Покрытие хим никель: Химическое никелирование | Технология процесса, растворы

alexxlab | 29.05.2023 | 0 | Разное

Содержание

Химическое никелирование | Технология процесса, растворы

Фазлутдинов К.К.

11.11.2019 (обновленно 11.05.2021)

17949 просмотров

Содержание:

1. Общие требования о химическом никелировании (Ni-P, Хим.Н.)

2. Растворы для химического никелирования и условия проведения процесса.

3. Кинетика процесса химического никелирования.

4. Состав и свойства осадков химического никеля.

1. Общие сведения о химическом никелировании (Ni-P, Хим.Н).

Внешне Ni-Р покрытие имеет желтовато-белый цвет и легкий блеск. Присутствие фосфора в покрытии приводит к заметному отклонению свойств покрытия от чистого никеля. Так, плотность покрытия, в зависимости от содержания фосфора в сплаве, колеблется в пределах от 7,9 до 8,2 г/см³. По электропроводности и магнитным характеристикам сплав Ni-Р уступает чистому Ni тем сильнее, чем выше в нем концентрация Р. Покрытия имеют минимальную пористость и высокие декоративные свойства (особенно при осаждении из свежеприготовленного раствора), поэтому применяются в качестве защитно-декоративных.

Процесс химического никелирования позволяет осаждать покрытия равномерной толщины с отклонениями не более 10% на деталях сложной конфигурации. По сравнению с никелевыми покрытиями, полученными гальваническим способом они обладают более высокой твердостью и износостойкостью, поэтому могут применяться для деталей, работающих в условиях трения, особенно при отсутствии смазки.

Таблица 1 – Характеристики химникелевых покрытий на стали

Обозначение	Хим.Н Ni-P ENP (Electroless Nickel-Phosphorus)
Толщина	6-50мкм (возможна и большая толщина)
Микротвердость	6400 МПа 11000 МПа – в случае термообработки покрытия
Удельное электрическое сопротивление при 18°C	6,8-10^-7 Ом⋅м
Допустимая рабочая температура	650°C
Коэффициент светоотражения	75%
Содержание фосфора в сплаве Ni-P	0-4% (кристаллические покрытия), 4-8% (имеют 2 фазы: кристаллическую и аморфную), 8-14% (аморфные покрытия)

Высокие защитные свойства наряду с небольшой пористостью позволяют применять никель-фосфорные покрытия в качестве защитных, в том числе в условиях перегретого пара и воздуха, вплоть до 700 °С. Для увеличения износоустойчивости и снижения коэффициента трения никель-фосфорное покрытие наносят на трущиеся поверхности. Незаменимо покрытие в полевых условиях и в небольших мастерских для восстановления размеров изношенных деталей. Целесообразно нанесение покрытия на крупногабаритные детали.

Сцепление никель-фосфорных покрытий сильнее сцепления электролитического никеля, так как осаждение происходит равномерно как внутри, так и снаружи детали, заполняя все микроуглубления и неровности. Отклонения толщин не превышают 10%, поэтому химический никель наносят на прецизионные детали, например на плунжерные пары топливных насосов двигателей, мелкие детали в часовой и оптической промышленности и т.п. Недостатком покрытия является его хрупкость, которая начинает проявляться при толщине слоя около 10 мкм и выше.

Химическое никелирование — автокаталитический топохимический процесс.

Реакция восстановления никеля является автокаталитической, т.е. для ее начала необходимо наличие катализатора на покрываемой поверхности. Каталитическими свойствами обычно обладает металл основы, например железо, титан, алюминий, а в дальнейшем – само никелевое покрытие (отсюда и название “автокаталитический” т.е. никель сам провоцирует свой рост на покрываемой детали).

Наносить химический никель можно и на те металлы, которые не являются катализаторами восстановительной реакции: медь, серебро и др. В этом случае необходим предварительный контакт детали с более отрицательным металлом, например с алюминием, или подача короткого импульса тока.

На свинце, кадмии, олове химникелевое покрытие получить невозможно.

Химический никель наносят и на неметаллические материалы: стекло, керамику и пластмассу. Перед нанесением покрытия поверхность подвергают активированию известными методами.

2. Составы растворов для химического никелирования и условия проведения процесса.

Ход процесса химического никелирования очень сильно зависит от температуры, рН и концентрации компонентов.

Конкретные условия зависят от типа применяемого раствора.
Химическое никелирование протекает при рН 4-7 и при рН 8-11, поэтому растворы, в которых происходит осаждение покрытия, делятся на кислые и щелочные.

Кислые растворы по сравнению со щелочными имеют ряд преимуществ: они более стабильны, имеют более высокую скорость осаждения и обладают более высокими защитными свойствами. Кислые растворы используют главным образом при нанесении покрытий на черные и некоторые цветные металлы (медь, латунь, бронза и др.), особенно когда покрытие должно обладать высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью. Кислые растворы обеспечивают хорошую скорость металлизации. При рН<3-4 в кислых ваннах процесс осаждения прекращается. При рН>5,5 без лигандов начинается гидролиз солей никеля, при этом частицы гидроксида никеля становятся центрами разложения рабочего раствора и может произойти «саморазряд» ванны – выделение металлического никеля во всем объеме раствора.

Щелочные растворы кроме солей никеля и гипофосфита натрия содержат лиганды – аммиак и лимонную кислоту, что позволяет вести процесс осаждения длительное время. Накапливающийся фосфит не оказывает вредного влияния при концентрации менее 340 г/л.

Щелочные растворы применяют в основном для покрытия металлов, имеющих на своей поверхности оксидную пленку: нержавеющей стали, алюминия, титана и пр. и для металлизации непроводящих материалов. Растворимость фосфитов в щелочных растворах значительно выше, чем в кислых.

Содержание фосфора в покрытии также зависит от кислотности раствора, снижаясь с понижением рН. Возможно, это связано с тем, что скорость восстановления ионов никеля с ростом рН увеличивается быстрее, чем скорость восстановления фосфора.
На скорость химического никелирования оказывают влияние температура, концентрация компонентов, соотношение гипофосфита натрия и ионов никеля, природа и количество органических добавок.

