Струйное никелирование

Из книги Ямпольского А.М.

"Меднение и никелирование"

Струйное никелирование. Этот способ заключается в том, что покрываемая деталь, являющаяся катодом, омывается струей никелевого электролита из форсунки или сопла, изготовленных из нержавеющей стали и подключенных к источнику постоянного тока в качестве анода. Струйный способ может оказаться весьма перспективным, особенно для покрытия рабочих полостей трубчатых деталей. Проверочные работы по никелированию этим способом показали, что осажденный никель имеет мелкокристаллическую структуру, прочное сцепление с покрываемым металлом и блестящую поверхность. Скорость осаждения никеля зависит от скорости подачи электролита. Так, плотность тока при осаждении может доходить до 30-50 а/дм2 при соответствующем повышении напряжения то 30-60 в. В свою очередь, напряжение процесса определяется омическим сопротивлением электролита и изменяется обратно пропорционально сечению струи. При покрытии наружных поверхностей можно производить местное никелирование с диаметром круга, вдвое превышающим диаметр сопла.

Никелирование с применением пульсирующего тока. Для многих процессов гальванического осаждения металлов кратковременный перерыв тока не ухудшает прочности сцепления покрытия с основным металлом при условии оставления деталей в электролите. Во многих случаях допустима даже кратковременная анодная обработка, которая получила применение в форме так называемого реверсирования тока. Вследствие легкой пассивируемости реверсирование тока для никелевых покрытий недопустимо, но пульсирующий катодный процесс с весьма кратковременными перерывами, необходимыми для обновления прикатодного слоя электролита, вполне целесообразен и может быть применен для сернокислых электролитов с общепринятым составом. 

Проведенными исследованиями установлено, что пульсирующий режим осаждения снижает пористость и внутренние напряжения никеля, не ухудшая прочности сцепления при условии длительности катодного процесса в пределах 4-5 сек и перерывов не свыше 1 сек. При этом допускаемая плотность тока определяется концентрацией компонентов электролита и подбирается опытным путем.

Никелирование с наложением ультразвуковых колебаний. Этому процессу было посвящено наибольшее количество исследовании для деталей с малыми и средними габаритами, однако он не получил широкого применения в промышленности. Установлено, что наложение ультразвукового поля дает возможность повысить плотность тока до 10-15 а/дм. кв. и значительно улучшить, качество никелевых покрытий, позволяя получать из общепринятых сернокислых электролитов светлые и беспористые осадки уже при толщинах порядка 9-12 мкм. Улучшаются и условия получения блестящих покрытий.

Ознакомление с рекомендуемыми составами (в г/л) электролитов и режимами осаждения позволяет предложить следующие, параметры процесса:

• Сернокислый никель..... 300-350
• Хлористый натрий.... 25-30
• Фтористый натрий...... 2-5
• Борная кислота....... 30-40
• Рабочая температура в град:. 15-25
• Величина рН...... 4,5-5,4

Частота ультразвуковых колебаний может колебаться в пределах от 15-20 до 40-50 кгц, интенсивность - от 0,3 до 0,5 вт/см2 покрываемой площади и объемная мощность от 40-70 до 1-3 вт/л. При этом в ваннах лабораторного типа с емкостью до 5-7 л катодная плотность тока может доходить до 35-40 а/дм2, в то время как в ваннах производственного типа доброкачественные покрытия можно получать при плотностях тока не выше 8-12 а/дм. кв. 

Растворение никелевых анодов в ультразвуковом поле происходит гораздо быстрее, чем в обычных электролитах, что связано с их кавитационной эрозией. Поэтому применение чехлов для анодов обязательно.

Никелирование способом электронатирания. Сущность эого процесса изложена в гл. "Меднение", где дано и описание аппаратуры для его выполнения. В качестве электролита может быть использован любой электролит с высокой концентрацией сернокислого никеля. Следует лишь учитывать, что плотности тока при этом процессе намного выше, чем при осаждении в стационарных ваннах. Соответственно возрастает и требуемое напряжение.

Наращивание твердого никеля по заданным размерам. Оригинальный способ восстановления размеров изношенных стальных деталей путем гальванического наращивания твердого и износостойкого никеля разработан в Омском институте инженеров железнодорожного транспорта. 

Этот способ предназначен для восстановления размеров деталей, имеющих цилиндрическую форму (штоки, плунжеры, валы, втулки и т. д.). 

Сущность его заключается и применении шаблон-гильзы из винипласта или из другой пластмассы, химически устойчивой в условиях многократного пребывания в никелевом электролите. Эта гильза надевается на изношенный участок восстанавливаемой детали, причем предварительного шлифования участка в целях выравнивания размеров не требуется. Для получения заданного размера необходимо лишь, чтобы внутренний диаметр гильзы был расточен на 15-20 мкм больше заданного диаметра участка. Кроме того, гильза должна иметь вертикальный, сквозной паз шириной 1-2 мм и высотой во всю длину восстанавливаемого участка, как это показано на рис. 22. Деталь монтируют с гильзой в жесткую конструкцию, укрепленную на бортах ванны и снабженную редуктором для вращения детали со скоростью 10-12 об/мин, после чего включают редуктор и постоянный ток. При этом на участках, имеющих большой износ, образуется больший зазор и, следовательно, происходит более быстрое наращивание никеля.

Таким образом, к концу процесса происходит автоматическое выравнивание размеров до заданной величины.