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El níquel se usa ampliamente en la fabricación de instrumentos y la ingeniería mecánica, así como en otras industrias diversas. En la producción de alimentos, el níquel reemplaza a los recubrimientos de estaño, y en el campo de la óptica es conocido por su proceso de niquelado negro. Productos tratados con níquel hechos de acero y metales no ferrosos, para proteger contra la formación de corrosión y aumentar la resistencia de las piezas al desgaste mecánico. El contenido de fósforo en níquel le permite hacer una película con una dureza similar a la del cromo.
Proceso de niquelado
El procedimiento de niquelado consiste en aplicar un recubrimiento de níquel en la superficie del producto, que, por regla general, tiene un espesor de 1-50 micras . Los recubrimientos de níquel pueden ser negro mate o brillante, pero independientemente de esto, crean una protección confiable y duradera del metal contra los efectos agresivos (álcali, ácido) y en condiciones de altas temperaturas.
Antes del niquelado el producto debe ser preparado. Etapas de preparación:
- el artículo se trata con papel de lija para eliminar la película de óxido;
- cepillado
- lavado bajo el agua;
- desengrasado en solución de soda caliente;
- sometido a lavado de nuevo.
Los recubrimientos de níquel pueden, con el tiempo, perder su brillo original, porque con mucha frecuencia la capa de níquel se cubre con una capa de cromo más resistente.
El níquel depositado en el acero es un revestimiento de cátodo que solo protege el metal mecánicamente. La débil densidad de la capa protectora contribuye a la aparición de poros de corrosión, donde el electrodo soluble es la parte de acero. Como resultado, la corrosión se produce debajo del recubrimiento, destruye el sustrato de acero y crea un pelado de la capa de níquel. Para evitar esto, el metal siempre debe tratarse con una capa gruesa de níquel.
Los recubrimientos de níquel se aplican a:
- cobre
- hierro
- titanio;
- Tungsteno y otros metales.
Es imposible procesar con la ayuda de niquelado de metales tales como:
cadmio;- plomo
- plomo
- lata
- bismuto
- antimonio
Cuando el niquelado de piezas de acero, es necesario hacer una capa inferior de cobre.
Los recubrimientos de níquel se utilizan en diversas industrias con fines especiales, decorativos y de protección, así como también se utilizan como subcapa. Las técnicas de niquelado se utilizan para restaurar piezas gastadas y piezas de repuesto de automóviles, para cubrir instrumentos médicos, equipos químicos, artículos para el hogar, herramientas de medición, piezas que están sujetas a cargas ligeras en condiciones de álcalis fuertes o fricción seca.
Tipos de niquelado
En la práctica, hay dos tipos de niquelado:
- Química;
- Electrolitico
La primera opción es más costosa que la electrolítica, pero puede proporcionar la capacidad de crear un recubrimiento uniforme en espesor y calidad en cualquier parte del producto, si se crea la condición para acceder a la solución.
Recubrimiento electrolítico de níquel en casa.
El niquelado electrolítico se diferencia por su pequeña porosidad, depende del grosor de la capa protectora y de la minuciosidad de la preparación de la base. Para crear una protección anticorrosión de alta calidad, es necesaria una ausencia absoluta de poros, para lo cual es habitual recubrir previamente la parte metálica o aplicar varias capas de recubrimiento, que es un recubrimiento de capa única mucho más fuerte, incluso con el mismo espesor.
¿Por qué necesitas preparar el electrolito en casa? Requiere 3.5 gramos. Cloruro de níquel, 30 g. Sulfato de níquel y 3 gr. ácido bórico por 100 ml. Agua, este electrolito se vierte en un recipiente. El recubrimiento de níquel de cobre o acero requerirá ánodos de níquel que deben sumergirse en un electrolito.
La parte se suspende en un cable entre los electrodos de níquel. Los cables, que son de placas de níquel, deben estar conectados entre sí. Los detalles están conectados al polo negativo de la fuente de voltaje, y los cables - al positivo. Después es necesario conectar la resistencia al circuito y al miliamperímetro para ajustar el voltaje. Necesitará una fuente de corriente constante con un voltaje de no más de 6 voltios.