Температуру рабочего раствора поддерживают равной 80-97° С. При повышении температуры с 80 до 90° С скорость осаждения увеличивается в 1,5 раза, а при снижении ее ниже 70° С процесс осаждения полностью прекращается.

Из чего состоит раствор для химического никелирования? (реактивы для никелирования)

• Основным компонентом в составе раствора является соль-носитель ионов никеля. В этом качестве используют либо сульфат в концентрации 0,05-0,1 моль/л , либо хлорид в концентрации 0,15-0,25 моль/л. Увеличение концентрации Ni повышает скорость осаждения покрытия.

• Второй важный компонент — восстановитель, под действием которого будет осаждаться покрытие. Чаще всего побочные продукты работы восстановителя встраиваются в покрытие, образуя сплав: никель-фосфор, никель-бор и пр. Восстановителем обычно служит гипофосфит натрия, что приводит, как уже указывалось, к образованию Ni-P сплава. С ростом концентрации гипофосфита скорость осаждения возрастает, однако сильно повышать концентрацию нецелесообразно, т.к. это может привести к разложению раствора. Чаще всего используют концентрацию гипофосфита в пределах 0,08-0,1 моль/л. Помимо гипофосфита, используют и другие восстановители.

Так, с применением борогидрида натрия можно получить Ni-B покрытие, имеющее высокие механические и антикоррозионные свойства.

• Так как во время химического никелирования все время выделяется кислота, необходимо вводить различные буферные добавки. В кислых растворах для поддержания постоянства рН используют ацетат натрия, органические кислоты (молочную, янтарную и пр.), в щелочных — хлорид аммония, аммиак и др. Помимо буферных свойств, некоторые из них сильно влияют на скорость нанесения покрытий. Например, с ростом концентрации CH

3COONa от 0 до 20 г/л скорость никелирования меняется от 2 до 10 мкм/ч.

• Введение в раствор комплексообразователей препятствует образованию фосфита никеля, который, выпадая в осадок, делает его непригодным для дальнейшего использования.

• Кроме буферных добавок и комплексообразователей в растворы вводят в очень малых количествах специальные добавки-стабилизаторы. Стабилизаторы — это вещества, предотвращающие спонтанное протекание реакции в объеме раствора, благодаря чему удлиняется его срок службы. Стабилизаторами могут служить сульфид и хромат свинца, тиосульфат натрия, тиомочевина, катионы сурьмы, висмута, мышьяка и др. Их вводят в весьма малых концентрациях (порядка 10-4 – 10-3 г/л). Некоторые из добавок, например, соли свинца, одновременно со стабилизацией раствора улучшают внешний вид осадка. Это, как правило, каталитические яды, которые адсорбируются на образующихся в растворе микрочастицах взвесей и препятствуют их росту. Особенностью действия стабилизирующих добавок является то, что они тормозят образование зародышей металлической фазы на начальной стадии их образования, в особенности в объеме раствора. Стабилизаторами могут являться вещества самой разной природы, соответственно и механизм их действия может быть различным, например, связывание в комплекс или окисление продуктов, выпадающих в осадок. При удачном подборе стабилизаторов они полностью тормозят реакцию в объёме и лишь частично снижают скорость реакции на рабочей поверхности. Наибольшего эффекта добиваются при одновременном использовании нескольких стабилизаторов разного типа.

• В процессе работы ванны в ней копятся фосфиты. Они оказывают решающее негативное влияние на процесс осаждения: взвешенные частицы труднорастворимых фосфитов оседают на деталях, делая поверхность серой и шероховатой.

Химическое никелирование может выполняться в одноразовом и многоразовом растворе:

• В первом случае процесс ведется в ограниченном объеме раствора без корректировки по основным компонентам. В результате их выработки скорость реакции постепенно падает, раствор приходит в негодность. При этом 10-15% исходных компонентов теряется, а буферные добавки пропадают полностью. Для характеристики одноразовых растворов вводят термин “коэффициент использования”, т.е. отношение того количества металла, которое реально осадилось из данного раствора к исходному количеству металла в растворе. До недавнего времени однократная организация процесса использовалась повсеместно.

• Более прогрессивным является непрерывный (многоразоовый) процесс, когда проводится периодическая или непрерывная корректировка раствора по расходуемым реагентам. В этом случае срок службы раствора может быть продлен до нескольких недель, а в идеале – и месяцев.

Скорость осаждения при химическом никелировании колеблется в зависимости от состава электролита составляет от 10 до 25 мкм/ч.

Химическое никелирование проводят в проточных и непроточных растворах. В проточных растворах постоянство состава поддерживается при помощи циркуляции раствора по замкнутому циклу: из реактора, в котором происходит осаждение, в теплообменник, где раствор охлаждается до 55 °С. Затем насосом раствор перекачивается через фильтр, оттуда самотеком стекает в корректировочный бак и возвращается в реактор. Установка снабжается приборами автоматического регулирования рН и температуры.

3. Кинетика процесса химического никелирования.

В ходе химического никелирования зависимость между массой получаемого металла и временем осаждения имеет сложный вид (рисунок 1). После погружения детали в раствор в течение некоторого времени отсутствуют внешние признаки протекания реакции (участок 1). Видимое протекание реакции ХОМ начинается с некоторого момента Τ0.

Рисунок 1 — Схематичная зависимость массы осаждаемого никеля при химникелировании от времени.

Кривую можно разбить на несколько участков:

Индукционный период (I). Отрезок времени между 0 и Τ0. Это время, необходимое для того, чтобы образовались устойчивые малые частицы твердого продукта, обладающие каталитической активностью.
Период активного роста покрытия (II). После его образования скорость осаждения быстро возрастает.
Период торможения процесса (III). Объясняется изработкой реагентов в ограниченном объёме раствора. Если проводится периодическая корректировка раствора, торможения может и не быть.

3.1 Кислые растворы.

В настоящее время для описания процесса химического никелирования предложены два основных механизма: химический и электрохимический.

