Placage au nickel chimique - caractéristiques, technologie et recommandations

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les technologies de métallisation des pièces et des structures sont répandues dans divers domaines de l'industrie et de la construction. Un revêtement supplémentaire protège la surface des dommages externes et des facteurs qui contribuent à la destruction complète du matériau. L'un de ces traitements est le nickelage autocatalytique, qui présente un film durable résistant mécaniquement et à la corrosion et pouvant supporter des températures d'environ 400 °C.

Caractéristiques technologiques

En plus du placage chimique à base de nickel, il existe des méthodes de galvanoplastie et de galvanoplastie. La réaction de précipitation doit immédiatement être attribuée aux caractéristiques de la technique considérée. Il est organisé dans les conditions de la réduction du nickel à base d'hypophosphite de sodium en solution saline additionnée d'eau. Dans l'industrie, les technologies de nickelage chimique sont majoritairement utilisées avec la connexioncomposés acides et alcalins actifs, qui commencent juste les processus de précipitation. Le revêtement ainsi traité acquiert un aspect métallisé brillant dont la structure est un alliage combiné de nickel et de phosphore. La technologie, réalisée avec la présence de la dernière substance dans la composition, a des indicateurs physiques et chimiques inférieurs. Les solutions acides et alcalines peuvent donner différents coefficients de teneur en phosphore - le premier jusqu'à 10 % et le second - environ 5-6 %.

Les qualités physiques du revêtement dépendront également de la quantité de cette substance. La gravité spécifique du phosphore peut être d'environ 7,8 g/cm3, la résistance électrique est de 0,60 ohm mm2/m et le point de fusion est de 900 à 1200°. Grâce à une opération de traitement thermique à 400°, la dureté du revêtement déposé peut être augmentée jusqu'à 1000 kg/mm2. Dans le même temps, la force d'adhérence de la pièce à structure nickel-phosphore augmentera également.

En ce qui concerne le nickelage chimique, contrairement à de nombreuses méthodes alternatives de placage protecteur, il est le mieux adapté pour travailler avec des pièces et des structures de forme complexe. En pratique, la technologie est souvent appliquée aux serpentins et aux surfaces internes des tuyaux multiformats. Le revêtement est appliqué uniformément et avec précision - sans lacunes ni autres défauts dans la couche protectrice. En ce qui concerne la disponibilité du traitement pour différents métaux, la restriction s'applique uniquement au plomb, à l'étain, au cadmium et au zinc. A l'inverse, le dépôt de nickel phosphore est recommandé pour les métaux ferreux, l'aluminium etpièces en cuivre.

Méthode de nickelage dans des solutions alcalines

La précipitation alcaline confère au revêtement une résistance mécanique élevée, qui se caractérise par la possibilité d'un réglage facile et l'absence de facteurs négatifs tels que la précipitation de poudre de nickel. Il existe différentes recettes qui sont préparées en fonction du type de métal traité et de son objectif. La composition de ce type de solution de nickelage chimique est généralement utilisée comme suit:

• Acide citrique sodique.
• Hypophosphite de sodium.
• Ammonium (chloré).
• Nickel.

À une température d'environ 80-90°, le processus se déroule à une vitesse d'environ 9-10 microns/heure, tandis que le dépôt s'accompagne d'un dégagement actif d'hydrogène.

La procédure de préparation de la recette elle-même est exprimée dans la dissolution de chacun des ingrédients ci-dessus dans un ordre séparé. La seule exception dans cette composition de nickelage chimique sera l'hypophosphite de sodium. Il est versé dans un volume d'environ 10-20 g / l au moment où tous les autres composants sont dissous et la température est amenée au mode optimal.

Sinon, il n'y a pas d'exigences particulières pour la préparation du processus de dépôt dans une solution alcaline. Le flan métallique est nettoyé et suspendu sans traitement particulier.

