| Никелирование алюминия и его сплавов. |
В настоящее время существует много способов подготовки поверхности алюминия к никелированию. Из них наиболее технологичным и проверенным в условиях производства является способ цинкатной обработки. Для выполнения процесса никелирования по этому способу детали монтируют в приспособления и обрабатывают в 10—15%-ном растворе каустической соды при температуре 60—70° С. При этом происходит травление поверхности алюминия с бурным выделением пузырьков водорода, очищающих металл от поверхностных загрязнений. Продолжительность травления зависит от степени загрязнения, точности размеров деталей, степени шероховатости их поверхности и колеблется от 10—15 с до 1—2 мин, после чего детали немедленно промывают в холодной проточной воде и осветляют в 15—20%-ном растворе азотной кислоты при температуре 15—25° С в течение 2—3 мин. Осветление необходимо для растворения примесей и легирующих добавок: железа, меди, марганца и других металлов, нерастворимых в щелочи и покрывающих травленую поверхность алюминия плотной черной пленкой. При травлении литых деталей из силумина, например из сплава АЛ2, детали дополнительно осветляют в концентрированной азотной кислоте с добавкой 2—3% фтористоводородной кислоты или кислых фторидов, например KF HF или NaF HF. Затем детали промывают в холодной проточной воде и погружают в цинкатный раствор, для которого применяют следующий состав (г/л) и режим обработки: Zn++ в пересчете на металл...................................................... 25—30 Каустическая сода NaOII............................................................ 120—140 Рабочая температура, °С......................................................... 15—20 Выдержка, с.............................................................................. 30—40 Для приготовления цинкатного раствора обычно используют сернокислый цинк ZnSO4 7Н2O, в раствор которого приливают раствор каустической соды до растворения образующегося осадка Zn(OН)2. При обработке алюминиевых деталей в цинкатном растворе детали непрерывно покачивают. Осевший слой контактного цинка должен иметь равномерный голубоватый оттенок, без просветов и пятен. При наличии указанных дефектов процесс подготовки повторяют снова. Затем детали промывают в холодной проточной воде и стравливают контактный слой цинка в 15—20%-ном растворе азотной кислоты в течение 20—30 с. После промывания в холодной проточной воде производят повторную цинкатную обработку в том же растворе, также с покачиванием, но с выдержкой 8—10 с. Детали, промытые в холодной проточной воде, завешивают в ванну никелирования под током. Никелирование производят в общепринятом сернокислом электролите, без каких-либо особенностей в режиме осаждения. Цинкатный способ обеспечивает высокую прочность сцепления никеля с алюминием и его сплавами. Так, например, при испытаниях прочности спайки никелированных деталей сплавом ПОС-40, производимых автором для производственных целей, прочность спайки встык составляла около 700 кгс/см2 без отслаивания никеля. Для покрытия участков, подлежащих в дальнейшем спайке, достаточен слой никеля толщиной 3—5 мкм. В остальных случаях выбор толщины слоя зависит от условий эксплуатации изделий. Никелированные детали прогревают при 200° С в течение 20—30 мин для проверки па отсутствие вздутий и отслаивания. Ю. Я. Лукомским и Л. Л. Кузьминым разработан также электролит, допускающий непосредственное никелирование алюминия и его сплавов без какой-либо специальной подготовки. Для этой цели детали протравливают в щелочи, осветляют в растворе азотной кислоты, как это указано выше, и загружают с выдержкой без тока в 1—2 мин в никелевый электролит со следующим составом (г/л) и режимом обработки: Сернокислый никель NiSO4ь7H2O................................................. 200 Борная кислота Н3ВО3................................................................. 25 Фтористый натрий NaF.................................................................. 2 Персульфат калия K2S2O8............................................................. 