Химический механизм заключается в химическом взаимодействии восстановителя с восстанавливаемым ионом, при котором происходит непосредственный переход электронов от первого ко второму:

• Гипофосфит натрия гидролизуется в воде с образованием фосфита натрия и атомарного водорода по химической реакции:

NaH₂PO₂ + Н₂О = NaH₂PO₃ + 2Нат.

• Атомарный водород, адсорбированный на поверхности покрываемой детали, восстанавливает ионы никеля по химической реакции:

Ni²⁺ + 2Нат → Ni + 2Н⁺

• Одновременно атомарный водород взаимодействует с анионами Н₂РО^2- и Н₂РО^3-, восстанавливая фосфор до элементарного состояния, который в последствии входит в состав покрытия.

• При химическом никелировании всегда выделяется водород:

2Нат → H₂

На эту реакцию расходуется более 60% выделяющегося по реакции атомарного водорода.

Электрохимический механизм (более вероятный) предполагает протекание на каталитической поверхности отдельных электрохимических реакций (анодного окисления восстановителя и катодного восстановления ионов металла) путем их сопряжения (рисунок 2)

Рисунок 2 — Сопряжение катодного и анодного процессов в ходе химического никелирования: 1 — катодное восстановление металла; 2 — анодное окисление восстановителя; Есм — смешанный потенциал (|ik|=|ia|).

Передача электронов осуществляется с обязательным участием поверхности. Движущей силой процесса является анодное окисление восстановителя, создающее отрицательный потенциал для восстановления ионов металла. Скорость всего процесса определяется способностью данного металла катализировать процесс анодного окисления восстановителя.

При сопряжении катодного и анодного процессов в отсутствие внешнего тока в системе устанавливается стационарное состояние, при котором абсолютные значения катодной и анодной плотности тока равны:

|ik | = |ia |,

ik + ia = 0,

а металл приобретает смешанный потенциал Есм.

Эта плотность тока и определяет скорость реакции химического никелирования. Если скорость процесса, найденная при сопряжении поляризационных кривых, равна реальной скорости металлизации, это служит подтверждением электрохимического механизма процесса. Однако в ряде случаев скорость осаждения металла в модельных системах заметно отличается от реальной, что свидетельствует о частичном или полном протекании процесса по иному механизму.

Весь процесс восстановления никеля гипофосфитом по электрохимическому механизму может быть представлен двумя сопряженными реакциями:

• Анодный процесс окисления гипофосфита:

H₂PO^2- + 2H₂O → H₂PO^3- + Hадс +h4O⁺ + e (2)

• Катодный процесс восстановления никеля:

Ni + 2e → Ni (3)

На катоде протекают побочные процессы:

H₂PO^2- + 2H₃O⁺ +e → P + 4H₂O (4)

2H₃O⁺ +2e → H₂ + 2H₂O (5)

Сопряжение реакций (2) и (3) дает суммарную реакцию окислительно-восстановительного процесса:

Ni²⁺ + 2H₂PO^2- + 4H₂O → Ni+ 2H₂PO^3- + H₂ + 2H₃O⁺ (6)

Cопряжение реакций (2) и (4) дает реакцию образования фосфора:

2Н₂РО^2- + Н₃О⁺ → Р + Н₂РО^3- + Надс + 2Н₂О (7)

Сопряжение реакций (2) и (5) – реакцию разложения гипофосфита.

Непосредственное электрохимическое моделирование каталитического процесса показало, что скорость как реакции (2), так и реакции (3) в разделенных системах значительно ниже скорости каталитического восстановления Ni(II) из раствора. Однако при совместном протекании в условиях, при которых проводится никелирование, эти реакции взаимоускоряются, и можно полагать, что каталитический процесс в основном идет путем сопряжения реакций (2) и (3).

Гидрофосфит-ион H₂PO₃^2-, образующийся по реакции (2), (7), (в кислой среде реакция идет с образованием фосфит-иона РО₃^2-), реагируя с ионами Ni²⁺, образует нерастворимый осадок, что ухудшает качество покрытия и ведет к разложению раствора. Для предотвращения выпадения фосфита никеля в раствор вводят лиганды, например, цитрат натрия, глицин, соли аминокислот – в кислые растворы, хлорид аммония, пирофосфат натрия – в щелочные.

3.2 Особеннсти химического никелирования из щелочных растворов.

На рисунке 3а и 3б приведена диаграмма Е-рН (Е – окислительно-восстановительный потенциал системы). Линии на диаграмме отражают равновесия определенных ОВ реакций в зависимости от рН раствора. На диаграмму нанесены состояния никеля (рисунок 3а), цитратного комплекса никеля (рисунок 3б) и гипофосфита, отвечающие равновесным реакциям, приведенным в таблице 2.

На рисунке 3 заштрихована область — это область, где никель находится в восстановленном (металлическом) состоянии, в гипофосфит — в окисленном, т. е. область возможного протекания реакций химического восстановления. Сравнение рисунков показывает, что в присутствии лиганда (цитрат-иона) исчезают оксидные соединения никеля, а область протекания реакции заметно расширяется как по потенциалам, так и по интервалам рН.

a б

Рисунок 3 — Диаграмма Е-рН: а – для системы никель – вода, гипофосфит-вода, б – для системы никель – вода, цитратный комплекс никеля – вода, гипофосфит-вода. Номера кривых на диаграмме соответствуют номерам равновесий в табл. 2 состояния никеля (1 – 9) и состояния гипофосфита (10-14).

Таблица 2 – Уравнения, описывающие равновесия в системах никель-вода и гипофосфит-вода.

