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Nichelatura a casa

Il nichel è ampiamente utilizzato nell’ingegneria meccanica e nella costruzione di strumenti, nonché in vari settori. Nell’industria alimentare, il nichel sostituisce i rivestimenti di stagno, e nel campo dell’ottica si è diffuso attraverso la nichelatura nera del metallo. Le parti realizzate in metalli non ferrosi e acciaio sono rivestite di nichel per aumentare la resistenza dei prodotti all’usura meccanica e proteggere dalla corrosione. La presenza di fosforo nel nichel rende la durezza del film prossima a quella del cromo!

Contenuto:

Procedura di nichelatura

La nichelatura è l’applicazione di una nichelatura alla superficie di una parte, che in genere ha uno spessore compreso tra 1 e 50 micron. I rivestimenti in nichel sono neri lucidi o opachi, ma a prescindere da ciò, forniscono una protezione affidabile per il metallo in ambienti aggressivi (acidi, alcali) e a temperature elevate.

Prima del processo di nichelatura, il prodotto deve essere preparato. Viene lavorato con carta vetrata per rimuovere il film di ossido, asciugato con un pennello, lavato con acqua, sgrassato in una soluzione di soda calda e nuovamente lavato. I rivestimenti in nichel sono in grado di perdere la loro lucentezza primaria nel tempo, quindi spesso ricoprono lo strato di nichel con uno strato di cromo più resistente.

Il nichel, applicato direttamente sull’acciaio, è un rivestimento catodico e protegge il materiale esclusivamente con mezzi meccanici. La discontinuità del rivestimento protettivo contribuisce alla comparsa di vapori corrosivi, in cui è l’acciaio che funge da elettrodo solubile. Di conseguenza, la corrosione si sviluppa sotto il rivestimento, distruggendo il substrato di acciaio e provocando il distacco della nichelatura. Per evitare ciò, il metallo deve essere sempre ricoperto da uno spesso strato di nichel..

I rivestimenti in nichel possono essere applicati su ferro, rame, loro leghe, tungsteno, titanio e altri metalli. Metalli come piombo, cadmio, stagno, piombo, antimonio e bismuto non devono essere rivestiti con nichelatura chimica. Quando si nichelano i prodotti in acciaio, è consuetudine applicare un sottostrato di rame.

I rivestimenti in nichel sono utilizzati in vari settori per scopi speciali, protettivi e decorativi, nonché come sottostrato. La tecnologia di nichelatura viene utilizzata per ripristinare parti di automobili e parti di macchine usurate, rivestire apparecchiature chimiche, strumenti medici, strumenti di misura, articoli per la casa, parti che funzionano con carichi leggeri in condizioni di attrito a secco o esposizione ad alcali forti.

Tipi di nichelatura

La pratica conosce due tipi di nichelatura: elettrolitica e chimica. Quest’ultimo metodo è leggermente più costoso di quello elettrolitico, ma è in grado di fornire la possibilità di creare un rivestimento uniforme in qualità e spessore su qualsiasi parte della superficie, se è soddisfatta la condizione di accesso ad essi..

Nichelatura elettrolitica

I rivestimenti elettrolitici sono caratterizzati da una certa porosità, a seconda dell’accurata preparazione del supporto e dello spessore del rivestimento protettivo. Per organizzare una protezione di alta qualità contro la corrosione, è necessaria una completa assenza di pori, per questo è consuetudine eseguire preliminarmente la ramatura delle parti metalliche o applicare un rivestimento multistrato, che è più affidabile di un rivestimento monostrato anche a parità di spessore.

Per fare ciò, è necessario preparare un elettrolita. Prendi 30 grammi di solfato di nichel, 3,5 grammi di cloruro di nichel e 3 grammi di acido borico per 100 millilitri di acqua, versa questo elettrolita in un contenitore. La nichelatura di acciaio o rame richiede anodi di nichel, che devono essere immersi nell’elettrolita.

Appendere la parte su un filo tra gli elettrodi di nichel. I fili delle strisce di nichel devono essere legati insieme. Le parti sono collegate al polo negativo della sorgente di corrente e i fili al positivo. Quindi è necessario includere un reostato nel circuito per regolare la corrente e un milliamperometro. Selezionare una fonte di alimentazione CC con una tensione non superiore a 6 V.

La corrente deve essere accesa per una ventina di minuti. Quindi la parte deve essere rimossa, sciacquata e asciugata. Il prodotto è ricoperto da uno strato di nichel grigiastro opaco. Affinché il rivestimento protettivo acquisisca lucentezza, deve essere lucidato. Tuttavia, quando si lavora, ricordare i significativi svantaggi della nichelatura elettrolitica a casa: deposizione irregolare sulla superficie in rilievo del nichel e impossibilità di coprire fori profondi e stretti, nonché cavità.

