве 2 г/л. Характеристики диоксида кремния приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Свойства мелкодисперсного диоксида кремния
|
Показатель |
Значение |
|
|
Удельная площадь поверхности, м2/г (Определена с помощью метода БЭТ) |
200 |
|
|
Средний размер первичных частиц, нм |
12 |
|
|
Насыпная плотность, г/л |
50 |
|
|
Содержание SiO2 в прокаленном продукте, % |
99,8 |
|
|
Содержание влаги, % |
менее 1,5 |
|
|
Водородный показатель (pH) 4% водной вытяжки |
4,2 |
В результате никелирования образцов с упрощённой формой подготовки поверхности были получены следующие результаты. При малом времени осаждения в электролите №1 на начальных стадиях формирования покрытия (4,05 мг/см2) наблюдаются круглые пятна (до1 мм), где осаждение никеля не происходит. При увеличении времени электролиза (9,35 мг/см2) образуется матовое покрытие с сильным питтингом. При ещё большем времени электролиза (48,41 мг/см2) образуется матовое покрытие с умеренным питтингом с неудовлетворительной адгезией к алюминию: покрытие отслаивается с поверхности в виде фольги. Выход по току для полученных образцов составляет 87-92%. В силу неудовлетворительного внешнего вида данные образцы коррозионным испытания не подвергали. Фотографии полученных покрытий приведены на рисунке 1.
Образцы, полученные при обработке поверхности алюминия с помощью гидроксида натрия и азотной кислоты, показали следующие результаты. На начальных стадиях осаждения формируется матовое покрытие в электролите №1 (9,41 мг/см2) и чуть менее матовое покрытие в электролите №2 (8,68 мг/см2). Несмотря на интенсивное встряхивание образцов в процессе осаждения на краях поверхности заметен незначительный питтинг. Выход по току для полученных образцов составляет 88-92%.
Покрытия, полученные при введении в электролит мелкодисперсного диоксида кремния более матовые, чем аналогичные покрытия, полученные из чистых электролитов, что можно объяснить включением частиц SiO2 в гальванический слой никеля. Выход по току для полученных образцов составляет 92-94%, что несколько выше, чем для чистых никелевых покрытий, что также может быть частично объяснено увеличением массы покрытия за счёт диоксида кремния.
а
б
в
а - слой никеля4,05 мг/см2;
б - слой никеля 9,35 мг/см2;
в - слой никеля 48,41 мг/см2.
Рисунок 1 - Фотографии дефектной поверхности никелевых покрытий при неудовлетворительной обработке поверхности
На второй стадии была исследована коррозионная стойкость полученных образцов. В качестве сред для испытания были выбраны растворы 0,1 М соляной кислоты, 0,1 М гидроксида натрия и дистиллированная вода. Время выдержки образцов составило 24 ч, после чего была произведена оценка изменения их внешнего вида. Результаты испытания приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Оценка внешнего вида никелевых покрытий после коррозионных испытаний
|
Коррозионная среда |
Электролит №1 |
Электролит №2 |
|
|
Электролит без микрочастиц SiO2 |
|||
|
Дистиллированная вода |
Изменений нет |
Изменений нет |
|
|
0,1 МHCl |
Частичная коррозия на месте питтинга покрытия |
Частичная коррозия на месте питтинга покрытия |
|
|
0,1 MNaOH |
Частичная коррозия на месте питтинга покрытия |
Частичная коррозия на месте питтинга покрытия |
|
|
Электролит с микрочастицами SiO2 |
|||
|
Дистиллированная вода |
Изменений нет |
Изменений нет |
|
|
0,1 МHCl |
Незначительные повреждения на месте питтинга покрытия |
Незначительные повреждения на месте питтинга покрытия |
|
|
0,1 MNaOH |
Изменений нет |
Изменений нет |
никелевый покрытие электролит
Таким образом, в результате проведенных исследований по осаждению никелевых покрытий нами было установлено, что никелевые покрытия, осаждённые в присутствии микрочастиц SiO2, демонстрируют незначительное улучшение коррозионной стойкости по сравнению с образцами из чистого никеля.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Никель и его свойства. Применение дисперсных материалов и ультрадисперсных алмазов. Исследования по получению никелевых покрытий с повышенными механическими свойствами за счет введения в электролит наноуглеродных добавок УДА-ТАН, АСМ и алмазной шихты.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 25.05.2012Области применения химического никелирования. Подготовка поверхности перед нанесением покрытия. Условия образования никелевых покрытий. Влияние отдельных факторов на скорость восстановления никеля. Физические, химические и защитные свойства покрытия.
дипломная работа [376,3 K], добавлен 02.10.2012Электрохимическое осаждение никеля. Назначение и свойства электролитических никелевых покрытий. Двухслойные и трехслойные покрытия и технологические особенности их нанесения. Электрохимическое обезжиривание, сравнительная характеристика растворов.