№	Равновесие	Уравнение, описывающее равновесие
1	Ni²⁺ + 2e + Ni	E = -0,250 + 0,0295lg[Ni²⁺]
2	Ni(OH)₂ + 2H⁺ + 2e = Ni + 2H₂O	E = 0,110-0,059lgpH
3	Ni₃O₄ + 2H₂O + 2H⁺ + 2e = 3Ni(OH)₂	E = 0,897-0,059lgpH
4	Ni₃O₄ + H⁺ + 2e = 3Ni²⁺ + 4H₂O	E = 1,977-0,264pH – 0,08861lg[Ni²⁺]
5	2Ni₂O₃ + 2H⁺ + 2e = 2Ni₃O₄ + H₂O	E = 1,305 – 0,059 pH
6	2NiO₂ + 2H⁺ + 2e = Ni₂O₃ + H₂O	E = 1,434 – 0,059 pH
7	Ni(OH)₂ + 2H⁺ = Ni²⁺+ 2H₂O	lg[Ni²⁺] = 12,18 – 2 pH
8	NiO2 + 4H+ + 2e = Ni2+ + 2h3O	E = 1,593-0,118pH – 0,0295lg[Ni²⁺]
9	[NiCit]^–+ 2e = Ni + Cit^3-	E = -0,37 + 0,295lg[NiCit-/Cit^3-]
10	H₂PO₃^– + 2H⁺ + 2e = H₂PO₂^– + H₂O	E = -0,31 – 0,059 pH
11	HPO₃^2- + 3H⁺ + 2e = H₂PO₃^– + H₂O	E = -0,276 – 0,87 pH
12	H₂PO₄^– + 2H⁺ + 2e = H₂PO₃^– + H₂O	E = -0,26-0,059pH + 0,0295lg[H₂PO^4-]/ [H₂PO^3-]
13	HPO₄^2- + 2H⁺ + 2e = HPO₃^2- + H₂O	E = 0,234 – 0,059pH + 0,0295lg [HPO₄²-]/ [HPO₃^2-]
14	PO₄^3- + 2H₂O + 2e = HPO₃^2- + 3OH^–	E = 0,14 – 0,087pH

4.

Состав и свойства осадков химического никеля.

Покрытия, полученные при химическом никелировании, имеют слоистую аморфную структуру. Содержание фосфора в покрытии 3-8% для щелочных и 8-10 % для кислых растворов. С ростом кислотности раствора содержание Р в осадке возрастает. Иногда можно получать осадки с содержанием фосфора до 15%.

Термообработка сильно меняет свойства осадка. На стальных деталей она производится при температуре 300-400 °С, алюминиевых — при 275-280 °С, а деталей из дюраля — при 375-385 °С. Время выдержки во всех случаях 1 ч. Структурные превращения в покрытиях сопровождаются выделением тепла и изменением объема, поэтому при очень быстром нагреве возможно разрушение покрытий.

В каждом конкретном случае с учетом содержания фосфора в покрытии и путем подбора режима термообработки можно добиться заданных характеристик покрытия – механических, защитных, антифрикционных. Таким образом, осаждение сплава Ni-Р позволяет создать широкий спектр функциональных покрытий при хороших антифрикционных свойствах, что невозможно при осаждении чистого никеля.

Исходное Ni-Р покрытие имеет слоистую структуру. При этом в осадке возникают внутренние напряжения, что приводит к повышенной хрупкости покрытия и, иногда, его недостаточному сцеплению с основой. Термообработка при 500-600° С полностью устраняет слоистость. Внутренние напряжения в покрытии резко снижаются. Одновременно повышается пластичность осадка, снижается хрупкость, улучшается его сцепление с основой. Это связано с образованием равномерной мелкокристаллической структуры, удалением частиц газа из приграничного слоя и заполнением появившихся пустот частицами металла.

Микроизображение химического никелевого покрытия с толщиной 20 мкм, осажденное на алюминиевую подложку, приведено на рисунке 4.

Рисунок 4 — Микроизображение химического никелевого покрытия на алюминии, полученное в режиме топографического контраста.

Одна из важнейших эксплуатационных характеристик Ni-Р покрытий – микротвердость. В свежеосажденном покрытии она превышает микротвердость чистого никеля в 1,5-2 раза и составляет 4500-5000 МПа. Термическая обработка позволяет повысить микротвердость покрытий до 8400-11800 МПа. Подобным же образом термообработка может улучшить и другие механические характеристики – предел прочности, антифрикционные свойства и др., а также снизить пористость осадка, т.е. улучшить защитные характеристики.

Свежеосажденный сплав представляет собой твердый раствор замещения Р в гексагональном a-Ni с сильным искажением периодичности решетки. В результате нагрева происходит распад твердого раствора с образованием равновесной двухфазной эвтектической системы, состоящей из Ni с небольшим содержанием фосфора и интерметаллического соединения фосфида Ni₃Р.

Рентгенограммы покрытий Ni-P с содержанием фосфора 10-12 %масс. представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 — Рентгенограммы покрытий Ni-P с содержанием фосфора 10-12 %масс. Толщина покрытия 20, 30, 40 мкм.

В случае образцов с толщиной 20, 30 и 40 мкм на рентгенограммах обнаруживается широкий пик на угле 2θ = 45,11°. Этот пик характерен для химического никель-фосфорного покрытия с содержанием фосфора >7%. Средние размеры кристаллов в таких покрытиях, рассчитанные по уравнению Шеррера при 2θ = 45,11°, меньше 2 нм. В этих условиях образцы не имеют достаточного количества унитарных клеточных повторений, чтобы рассматриваться как кристаллические материалы. Поэтому покрытия Ni-P – нанокристаллические образования.

Аналогичные результаты описаны в литературе для покрытий с содержанием фосфора более 10%. Так, имеются сведения, что химические покрытия Ni-P на Al-подложках, имеют нанокристаллическую структуру с кристаллитами 1,5 нм при содержании фосфора 10,2 %масс. и 10,03 %масс.

При снижении содержания Р ниже 7% или термообработке сплавов выше 350° С наблюдается значительное усиление отражения при 2θ = 45,11°, что свидетельствует о переходе структуры химникеля из нанокристаллической в кристаллическую. В этом переходе рентгенограммы выявили набор текстур, соответствующих гранецентрированной кубической решетке никеля, то есть плоскостям отражения Ni{111}, Ni{200} и Ni{220}, а также фазе Ni₃P. Ширина пика при 2θ = 45,11° может быть связана с отражением Ni{111} (ICDD № 01-087-0712), таким образом, нанокристаллы могут быть текстурированы в {111}. Этот факт можно было бы подтвердить, подвергнув покрытие термообработке при 400° С и проверив появление других пиков при 2θ = 51,8° и 76,38°, соответствующих отражениям {200} и {220} соответственно (ICDD № 01-087-0712).