Nichelatura chimica

Oltre al metodo elettrolitico, è possibile utilizzare un altro metodo molto semplice per rivestire il ferro o l’acciaio lucido con un sottile ma resistente strato di nichel. È consuetudine prendere una soluzione di cloruro di zinco al 10% e aggiungere gradualmente alla soluzione di solfato di nichel fino a quando il liquido diventa verde brillante. Dopodiché, il liquido deve essere riscaldato a ebollizione, è meglio usare un recipiente di porcellana per questo..

In questo caso appare una caratteristica torbidità, ma non ha effetto sul processo di nichelatura delle parti. Quando portate il liquido a bollore, dovreste calarvi dentro l’oggetto da nichelare. Pulire la parte e sgrassare in anticipo. Il prodotto deve bollire nella soluzione per circa un’ora, aggiungere di tanto in tanto acqua distillata man mano che evapora.

Se durante l’ebollizione noti che il liquido ha cambiato colore da verde brillante a leggermente verde, devi aggiungere un po’ di solfato di nichel per ottenere il colore originale. Trascorso il tempo indicato, togliere il prodotto dalla soluzione, sciacquare con acqua in cui sia stato sciolto un po’ di gesso ed asciugare bene. Acciaio o ferro lucidato placcato in un simile processo di nichelatura, questo rivestimento protettivo tiene molto saldamente.

La procedura di nichelatura chimica si basa sulla riduzione del nichel da una soluzione acquosa dei suoi sali utilizzando ipofosfito di sodio e altri reagenti chimici. Le soluzioni utilizzate per la nichelatura chimica sono acide con un pH di 4-6,5 e alcaline con un pH superiore a 6,5.

Si consiglia di utilizzare soluzioni acide per il rivestimento di metalli ferrosi, ottone e rame. Alcalino per acciai inossidabili. Una soluzione acida rispetto ad una soluzione alcalina conferisce una superficie più liscia sulla parte lucida. Un’altra importante caratteristica delle soluzioni acide è la minore probabilità di autoscarica al superamento della soglia di temperatura di esercizio. Le soluzioni alcaline garantiscono un’adesione più affidabile del film di nichel al metallo di base.

Tutte le soluzioni acquose per la nichelatura fai-da-te sono universali, cioè adatte a tutti i metalli. L’acqua distillata viene utilizzata per la nichelatura chimica, ma è anche possibile utilizzare la condensa di un frigorifero domestico. I reagenti chimici sono adatti puliti – con la designazione sull’etichetta “H”.

La sequenza di preparazione della soluzione è la seguente. Tutti i reagenti chimici, ad eccezione dell’ipofosfito di sodio, devono essere sciolti in acqua utilizzando smalti. Quindi riscaldare la soluzione alla temperatura di esercizio, sciogliere l’ipofosfito di sodio e inserire le parti nella soluzione. Con l’aiuto di un litro di soluzione è possibile nichelare parti che hanno una superficie fino a 2 dm2.

Rivestimenti neri

I rivestimenti in nichel nero sono utilizzati per scopi speciali e decorativi. Le loro proprietà protettive sono molto basse, quindi è consuetudine applicarle su un sottostrato di normale nichel, zinco o cadmio. I prodotti in acciaio devono essere prezincati e rame e ottone devono essere nichelati..

La nichelatura nera è dura ma fragile, soprattutto quando è spessa. In pratica si fermano ad uno spessore di 2 micron. Un bagno di nichel per tali rivestimenti, di regola, contiene grandi quantità di tiocianato e zinco. Quasi la metà del nichel è presente nel rivestimento e il restante 50% è zolfo, azoto, zinco e carbonio..

È consuetudine preparare bagni di alluminio nichelato nero o acciaio sciogliendo tutti i componenti in acqua calda e filtrando con carta da filtro. Se sorgono difficoltà durante la dissoluzione dell’acido borico, viene sciolto separatamente in acqua riscaldata a 70 gradi Celsius. Il raggiungimento di neri profondi dipende dalla scelta corretta della densità di corrente.

Bagni di nichelatura

Nelle officine è ampiamente utilizzata una vasca da bagno, composta da 3 componenti principali: acido borico, solfato e cloruro. Il solfato di nichel è una fonte di ioni di nichel. Il cloruro influisce in modo significativo sul funzionamento degli anodi di nichel; la sua concentrazione nel bagno non è standardizzata con precisione. Nei bagni privi di cloruri avviene una forte passivazione del nichel, dopo di che il contenuto di nichel nel bagno diminuisce e il risultato è una diminuzione dell’efficienza della corrente e un calo della qualità dei rivestimenti..

In presenza di cloruri, gli anodi si dissolvono in quantità sufficienti per il normale svolgimento della nichelatura del rame o dell’alluminio. I cloruri aumentano la conduttività del bagno e le sue prestazioni quando contaminati con zinco. L’acido borico aiuta a mantenere il pH a un livello specifico. L’efficacia di questa azione dipende in larga misura dalla concentrazione di acido borico..