контрольная работа [27,5 K], добавлен 19.12.2009Некоторые особенности переработки окисленных никелевых и сульфидных медно-никелевых руд. Подготовка никелевых руд к плавке на штейн. Конвертирование никелевых штейнов. Окислительный обжиг файнштейна. Восстановительная плавка. Гидрометаллургия никеля.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.03.2015Изучение износостойких нанокомпозитных покрытий с использованием методов магнетронного распыления и вакуумно–дугового разряда. Изучение влияния содержания нитрида кремния на твердость покрытия. Измерение микротвердости поверхностного слоя покрытий.
курсовая работа [830,3 K], добавлен 03.05.2016Характеристика, свойства и применение современных износостойких наноструктурных покрытий. Методы нанесения покрытий, химические (CVD) и физические (PVD) методы осаждения. Эмпирическое уравнение Холла-Петча. Методы анализа и аттестации покрытий.
реферат [817,5 K], добавлен 26.12.2013Химическое никелирование: металлов, пластмасс и неорганических диэлектриков. Химическое кобальтирование, меднение, осаждение драгоценных металлов, серебрение, золочение, платинирование. Оборудование для химического осаждения металлических покрытий.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 13.12.2007Влияние технологических факторов на процесс электролитического осаждения цинка на стальной подложке, органических добавок на качество и пористость цинковых покрытий. Зависимость толщины осаждаемых цинковых покрытий от продолжительности электролиза.
презентация [1,1 M], добавлен 22.11.2015Состав гальванического покрытия и его использование для защиты деталей от коррозии и придания им красивого внешнего вида. Особенности применения и отличительные свойства анодных и катодных металлических покрытий. Сферы использования химических покрытий.
контрольная работа [930,4 K], добавлен 18.09.2009Виды и свойства керамических покрытий, способы получения. Электронные ускорители низких энергий в технологиях получения покрытий. Нанесение покрытий CVD-методом. Золь-гель технология. Исследование свойств нанесенных покрытий, их возможные дефекты.
курсовая работа [922,9 K], добавлен 11.10.2011Определение и виды лакокрасочных покрытий. Методы их нанесения. Основные свойства лакокрасочных покрытий. Их промежуточная обработка. Защита материалов от разрушения и декоративная отделка поверхности как основное назначение лакокрасочных покрытий.
контрольная работа [172,4 K], добавлен 21.02.2010Технологии, связанные с нанесением тонкопленочных покрытий. Расчет распределения толщины покрытия по поверхности. Технологический цикл нанесения покрытий. Принципы работы установки для нанесения покрытий магнетронным методом с ионным ассистированием.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.05.2011Основные методы и виды гальванических покрытий на алюминий и его сплавы. Анализ схемы предварительной подготовки алюминия, а также его сплавов. Цинкатный и станнатный растворы. Непосредственное нанесение гальванических покрытий на алюминий и сплавы.
реферат [26,8 K], добавлен 14.08.2011Структура и свойства антифрикционных гальванических покрытий. Влияние процессов трения на структуру гальванических покрытий Pb-Sn-Sb. Технические рекомендации по повышению износостойкости пары прения подпятник – планшайба аксиально-поршневого насоса.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 08.12.2012Назначение компонентов электролитов. Кадмирование деталей из стали и медных сплавов для простой и экспортной сборок. Технологический процесс подготовки под покрытие деталей из медных сплавов экспортной сборки. Пассивирование кадмиевых покрытий.
отчет по практике [57,9 K], добавлен 10.03.2011Значение подготовки поверхности окрашиваемых материалов для получения качественных покрытий. Способы подготовки поверхности перед окраской. Структура многослойных покрытий и процессы пленкообразования. Классификация и хранение лакокрасочных материалов.
реферат [31,4 K], добавлен 11.10.2013Поверхностное упрочнение твердых сплавов. Упрочнение нанесением износостойких покрытий. Методика нанесения износостойких покрытий на прецизионный твердосплавный инструмент. Оптимизация технологии формирования покрытий на сверлах из твердого сплава.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 08.10.2012Создание технологической схемы малоотходной технологии производства покрытий. Расчет материальных балансов процессов. Выбор основного и вспомогательного оборудования для процессов получения покрытий, очистки СВ и воздуха. Основы процесса цинкования.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 26.10.2014Механизм образования гальванических покрытий. Разработка технологического процесса участка никелирования для детали "Направляющая": характеристика изделия, выбор вида и толщины покрытия; подбор оборудования; расчет себестоимости; техника безопасности.
дипломная работа [356,4 K], добавлен 30.05.2013Изучение процессов анодирования алюминия и нанесения цинкового покрытий на стальные детали. Составы электролитов и способы электролиза. Выбор вида покрытия, толщины и технологии цинкования. Определение времени обработки изделия. Расчет прибыли и издержек.
дипломная работа [736,7 K], добавлен 28.12.2020