После проведении коррозионных испытаний (80° С) алюминия с химникелевым покрытием микроструктурных изменений в покрытии не обнаруживалось.

Конец статьи

Понравилась статья? Оцените статью. Всего 1 клик!

Нажмите на звезду

Средняя оценка:

4,78

Всего оценок: 37

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО “НПП Электрохимия”. Любое копирование информации возможно только с разрешения владельца сайта. Размещение активной индексируемой ссылки на https://zctc.ru обязательно.

Химический никель

Никелевое покрытие, полученное химическим способом, используют как износостойкое, высокостойкое к коррозии покрытие и наносят на сталь, медь, алюминий, титан, пластик и другие материалы. Покрытие осаждается равномерным слоем на деталях сложного профиля и содержит от 3 до 15% фосфора в виде фосфида никеля. Твёрдость химического никеля в основном составляет от 500 HV и благодаря термической обработке может быть увеличена до уровня свыше 1000 HV. Внешний вид покрытия зачастую зависит от предварительной механической обработки металла и может иметь цвет от матового до зеркального.

Проспект процессов химического никелирования

DURNI-COAT® инновационный процесс химического никелирования, предназначенный для специализированных областей применения

Химическое никелирование с низким содержанием фосфора

Высокая устойчивость к истиранию, покрытия соответствуют строгим техническим требованиям

Никелевые покрытия с низким содержанием фосфора на уровне 1 – 6 % характеризуются высокой твердостью сразу после их образования, а также превосходной абразивной стойкостью. Эти процессы подходят для арматуры, горношахтного оборудования и сплавов цветных металлов.

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 771

Составление: DNC 771 Make up Solution – 20 об.-%

DNC 771 Replenisher 1 – 4,2 об.-%

Корректировка: DNC 771 Replenisher 1

DNC 771 Replenisher 2

Температура: 85-90 ^оС

Скорость осаждения: 15-20 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит свинец и кадмий
твердость 680+/-50 HV (в момент осаждения)
скорость осаждения 15-20 мкм/ч
содержание фосфора 3-6%
простота в обслуживании

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 700-B

Составление: DNC 700-B Make up A – 5 об. -%

DNC 700-B Make up B – 4,2 об.-%

Корректировка: DNC 700-B Replenisher 1

DNC 700-B Replenisher 2

Температура: 86-92 ^оС

Скорость осаждения: 16-20 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс полублестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит свинец и кадмий
твердость 700+/-50 HV (в момент осаждения)
скорость осаждения 16-20 мкм/ч
содержание фосфора 3-6%
простота в обслуживании

Химическое никелирование со средним содержанием фосфора

Широкий спектр применения, низкий уровень истирания и хорошая защита от коррозии

Никелевые покрытия с содержанием фосфора от 5 до 10 % обладают хорошими механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Рабочие параметры электролитов стабильны, очень широкий спектр применения, в том числе автомобильная или электротехническая промышленность.

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 571-11-47

Составление: DNC 571-11-47 Make up А – 20 об.-%

DNC 571-11-47 Make up В – 20 об.-%

Корректировка: DNC 571-11-47 Replenisher 1

DNC 571-11-47 Replenisher 2

Температура: 88-94 ^оС

Скорость осаждения: 18-25 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит свинец и кадмий
твердость 570+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 18-25 мкм/ч
содержание фосфора 6-8%
коррозионная стойкость более 500 часов (нейтральное испытание в камере соляного тумана)

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 520-12-50

Составление: DNC 520-12-50 Make up – 18 об. -%

DNC 520-12-50 Replenisher 1 – 4,2 об.-%

Корректировка: DNC 520-12-50 Replenisher 1

DNC 520-12-50 Replenisher 2

Температура: 86-90 ^оС

Скорость осаждения: 15-20 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего (зеркального) никелирования, подходит для производства печатных плат
процесс не содержит кадмий
твердость 530+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 15-20 мкм/ч
содержание фосфора 7-10%
DNC 520-12-50 может использоваться на всех черных сплавах (сталь, нержавеющая сталь и т.д.), никель-железных сплавах, медных сплавах, медно-никелевых сплавах, бериллии, магниевых сплавов, алюминиевых сплавов и их производных

Химическое никелирование со средним/высоким содержанием фосфора

Лучшее решение для обеспечения высокой коррозионной стойкости и твердости

Увеличение содержания фосфора в получаемых покрытиях до 13 % расширяет область применения по сравнению со стандартными электролитами со средним содержанием. Эти процессы отвечают высоким техническим требованиям при строительстве газовых и масляных насосов и трубопроводов, а также в пищевой промышленности.

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 520-9

Составление: DNC 520-9 Make up – 18 об.-%

DNC 520-9 Replenisher 1 – 4,2 об.-%

Корректировка: DNC 520-9 Replenisher 1

DNC 520-9 Replenisher 2

Температура: 88-94 ^оС

Скорость осаждения: 10-14 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит кадмий
твердость 570+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 10-14 мкм/ч
содержание фосфора 9-13%
продолжительность работы ванны более 9 циклов МТО

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 571

Составление: DNC 571 Make up А – 20 об. -%

DNC 571 Make up В – 20 об.-%

Корректировка: DNC 571 Replenisher 1

DNC 571 Replenisher 2

Температура: 88-94 ^оС

Скорость осаждения: 11-15 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит свинец и кадмий
твердость 570+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 11-15 мкм/ч
содержание фосфора 9-12%
продолжительность работы ванны более 9 циклов МТО

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 571-11

Составление: DNC 571-11 Make up А – 20 об.-%

DNC 571-11 Make up В – 20 об.-%

Корректировка: DNC 571-11 Replenisher 1

DNC 571-11 Replenisher 2

Температура: 86-94 ^оС

Скорость осаждения: 10-15 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит свинец и кадмий
твердость 570+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 10-15 мкм/ч
содержание фосфора 9-12%
продолжительность работы ванны до 14 циклов МТО

Высокофосфорное химическое никелирование

Эффективная защита от коррозии и превосходная глубина проникновения

Целью создания данных процессов было достижение высокой химической стойкости при сохранении хороших механических свойств покрытия. Препараты относящиеся к данной группе отлично подходят для применений, где требуется высокая химическая стойкость, в частности, при длительном контакте с водой или пищевыми продуктами.