Il cloruro può essere cloruro di sodio, zinco o magnesio. Molto diffusi sono i bagni al solfato di Watt, che contengono come additivo sali elettricamente conduttivi, che aumentano la conducibilità elettrica dei bagni e migliorano l’aspetto dei rivestimenti protettivi. Il più utilizzato tra questi sali è il solfato di magnesio (circa 30 grammi per litro).

Il solfato di nichel viene solitamente introdotto in una concentrazione di circa 250-350 grammi per litro. Recentemente, ci sono state tendenze verso la limitazione del solfato di nichel – meno di 200 g / l, che aiuta a ridurre significativamente le perdite di soluzione.

La concentrazione di acido borico è di 25-40 grammi per litro. Al di sotto di 25 g/l aumenta la tendenza alla rapida alcalinizzazione del bagno. E il superamento del livello consentito è considerato sfavorevole a causa della possibile cristallizzazione dell’acido borico e della sedimentazione dei cristalli sulle pareti del bagno di nichel e degli anodi..

Il bagno di nichel funziona in un diverso intervallo di temperatura. Tuttavia, la tecnologia di nichelatura domestica viene utilizzata raramente a temperatura ambiente. Il nichel spesso si stacca dai rivestimenti applicati nei bagni freddi, quindi il bagno deve essere riscaldato ad almeno 30 gradi Celsius. La densità di corrente viene scelta sperimentalmente in modo che i rivestimenti non brucino.

Il bagno di sodio funziona in modo affidabile in un ampio intervallo di pH. In precedenza, il pH veniva mantenuto ad un livello di 5,4-5,8, motivando la minore aggressività e il maggiore potere coprente del bagno. Tuttavia, valori di pH elevati provocano un aumento significativo delle sollecitazioni nella nichelatura. Pertanto, nella maggior parte dei bagni, il pH è 3,5-4,5.

Sottigliezze di nichelatura

L’adesione del film di nichel al metallo è relativamente bassa. Questo problema può essere risolto mediante trattamento termico dei film di nichel. La procedura di diffusione a bassa temperatura consiste nel riscaldare prodotti non nichelati a una temperatura di 400 gradi Celsius e mantenere le parti per un’ora a questa temperatura.

Ma ricorda che se le parti nichelate sono state indurite (amo da pesca, coltelli e molle), quindi a una temperatura di 400 gradi, possono rilasciare, perdendo la loro durezza, la loro qualità principale. Pertanto, la diffusione a bassa temperatura in tale situazione viene effettuata a una temperatura vicina a 270-300 gradi con un tempo di esposizione fino a 3 ore. Questo trattamento termico può anche aumentare la durezza della nichelatura..

I moderni bagni di nichel richiedono attrezzature speciali per la nichelatura e l’agitazione della soluzione acquosa per intensificare la procedura di nichelatura e ridurre il rischio di vaiolatura – la comparsa di piccole depressioni nel rivestimento. L’agitazione del bagno comporta la necessità di creare una filtrazione continua per eliminare la contaminazione.

L’agitazione con una barra catodica mobile non è efficace quanto l’uso dell’aria compressa e, soprattutto, richiede un ingrediente speciale per evitare la formazione di schiuma..

Rimozione della nichelatura

I rivestimenti di nichel sull’acciaio vengono solitamente rimossi in bagni con acido solforico diluito. Aggiungere 30 litri di acido solforico concentrato a 20 litri di acqua fredda in porzioni sempre mescolando. Controllare che la temperatura non superi i 60 gradi Celsius. Dopo il raffreddamento a temperatura ambiente del bagno, la sua densità dovrebbe raggiungere 1,63.

Al fine di ridurre il rischio di semina del materiale di cui è composto il substrato, al bagno viene aggiunta la glicerina in una quantità di 50 grammi per litro. I bagni sono generalmente realizzati in plastica vinilica. I prodotti sono appesi alla barra centrale, che è collegata al plus della fonte di corrente. Le aste, su cui sono fissati i fogli di piombo, sono collegate al meno della sorgente di corrente.

Assicurarsi che la temperatura del bagno non superi i 30 gradi, poiché la soluzione calda agisce in modo aggressivo sul supporto. La densità di corrente dovrebbe essere di 4 A / dm2, ma è consentita una variazione di tensione entro 5-6 Volt.

Aggiungere acido solforico concentrato nel tempo per mantenere la densità a 1,63. Per evitare la diluizione del bagno, immergere gli oggetti nella vasca dopo averli pre-asciugati. Il controllo del processo non è particolarmente difficile, perché la densità di corrente al momento della rimozione del nichel diminuisce drasticamente.

Pertanto, la nichelatura è il processo galvanico più popolare. La nichelatura presenta durezza, grande resistenza alla corrosione, costo di nichelatura tollerabile, buona riflettività e resistività elettrica.