La corriente debe estar encendida durante unos 20 minutos . Después de que el artículo se va, se lava y se seca. El detalle está cubierto con una capa gris níquel mate. Para obtener una capa protectora de brillo, debe ser pulida. Pero cuando trabaje, no se olvide de los inconvenientes significativos del recubrimiento electrolítico en el hogar: la imposibilidad de recubrir agujeros estrechos y profundos y la deposición irregular en la superficie de níquel estampado.
Recubrimiento químico de níquel en casa.
Además del método electrolítico, hay otra opción, bastante sencilla, para recubrir acero pulido o hierro con una capa de níquel fuerte y delgada. Necesita una solución de cloruro de zinc al 10% y agregue lentamente a la solución de sulfato de níquel hasta que la solución sea de color verde brillante . Luego, el líquido debe hervirse, es conveniente que esto lleve el recipiente de porcelana.
En este caso, se forma una turbidez característica, pero no afecta al niquelado de los productos. Cuando lleva la solución a ebullición, es necesario bajar el producto, que se somete a un revestimiento de níquel. Antes de ello es necesario desengrasar y limpiar. La parte debe hervir en el líquido durante una hora aproximadamente, y debe agregarse periódicamente con agua destilada a medida que la solución disminuye.
Si vio en la ebullición que la solución cambió de color de brillante a ligeramente verde, entonces debe agregar un poco de sulfato de níquel para obtener el color original. Después de un tiempo específico, retire la parte del líquido, enjuáguela con agua, donde se muele un poco de tiza y seque bien. El hierro pulido o el acero recubierto de esta manera mantiene esta capa protectora bastante bien.
El proceso de recubrimiento químico se basa en la reacción de conversión de níquel de una solución acuosa de sus sales utilizando hipofosfito de sodio y otros elementos químicos. Las soluciones utilizadas para recubrimientos químicos pueden ser alcalinas con un pH de más de 6.5 y ácidas con un pH de 4-6.5.
Las soluciones ácidas se utilizan mejor para procesar cobre, latón y metales ferrosos. Alcalino utilizado para acero inoxidable. Una solución ácida, a diferencia de una solución alcalina, crea una superficie más suave en un producto pulido. También una característica importante de las soluciones ácidas es una menor probabilidad de autodescarga cuando aumenta el nivel de temperatura de trabajo. Las sustancias alcalinas garantizan una unión más fuerte entre la película de níquel y la base de metal.
Cualquier solución acuosa para el niquelado se considera universal, es decir, adecuada para cualquier metal. El agua destilada se usa para el recubrimiento químico, pero también puede tomar condensado de un refrigerador convencional. Los reactivos químicos son adecuados para limpiar, marcados en el empaque "H".
Etapas de preparación de la solución:
- Todos los productos químicos, excepto el hipofosfito sódico, deben disolverse en agua en un recipiente de esmalte.
- Después de calentar el líquido a ebullición, disuelva el hipofosfito de sodio y coloque el producto en la solución.
- Con la ayuda de un litro de solución, es posible cubrir con partes de níquel que tengan un área de hasta 2 sq. dm
Baños de niquelado.
Los talleres suelen utilizar un baño que consta de tres elementos principales:
- cloruro
- sulfato
- ácido bórico.
El sulfato de níquel es una fuente de iones de níquel. El cloruro afecta significativamente el trabajo de los ánodos, no se especifica su proporción en el baño. En los baños sin cloruro hay una pasivación significativa del níquel, luego la cantidad de níquel en el baño disminuye y, como resultado, la calidad de los recubrimientos disminuye y la producción de corriente disminuye.
Los ánodos con cloruros se disuelven en la cantidad requerida para una cantidad suficiente de niquelado de aluminio o cobre. Los cloruros aumentan el trabajo del baño cuando están contaminados con zinc y su conductividad. El ácido bórico mantiene el pH en el nivel requerido. La efectividad de este proceso depende principalmente de la cantidad de ácido bórico.
En el papel del cloruro, puede elegir cloruro de magnesio, zinc o sodio. Comúnmente se utilizan los baños de sulfato de Votts, que contienen sales conductoras de la electricidad como aditivos, que aumentan la conductividad de los baños y aumentan el aspecto atractivo de la capa protectora. El más comúnmente usado entre tales sales es el sulfato de magnesio (alrededor de 30 gramos. Por 1 litro).