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 462

Составление: DNC 462 Make up – 15 об.-%

DNC 462 Replenisher 1 – 8 об.-%

Корректировка: DNC 462 Replenisher 1

DNC 462 Replenisher 2

Температура: 85-94 ^оС

Скорость осаждения: 9-13 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
твердость 550+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 9-13 мкм/ч
содержание фосфора 10-13%
продолжительность работы ванны 8 циклов МТО

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNC 471

Составление: DNC 471 Make up А – 20 об. -%

DNC 471 Make up В – 20 об.-%

Корректировка: DNC 471 Replenisher 1

DNC 471 Replenisher 2

Температура: 90-94 ^оС

Скорость осаждения: 8-12 мкм/ч (зависит от рН и температуры)

процесс блестящего никелирования, предназначенный для функционального применения
процесс не содержит свинец и кадмий
твердость 570+/-50 HV (в момент осаждения), до 1000+/-50 HV (после термообработки)
скорость осаждения 8-12 мкм/ч
содержание фосфора 10-14%
продолжительность работы ванны 8 циклов МТО

Химический никель с дисперсионным карбидом кремния

Процесс химического никелирования DURNI-DISP® DNC 520 SiC

твердость покрытия 650+/-100 HV
не содержит кадмия
высокий абразивный износ
содержание фосфора от 9-13%
скорость осаждения 10-15 мкм/ч

Химический никель с содержанием PET частиц

Процесс химического никелирования PTFE DURNI DISP N

процесс с содержание диспергированных PET частиц в покрытии от 20-30%
низкий коэффициент трения
высокие антипригарные свойства
позволяет покрывать черные и цветные металлы
имеет трибиологические свойства
содержание фосфора в покрытии 7,5-9%

Никелирования магния

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNM-4

процесс полублестящего никелирования магния или его сплавов
скорость осаждения 13-16 мкм/ч
содержания фосфора в покрытии от 5-8%

Процесс химического никелирования DURNI-COAT® DNM-4 Process

процесс полублестящего никелирования для марок магниевого сплава AM50, AZ61 и AZ91
процесс не содержит хромовую кислоту

Предварительное никелирование

Процесс химического никелирования PN 102

PN 102 используется в качестве процесса предварительного никелирования алюминиевых и стальных деталей
процесс предотвращает загрязнение основного электролита никелирования

Никелирование
Сплав цинк-никель
Хромирование
Химический никель
Олово
Меднение
Подготовка поверхности
Серебро
Деметализация
Электрополировка

Химическое никелирование — все, что вам нужно знать

Химическое никелирование (ENP) — это нанесение покрытия из никелевого сплава путем химического восстановления — без электрического тока, который используется в процессах гальванического покрытия.

Большая часть ЕПС для инженерных целей представляет собой месторождение никеля и фосфора, содержащее от 2 до 14% фосфора.

Чем выше содержание фосфора, тем выше коррозионная стойкость, однако компромиссом при повышенном содержании фосфора является снижение твердости.

ENP наносится путем восстановления ионов никеля до металлического никеля с помощью химического восстановителя, такого как гидрофосфит натрия. Толщина 25-75 м является обычной, ЕПС с высоким содержанием фосфора может превышать 75 м, хотя это начинает раздвигать пределы ЕПС.

Преимущества химического никелирования

ENP обеспечивает превосходную коррозионную стойкость к обычным корродирующим веществам, таким как соленая вода, двуокись углерода, кислород и сероводород.

Отложения ENP с высоким содержанием фосфора (10-14% phos) также являются аморфными, что означает отсутствие границ зерен или фаз, создающих очаги коррозии.

Однородность ENP по сравнению с электролитическими отложениями также является преимуществом, создавая однородное толстое покрытие по всей подложке; даже в щелях, отверстиях и внутренних стенках труб.

Без термической обработки коррозионностойкий ЭНП с высоким содержанием фосфора обеспечивает хорошую твердость и износостойкость.

ENP предлагает экономичное решение для применений в условиях, когда износ и коррозия являются факторами; увеличение срока службы и предоставление более дешевой альтернативы коррозионно-стойким сплавам, особенно там, где углеродистая сталь подвергается локальной коррозии; разрушение фланца или коррозия сварного шва.

Каковы свойства месторождения и факторы, на них влияющие?

ENP обеспечивает превосходную защиту от коррозии и однородность отложения наряду с хорошей твердостью. Содержание фосфора в осадке может быть изменено, чтобы наилучшим образом соответствовать применению.

В Surface Technology наша техническая команда изучает область применения каждого клиента, прежде чем рекомендовать оптимальный уровень фосфора — чем выше содержание фосфора, тем выше коррозионная стойкость, но ниже твердость поверхности.

Твердость ENP может быть увеличена путем термической обработки, но при этом образуются микротрещины с пониженной коррозионной стойкостью.

ENP равномерно наносится даже на сложные формы, в отличие от гальванического покрытия.

Как термообработка влияет на ENP?

ENP наиболее устойчив к коррозии в аморфной фазе. Термическая обработка вызывает осаждение частиц фосфида никеля, разрушая аморфный характер отложения. В случае отложений ENP с высоким содержанием фосфора это происходит при температуре от 330 до 360°С.

Насколько хорошо ENP прилипает к субстрату?

Адгезия зависит от эффективной очистки основания. Адгезия к углеродистой стали при хорошей подготовке поверхности составляет 200-420 МПа. Прочность соединения нержавеющих сталей обычно составляет 160-200 МПа.

Какие факторы влияют на качество покрытия?

Существует несколько факторов, влияющих на качество гальванического покрытия, и большинство из них должен эффективно контролировать ваш партнер по отделке поверхностей.