La préparation des surfaces des pièces et des structures en acier pour le revêtement n'a pas de caractéristiques prononcées. Pendant le processus, vous pouvez ajuster la solution en ajoutant le même hypophosphite de sodium ou25% d'ammoniac. Dans le second cas, sous condition d'un grand volume de bain, l'ammoniac est introduit à partir d'une bouteille à l'état gazeux. Un tube en caoutchouc est immergé jusqu'au fond du récipient et l'additif y est directement introduit en mode continu jusqu'à la consistance souhaitée.

Nickelage avec des solutions acides

Par rapport aux milieux alcalins, les milieux acides se caractérisent par une variété d'additifs. La base d'hypophosphite et de sels de nickel peut être modifiée avec de l'acétate de sodium, des acides lactique, succinique et tartrique, ainsi que du Trilon B et d'autres composés organiques. Parmi le grand nombre de formulations utilisées, la solution la plus populaire pour le nickelage chimique par dépôt acide:

• Hypophosphite de sodium.
• Sulfate de nickel.
• Sodium carbonate.

Le taux de dépôt sera le même 9-10 microns/heure, et la valeur du pH est corrigée avec une solution d'hydroxyde de sodium à 2 %. La température est maintenue strictement à moins de 95 °, car son augmentation peut entraîner une auto-décharge de nickel avec précipitation instantanée. Parfois, des éclaboussures de la solution du récipient sont également observées.

Il est possible de modifier les paramètres de la composition relatifs à la concentration de ses principaux ingrédients uniquement si la teneur en phosphite de sodium est d'environ 50 g/l. Dans cet état, la précipitation du phosphite de nickel est possible. Lorsque les paramètres de la solution atteignent la concentration ci-dessus, la solution est drainée et remplacée par une nouvelle.

Quand thermiquetraitement ?

Si la pièce doit garantir la qualité de la résistance à l'usure et de la dureté, une opération de traitement thermique est effectuée. L'augmentation de ces propriétés est due au fait que dans des conditions d'augmentation du régime de température, il se produit une précipitation de nickel-phosphore, suivie de la formation d'un nouveau composé chimique. Il contribue à l'augmentation de la dureté de la structure du revêtement.

Selon le régime de température, il y a un changement de microdureté avec des caractéristiques différentes. De plus, la corrélation n'est pas du tout uniforme vis-à-vis d'une augmentation ou d'une diminution de la température de chauffage. Lors d'un traitement thermique en nickelage chimique à 200 et 800° par exemple, l'indice de microdureté ne sera que de 200 kg/mm2. La valeur maximale de dureté est atteinte à des températures de 400-500°. Dans ce mode, vous pouvez compter sur 1200 kg/mm2.

Il convient également de garder à l'esprit que tous les métaux et alliages ne sont, en principe, pas acceptables pour le traitement thermique. Par exemple, l'interdiction est imposée aux aciers et alliages qui ont déjà subi des procédures de durcissement et de normalisation. A cela s'ajoute le fait que le traitement thermique à l'air peut contribuer à la formation d'une teinte qui passe du doré au violet. Abaisser la température à 350 ° aidera à minimiser ces facteurs. L'ensemble du processus est effectué dans l'ordre de 45 à 60 minutes uniquement avec la pièce nettoyée des contaminants. Le polissage externe affectera directement la probabilité d'obtenir un résultat de qualité.

Équipement de traitement

Pour la productionCette technologie ne nécessite pas d'unités hautement spécialisées et industrielles. À la maison, le nickelage chimique peut être disposé dans un bain ou un plat en acier émaillé. Parfois, des artisans expérimentés utilisent un revêtement pour les récipients métalliques ordinaires, grâce auquel les surfaces sont protégées de l'action des acides et des alcalis.