2 Рабочая температура, °С............................................................... 50 Величина рН................................................................................. 4,5—5,4 Плотность тока Dк, А/дм2.............................................................. 1,0—1,5 Выход по току ήк, %...................................................................... 90 Аноды — никелевые, в чехлах. При толщине слоя в пределах до 30 мкм обеспечивается высокая прочность сцепления. Толщину слоя никеля на алюминии определяют капельным способом, используя для этой цели растворы, предусмотренные ГОСТ 16875—71 для никелевых покрытий по стали. Для определения пористости никелевых, медных, хромовых, а также многослойных покрытий типа медь—никель—хром применяют наложение фильтровальной бумаги, смоченной раствором гематоксилина с концентрацией 0,8—1,0 г/л. После выдержки 3—5 мин на бумаге в местах пор образуются отчетливо видимые фиолетовые точки. Никелирование прочих металлов. Никелирование магниевых сплавов, а также литейных цинковых сплавов типа ЦАМ-4-1 наиболее надежно производят с применением подслоя меди. Составы и режимы меднения указанных сплавов указаны на стр. 43—44. Никелирование титана и его сплавов подробно изучалось К. П. Баташевым. Основной операцией при гальваническом покрытии титана является подготовка поверхности к покрытию. Естественная оксидная пленка, мешающая гальваническому осаждению металлов, удаляется с поверхности титана с большим трудом и легко восстанавливается вновь даже при промывке в воде. Обычно удаление ее осуществляется путем травления деталей в соляной кислоте плотностью 1,19 без подогрева в течение 1 ч. Применяется также травление в серной кислоте, разбавленной водой в соотношении 1:1, что соответствует концентрации ее в 60—65% по массе. Травление ведут при температуре 80—90° С в течение 7—10 мин. При этом потери металла составляют около 5—8 мкм и находятся в пределах 0,5—1,5 мкм/мин. Исследование явлений, происходящих на поверхности титана во время различных операций подготовки и в процессе гальванического покрытия, позволило высказать следующие соображения при осуществлении технологического процесса никелирования 1. Промывка после травления должна быть кратковременной. 2. Состав электролита и режим осаждения должны быть подобраны так, чтобы обеспечить совместный разряд осаждаемого металла и водорода. 3. Выполнение указанных условий обеспечивает высокую прочность сцепления основного металла с покрытием как при никелировании, происходящем при обильном выделении водорода, так и при осаждении, например, хрома, платины и других металлов. Исходя из указанных соображений, для никелирования молено рекомендовать хлористый электролит, применяемый также для никелирования нержавеющих сталей и других металлов. Для него можно принять следующий состав и режим осаждения: Хлористый никель NiС12 6Н2О, г/л........................................... 240—250 Соляная кислота НС1 (плотность 1,19 г/см3), мл/л .................. 180-220 Рабочая температура, °С......................................................... 40—50 Плотность тока Dк, А/дм2........................................................ 5—6 Выход по току ήк, %................................................................ 50—60 При указанном режиме проверенная прочность сцепления составляла 70—100 кгс/см2 для толщины слоя никеля 8—10 мкм. Этот же электролит и режим осаждения пригодны для осаждения никеля на предварительно хромированные детали, а также при покрытии молибдена. В хлористом электролите хорошо никелируется и ниобий, но с предварительным декапированием деталей в смеси кислот азотной и фтористоводородной, взятых в соотношении 1:1. Никелирование ведут при Dк = 20÷60 А/дм2 в течение 20—60 с, после чего переносят в сернокислый электролит, содержащий следующие компоненты при режиме работы: Сернокислый никель NiSO4 7H2O, г/л............................................... 350—400 Серная кислота H2SO4 (плотность 1,84 г/см3), мл/л......................... 5—15 Рабочая температура, °С................................................................. 70—75 Плотность тока Dк, А/дм2............................................................... 5—15 Толщину слоя никеля в этом электролите доводят до 125—175 мкм, что позволяет повысить эксплуатационную жаростойкость деталей до 1100° С.
|