– Подготовка поверхности : Шероховатые, плохо обработанные поверхности с неровными металлическими поверхностями, заусенцами или холодными швами не могут быть эффективно покрыты металлом.

– Очистка : Поверхности должны быть очищены от масел, грязи и мыла, образовавшихся в результате омыления масел щелочными очистителями.

– Контроль гальванических ванн : Температура, рН, концентрация ионов никеля и концентрация гипофосфита должны тщательно контролироваться, чтобы обеспечить высокое качество и однородность покрытия.

Каковы требования к изготовлению/отделке перед нанесением покрытия?

Сварочные брызги должны быть удалены, острые кромки закруглены, а корни швов отшлифованы. При восстановлении/восстановлении компонентов важно, чтобы места коррозии были отшлифованы до плоской поверхности.

Другие ключевые моменты

При выборе подходящего партнера для выполнения ваших требований по химическому никелированию важно проверить несколько факторов:

– Доступна ли пескоструйная очистка в качестве услуги перед нанесением покрытия, когда это необходимо?

– Будет ли проведен осмотр поверхности перед нанесением покрытия?

– Поставляются ли химикаты сертифицированным поставщиком продукции ENP?

– Состоят ли растворы ENP из деминерализованной воды?

– Проводится ли непрерывная фильтрация ванны с точностью до одного микрона вместе с перемешиванием воздуха?

– Регулярно ли контролируется химический состав ванны?

– Как регулярно моются ванны?

– Проводится ли проверка на достаточном уровне?

Узнайте больше об услуге химического никелирования, которую мы предлагаем в Surface Technology, или свяжитесь с нами сейчас, чтобы обсудить ваши требования.

Зарегистрируйтесь ниже, чтобы получать нашу ежемесячную электронную почту и быть в курсе последних официальных документов по инженерии поверхностей, тематических исследований и новостей об инновациях.

Имя

Адрес электронной почты

Время от времени мы хотели бы отправлять вам информацию, которая предоставляет, развивает и продвигает наши услуги, которые имеют отношение к вам. Отправка ваших данных означает, что вы согласны с этим, а также соглашаетесь с нашими политиками конфиденциальности и использования файлов cookie. Прочтите их, чтобы получить доступ к своим правам на данные.

Процесс химического никелирования с DURNI-COAT®

Покрытия из никель-фосфорного сплава

что такое химическое никелирование

химическое никелирование

области применения

новаторские отрасли

места и контакты

что такое химическое никелирование?

Химическое никелирование (химическое никелирование) — процедура, применяемая с 1950-х годов для отделки поверхностей никель-фосфорным покрытием. Помимо алюминия и стали, все другие основные материалы могут быть оптимизированы с помощью химического никелирования. Высокая точность, равномерная толщина покрытия – особенно когда речь идет о компонентах сложной формы – и безопасность при серийном производстве являются одними из многих преимуществ, предлагаемых этим процессом. Отсутствие внешнего источника питания делает химическое никелирование еще более интересным.

Обработка поверхности Aalberts — ваш партнер, когда речь идет о химическом никелировании. Наши заводы, оснащенные самыми современными технологиями, изготовят ваши компоненты высокофункциональным и экономичным способом.

Отделка металлов DURNI-COAT®

Наш самый важный метод функциональной отделки металлов химическим никелированием называется DURNI-COAT ^®, сокращенно DNC. В зависимости от типа материала, обработки и использования защищает металлические компоненты от износа и коррозии. Когда дело доходит до процесса никелирования, компания Aalberts по обработке поверхности опирается на более чем 50-летний практический опыт. Каждый год мы покрываем более 350 миллионов деталей.

Никелевые покрытия DURNI-COAT ^® идеально подходят для областей применения с особыми требованиями. Спектр характеристик охватывает все: от химической стойкости до точности размеров и идеального скольжения до повышенной твердости. Ниже мы суммировали наиболее важные свойства покрытия:

Отличная коррозионная стойкость
Устойчивость к эрозии и кавитации
Высокая износостойкость
Удлинение при разрыве до 2%
Равномерное нанесение покрытия
Хорошая точность размеров
Отличная твердость
Магнитные свойства
Возможность соединения/пайки
Проводящая поверхность
Идеальные фрикционные свойства
Хорошая химическая стойкость
6 90
наш процесс химического никелирования DURNI-COAT®
DURNI-COAT ^® применяется в виде химического химического осаждения. Заготовка погружается в водный раствор электролита с определенным содержанием ионов никеля. В ходе процесса эти ионы восстанавливаются до металлического никеля. Гипофосфиты, содержащиеся в растворе, являются химическими реагентами и поставщиками электронов, необходимых для этой цели. В ходе реакции они окисляются с образованием ортофосфата. На поверхности заготовки образуется легированное покрытие, включающее пропорции никеля и фосфора. Этот слой эффективно защищает заготовку от износа и коррозии. Уровень фосфора имеет решающее значение для функциональных свойств покрытия и в определенной степени варьируется, чтобы его можно было адаптировать к индивидуальным применениям.
Предыдущий
Наши универсальные DURNI-COAT ^® процессы химического никелирования характеризуются равномерным и точным нанесением покрытия даже на геометрически сложные поверхности. Таким образом, кромки, углубления, доступные полости и отверстия также будут покрыты равномерным слоем. Это преимущество, особенно по сравнению с гальваническими покрытиями. Однородный слой DURNI-COAT ^® допускает узкие допуски по толщине покрытия: обычно ± 10 процентов от требуемой толщины покрытия, тогда как минимальный допуск составляет ± 3 мкм.
области применения химического никелирования DURNI-COAT®
DURNI-COAT ^® химическое никелирование используется во многих отраслях, таких как автомобильная промышленность, химическая промышленность, электротехническая промышленность, машиностроение , текстильная промышленность и область авиастроения.
Поверхности с дюралюминиевым покрытием также могут быть пригодны для использования в пищевой промышленности, но при соблюдении особых требований, включая VO (EC) 1935/2004 и VO (ЕС) 2023/2006. Более подробную информацию о требованиях и условиях можно найти здесь.
Ассортимент основных материалов, на которые можно нанести покрытие DURNI-COAT ^®, включает металлы, наиболее часто используемые в технических целях:
- Все низколегированные ферритные стали
- Чугунные материалы
- Нержавеющие стали
- Алюминиевые сплавы
- Спеченные металлы
- Дополнительные материалы после предыдущих образцов покрытий
Стандартная толщина покрытия DURNI-COAT®
Толщина слоя от 2 до 5 мкм достаточна, когда покрытия DURNI-COAT ^® используются в качестве вспомогательных средств для пайки. Кроме того, при выборе вариантов DURNI-COAT ^® и толщины слоя необходимо учитывать агрессивную среду, тип и качество основного материала и его поверхности, трибологическую систему и требуемый срок службы.
В соответствии с DIN EN ISO 4527 для деталей, подверженных износу и коррозии, обычно используется следующее распределение толщины покрытия:
- Незначительное напряжение к коррозии)
Умеренный стресс
- 10–25 мкм
Высокий стресс
- 25–50 мкм
Exclust High Stress