En ce qui concerne les capacités jusqu'à 50-100 litres, des réservoirs émaillés auxiliaires résistants aux acides nitriques peuvent également être utilisés. Quant à la doublure elle-même, sa base est préparée à partir de colle universelle imperméable (par exemple, "Moment" n ° 88) et d'oxyde de chrome en poudre. Encore une fois, à la maison, les mélanges de poudres spécialisées peuvent être remplacés par des micropoudres d'émeri. Pour fixer et traiter la doublure appliquée, un séchage à l'air avec un sèche-cheveux ou un pistolet à air chaud est nécessaire.

Les installations professionnelles de nickelage chimique ne nécessitent pas de protection de surface particulière et se distinguent par la présence de capots amovibles. Les revêtements sont retirés après chaque séance de traitement et nettoyés séparément dans de l'acide nitrique. La principale caractéristique de conception de ces équipements peut être appelée la présence de paniers et de suspensions (généralement en acier au carbone), qui facilitent la manipulation de petites pièces.

Procédés de nickelage pour l'acier inoxydable et les métaux résistants aux acides

Le but de cette opération est d'augmenter la résistance à l'usure et la dureté de la surface de la pièce, ainsi que de fournir une protection anti-corrosion. C'est la normeprocédé de nickelage chimique des aciers qui ont été alliés et qui sont en cours de préparation pour une utilisation dans des environnements agressifs. La préparation des pièces occupera une place particulière dans la technique de revêtement.

Pour les alliages inoxydables, un affinage préliminaire dans un environnement anodique dans une solution alcaline est utilisé. Les pièces sont montées sur des cintres avec la connexion de cathodes internes. La pesée est effectuée dans un récipient contenant une solution de soude caustique à 15% et la température de l'électrolyte est de 65 à 70 °. Pour former un revêtement uniforme sans lacunes, le nickelage électrolytique et chimique des alliages inoxydables doit être effectué dans des conditions de maintien d'une densité de courant (anodique) jusqu'à 10 A/dm2. La durée du processus varie de 5 à 10 minutes selon la taille de la pièce. Ensuite, la pièce est lavée à l'eau courante froide et décapitée dans de l'acide chlorhydrique dilué pendant environ 10 secondes à une température de 20°. Ceci est suivi d'une procédure typique de précipitation alcaline.

Placage de nickel non ferreux

Les métaux mous et malléables aux procédés chimiques subissent également une préparation spéciale avant le traitement. Les surfaces sont dégraissées et, dans certains cas, polies. Si la pièce a déjà été nickelée auparavant, la procédure de décapage dans une solution diluée à 25 % avec de l'acide sulfurique doit également être effectuée en 1 minute. Il est recommandé de traiter les éléments à base de cuivre et de ses alliages au contact de métaux électronégatifs tels que l'aluminium et le fer. Techniquement, une telle combinaison est assurée par un fil de suspension ou tenace.à partir des mêmes substances. Comme le montre la pratique, parfois dans le processus de réaction, une simple pression de la partie en fer sur la surface en cuivre suffit pour obtenir l'effet de dépôt souhaité.

Le nickelage chimique de l'aluminium et de ses alliages a aussi ses propres caractéristiques. Dans ce cas, un décapage des pièces dans une solution alcaline est organisé ou une clarification est effectuée avec un acide à base d'azote. On utilise également un double traitement au zincate, pour lequel on prépare une composition avec de l'oxyde de zinc (100 g/l) et de la soude caustique (500 g/l). Le régime de température doit être maintenu entre 20 et 25 °. La première approche avec l'immersion de la pièce dure 30 secondes, puis le processus de gravure du précipité de zinc dans l'acide nitrique commence. Ceci est suivi d'une deuxième plongée, déjà de 10 secondes. Au stade final, l'aluminium est lavé à l'eau froide et nickelé avec une solution de nickel-phosphore.