Como regla general, el sulfato de níquel se introduce en una proporción de aproximadamente 220-360 gramos. en 1 l . Hoy en día hay tendencias a disminuir en el sulfato de níquel, menos de 190 g / l. Ayuda a reducir significativamente la pérdida de la solución.
Adición de ácido bórico aproximadamente 25-45 gr. en 1 l. Si es inferior a 25 g / l., Entonces aumentar el baño de procesos de alcalinización. Y superar este límite es desfavorable, debido a la probable cristalización del ácido bórico y la precipitación de cristales en los ánodos y las paredes del baño.
Baño de níquel puede trabajar en un rango de temperatura diferente. Pero el niquelado casero rara vez se utiliza a temperatura ambiente. El níquel a menudo sale de los recubrimientos aplicados en baños fríos, por lo que el baño debe calentarse a por lo menos 32 grados. La densidad de corriente se elige experimentalmente, para que no ocurra, la capa protectora se quema.
El baño de sodio funciona bien en un amplio rango de pH. Una vez se mantuvo a un pH de 5.3-5.9, motivó con una agresividad débil y mejores propiedades de cobertura del baño. Pero los valores altos de pH provocan un aumento significativo de las tensiones en la capa de níquel. Por lo tanto, en muchos baños el pH es 3.4-4.6.
Características de niquelado
La adherencia del níquel al metal es relativamente baja. Este problema se resuelve mediante el tratamiento térmico de películas de níquel. La base del proceso de difusión a baja temperatura es calentar los detalles otnokelirovanny a una temperatura de 400 gramos. y la exposición de los productos durante una hora a una temperatura dada.
Pero no olvide que si los productos recubiertos con níquel, se endurecieron, entonces a 400 gramos. Pueden perder fuerza - su principal cualidad. Por lo tanto, la difusión a baja temperatura en estos casos se realiza a una temperatura de aproximadamente 260-310 gramos. Con una velocidad de obturación de tres horas. Este tratamiento térmico también puede aumentar la resistencia del recubrimiento de níquel.
Los baños implican un equipo especial para el niquelado y la mezcla de una solución de agua para intensificar el proceso de niquelado y reducir la probabilidad de picaduras, la aparición de pequeñas cavidades en la capa protectora. La agitación del baño requiere la organización de una filtración permanente para eliminar los contaminantes.
La mezcla con la ayuda de una varilla de cátodo activa no es tan efectiva como el uso de aire comprimido, y además, requiere la presencia de una sustancia especial que impida la formación de espuma.
Eliminación del niquelado
Los recubrimientos de níquel sobre acero están hechos para limpiarse en baños con ácido sulfúrico diluido . Añadir a 25 l. Partes de agua fría de 35 litros. Ácido sulfúrico concentrado, mientras se mezcla constantemente. Asegúrate de que la temperatura no supere los 55 grados. Después de enfriar a temperatura ambiente, la densidad del líquido debe ser 1.64.
Para reducir la probabilidad de sembrar el metal del que está hecho el sustrato, se agrega glicerol al baño en una proporción de 50 g. en 1 l. Los baños son a menudo de plástico de vinilo. Los detalles se cuelgan en el pasamanos central conectado a una fuente de voltaje positivo. Los pasamanos donde se unen las hojas de plomo están conectados a la fuente de alimentación menos.
Asegúrese de que la temperatura del baño no supere los 32 grados, ya que la solución caliente actúa agresivamente sobre el sustrato. La densidad de corriente debe ser de aproximadamente 4, 1 A. / dm. sq., pero es posible cambiar la corriente en el rango de 4.5-6.2 voltios .
Agregue ácido sulfúrico a lo largo del tiempo para mantener una densidad de 1.64. Para evitar la dilución del baño, sumerja las piezas solo después de haberlas secado previamente.
Hoy en día el niquelado es el proceso de galvanoplastia más popular. Los recubrimientos de níquel se caracterizan por su alta resistencia a la corrosión, dureza, niquelado de bajo costo, resistividad eléctrica y excelentes capacidades de reflexión.