Exclust High Press Stress

.0014 загрузок

обработка металла с помощью NEDOX®

Процедура химического никелирования NEDOX ^® также включает нанесение никель-фосфорного сплава на металлические поверхности. Это химическое покрытие содержит бесчисленные поры, созданные серией запатентованных производственных этапов. Контролируемая диффузия полимеров затвердевает на поверхности. На заключительном этапе процесса NEDOX ^® полимеры полностью интегрируются с поверхностью. Никелевое покрытие наносится точным и однородным способом.

Процесс NEDOX ^® создает твердую, гладкую и самосмазывающуюся поверхность с высокой степенью защиты от износа и коррозии. NEDOX ^® отличается высокой химической стабильностью и обладает длительными антипригарными и антистатическими свойствами. Существует множество переменных, которыми можно управлять на разных этапах нашего процесса NEDOX ^® , чтобы улучшить различные свойства поверхности.

области применения химического никелирования NEDOX®

Универсальный продукт NEDOX ^® часто используется в качестве промышленного покрытия в автомобильной промышленности, секторе энергетических технологий (нефть и газ), полупроводниковой промышленности, аэрокосмической промышленности, фармацевтической промышленности и области пневматики.

NEDOX ^® покрытие подходит для самых разных материалов, таких как

низколегированные ферритные стали
чугунные материалы
нержавеющие стали
цветные металлы или бронза 9, такие как медь, бронза
алюминиевые сплавы
спеченные металлы
другие материалы, если их пригодность подтверждена (образец покрытия).

важные свойства покрытий NEDOX®

Как ведущая компания по производству химического никелирования, Aalberts использует различные варианты покрытия NEDOX ^® с индивидуальными характеристиками. Индивидуальные требования к каждому отдельному приложению, следующие (объединенные) свойства имеют первостепенное значение:

Non-slip properties
Resistance to UV radiation
Chemical stability
Noise reduction
Gliding behavior
Corrosion protection
Coatings that prevent the adhesion of adhesive tape and glue
Temperature resistance
Wear protection

отрасли, которые мы обслуживаем

часто задаваемые вопросы

КАКИЕ ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ МОЖНО ПОКРЫТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НИКЕЛИРОВАНИЕМ?

Все основные металлические материалы, т. е. сталь, высоколегированная сталь, нержавеющая сталь, алюминий, цветные металлы (медь, латунь, бронза) и цинковое литье под давлением. Пригодность других материалов необходимо проверить с помощью пробных покрытий.

ТРЕБУЕТ ЛИ ПРОЦЕДУРА DURNI-COAT® ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ?

Не для (основного) процесса нанесения покрытия (химическое никелирование). Однако это может потребоваться для предварительной обработки некоторых материалов (нержавеющая сталь, цинковое литье под давлением, цветные металлы).

КАКОВЫ ПРЕИМУЩЕСТВА DURNI-COAT®?

Чрезвычайно равномерное распределение толщины покрытия, даже на поверхностях компонентов со сложной геометрией
Идеальное сочетание защиты от износа и коррозии
Электропроводность и внешний вид нержавеющей стали

КАКАЯ ТОЛЩИНА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ ВОЗМОЖНА С DURNI-COAT®?

В зависимости от области применения можно добиться толщины покрытия от 5 мкм до 50 мкм. В исключительных случаях может быть достигнута толщина 100 мкм (при использовании специальных стеллажных систем).

ЧТО ХАРАКТЕРИЗУЕТ ПРОЦЕСС ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ?

Наши универсальные DURNI-COAT ^® процессы химического никелирования характеризуются равномерным и точным нанесением покрытия даже на геометрически сложные поверхности.

местонахождение процессов

другие процессы

обработка поверхности

показать все адреса

условия и положения

заявление о защите данных

юридическое уведомление

сертификаты

Подписывайтесь на нас

условия и положения

заявление о защите данных

юридическое уведомление

сертификаты

Weitere Infos zu unseren Verfahren

Унсере Верфарен

Мы предлагаем все виды термообработки. Наши объекты тесно взаимосвязаны с точки зрения логистики, а это значит, что все процессы доступны для вас. Для просмотра полного списка и описания технологий термообработки нажмите на кнопку.

Горячее изостатическое прессование (ГИП) применяется для устранения пористости. Вам нужна высокая механическая прочность и нечувствительность к высоким температурам для паяных соединений? Мы в Aalberts Surface Technologies предлагаем решение с помощью пайки.

Полимерные покрытия могут наноситься на широкий спектр основных материалов и обеспечивают длительную защиту. Они особенно хорошо механически крепятся к основанию. Дополнительные улучшающие слои позволяют сочетать антипригарные покрытия с улучшенными свойствами скольжения и/или высокой износостойкостью.

Обладая 40-летним опытом непрерывной отделки рулонов, вы можете положиться на технологии поверхности Aalberts, чтобы найти инновационные решения, которые другие компании могут назвать невозможными. Наши услуги включают в себя покрытие бочек, непрерывное селективное покрытие и покрытие стеллажей.