Technologie de placage au nickel Cermet

Pour les matériaux de ce type, la méthode générale de nickelage de ferrite est utilisée. Au stade de la préparation, la pièce est dégraissée avec une solution de carbonate de sodium, lavée à l'eau chaude et gravée pendant 10 à 15 minutes dans une solution d'alcool additionnée d'acide chlorhydrique. Ensuite, la pièce est à nouveau lavée à l'eau chaude et nettoyée avec des abrasifs doux à partir de boues. Immédiatement avant le début du processus de nickelage chimique, le cermet est recouvert d'une couche de chlorure de palladium. Une solution à une concentration de 1 g / l est appliquée sur la surface avec un pinceau. La procédure est répétée plusieurs fois et la pièce est séchée après chaque passage.

Pour le nickelage, utilisez un récipient avec une solution acide contenant du chlorure de nickel (30 g/l), de l'hypophosphite de sodium (25 g/l) et de l'acide succinique de sodium (15 g/l). La température de la solution est maintenue dans la plage de 95 à 98 ° et le coefficient d'hydrogène recommandé est de 4,5 à 4,8. Après le nickelage chimique, la partie céramique-métal est lavée à l'eau chaude, puis bouillie et immergée dans un pyrophosphate électrolyte cuivré. Dans un environnement chimique actif, la pièce est maintenue jusqu'à ce qu'une couche de 1 à 2 microns se forme. Différents types de céramiques, éléments en quartz, ticond et thermocond peuvent également être soumis à un traitement similaire. Dans chaque cas, le placage au chlorure de palladium, le séchage à l'air, l'immersion dans une solution acide et l'ébullition seront obligatoires.

Technologie de nickelage à la maison

Techniquement, les opérations de nickelage peuvent être organisées sans équipement spécial, comme déjà indiqué. Par exemple, dans un environnement de garage, cela pourrait ressembler à ceci:

• Cuisiner la bonne taille de casserole avec un intérieur émaillé.
• Les réactifs secs pré-préparés pour la solution électrolytique dans un récipient émaillé sont mélangés avec de l'eau.
• Le mélange résultant est bouilli, après quoi de l'hypophosphite de sodium y est ajouté.
• La pièce est nettoyée et dégraissée, puis immergée dans la solution, mais sans toucher les surfaces du récipient, c'est-à-dire le fond et les parois.
• Les caractéristiques du nickelage à la maison sont que toutl'équipement sera fabriqué à partir de matériaux improvisés. Pour le même contrôle de la pièce, vous pouvez fournir un support spécial (nécessairement en matériau diélectrique) avec une pince, qui devra être laissé en position fixe pendant 2-3 heures.
• Pendant le temps ci-dessus, la composition est laissée à l'état d'ébullition.
• Lorsque la période technologique de nickelage passe, la pièce est retirée de la solution. Il doit être rincé à l'eau courante froide diluée dans de la chaux éteinte.

Chez vous, vous pouvez nickeler l'acier, le laiton, l'aluminium, etc. Pour tous les métaux énumérés, une solution électrolytique contenant de l'hypophosphite de sodium, du sulfate ou du chlorure de nickel, ainsi que des inclusions acides, doit être préparée. Au fait, pour accélérer le processus, vous pouvez ajouter un additif au plomb.

Conclusion

Il existe différentes techniques et approches de nickelage dans des solutions chimiques actives, mais l'utilisation d'hypophosphite de sodium est la méthode la plus avantageuse. Cela est dû à la quantité minimale de précipitations indésirables et à une combinaison de tout un ensemble de propriétés techniques et physiques du revêtement d'une épaisseur d'environ 20 microns. Bien entendu, le nickelage chimique d'un métal s'accompagne de certains risques de formation de défauts. Cela est particulièrement vrai pour les métaux non ferreux très sensibles, mais de tels phénomènes peuvent également être combattus dans le cadre d'un procédé technologique unique. Par exemple, les experts recommandent d'éliminer les zones défectueuses dans un environnement concentré à base d'azote acide avectempératures jusqu'à 35°C. Cette procédure est effectuée non seulement en cas de défauts indésirables, mais également dans le but de corriger régulièrement la couche de protection appliquée.