ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ НАТИРАНИЕ ДВУХСЛОЙНОГО МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ

 

ELECTROLYTIC NATIRANIYE TWO-LAYER COPPER-NICKEL COVERING

 

Намаконов Б.В., Кушнарёв А.А. (АДИ Дон НТУ,г. Горловка, Украина)

Namakonov B. V., Kushnaryov A. A. (ADI Don NTU, Gorlovka, Ukraine)

 

Рассмотрены вопросы электролитического натирания никеля по медному подслою, полученному химическим натиранием

Questions of an electrolytic natiraniye of nickel on the copper intermediate layer received by a chemical natiraniye are considered

 

Ключевые слова: электролитическое натирание никеля по меди  

Key words: electrolytic natiraniye of nickel, copper

 

Известно, что значительная часть (до 10%) металла, производимого в мире, в результате коррозии и преждевременного физического износа металлических изделий используется неэффективно. Это приводит к большим потерям. В связи с этим одной из первоочередных является задача максимальной экономии металла и его защиты от преждевременного физического разрушения. Эффективным и распространенным способом защиты металлов от коррозии является нанесение гальванических покрытий.

Гальваническое покрытие медь-никель широко применяется для защиты от коррозии стальных деталей. В связи с тем, что медь имеет более положительный потенциал, чем железо, то по отношению к железу и его сплавам является катодным покрытием, поэтому может выполнять защитную функцию лишь при отсутствии пор в покрытии. Пористые медные покрытия наоборот приводят к ускорению коррозии железа и его сплавов. Никель также имеет более положительный потенциал, чем железо, т.е. защищает только механически. Никелевые покрытия должны быть беспористыми. Поэтому никелевые покрытия многослойны (у многослойных покрытий поры каждого слоя обычно не совпадают с порами соседних слоев). Для получения многослойных покрытий никель осаждают из нескольких электролитов или на другой металл (например, медь). Многослойность таких покрытий позволяет также снизить расход никеля в результате применения более дешевой меди.

Основным защищаемым материалом является сталь. Но не все металлы могут осаждаться непосредственно на сталь, а также иметь с ней хорошее сцепление. Поэтому применяются промежуточные слои, которые обеспечивают хорошее сцепление. Широкое применение медных покрытий в качестве промежуточных слоев в значительной мере обусловлено хорошим сцеплением меди с различными металлами.

Нанесение слоя меди производилось на специальном приспособлении, устанавливаемом на токарный станок, с помощью механического натирания поверхности шейки. Главными составляющими приспособления являются: войлочный тампон, в который подается специальная медьсодержащая технологическая жидкость, и прижимное устройство. Данным способом был получен слой меди толщиной 3 мкм на диаметр шейки.

Обычно, этапу нанесения второго слоя покрытия (никелирование и т.д.) предшествует очистка и обезжиривание поверхности детали. В данном случае этой операцией можно пренебречь, т.к. после процесса меднения в кислой среде поверхность детали является чистой.

   Процесс никелирования проходил в электролитической ячейке в специальном малоконцентрированном никелевом электролите. Материалом анода является пластинка из анодного никеля площадью 0,025 дм2.

Электролитическая ячейка (рис.1) состоит из основания 5 (стального полукольца), выполненного по профилю детали. К основанию с помощью специального клея прикреплено диэлектрическая полукольцо 4. В диэлектрическоя полукольцо встроен никелевый анод 2, которое с помощью электропровода 7 присоединено к «+» вывода выпрямителя ВР-24. Для равномерного распределения  электролита по поверхности обрабатываемой детали электролитическая ячейка имеет войлочный тампон 3, к которому с помощью трубки 6 и специального отверстия подается электролит.

Рисунок 1 – Схема приспособления для электролитического натирания гальванических покрытий

 

Нажимное устройство предназначено для создания равномерной и плотной связи рабочей поверхности электролитической ячейки с обрабатываемой поверхностью детали.

Нажимное устройство состоит из регулировочного болта 8, сжимающего пружину 9 с помощью плунжера 10. Плунжер 10 фиксирует пружину 9 в стакане 11. Корпус стакана 11 в свою очередь с помощью регулирующей траверсы 12 может принимать несколько положений в траверсе 13 и фиксируется болтом 14. Траверса 13 с помощью системы подвижного рычага 15 и тяги 16 крепится к ушку 17 прижима 18. Прижим 18 скобой 19 и болтом 20 фиксируется на станине 21 токарно-винторезного станка. Система подвижных элементов устройства позволяет электролитической ячейке точно повторять движение вращающейся детали. При закручивании болта 8 в плунжер 10 пружина 9 сжимается и тем самым уменьшается давление в области контакта рабочей чести электролитического ячейки с обрабатываемой деталью.

  На толщину получаемого покрытия влияют многие факторы среди которых: химический состав электролита, подача электролита (мл/мин), скорость движения в зоне контакта детали и тампона (м/мин), кислотность электролита (pH), его температура (t0) и др. Но основным фактором, определяющим толщину и качество покрытия, является плотность тока (А/дм2).

  В ходе экспериментального исследования было установлено, что по медному подслою можно наносить прочносцепляющиеся покрытия никеля без предварительного травления поверхности меди.

Увеличение плотности тока ведет к увеличению скорости осаждения покрытия. При использовании гальванических ванн для нанесения покрытия существует пороговое значение плотности тока, при котором никель перестает осаждаться на деталь вследствие чрезмерно активного выделения водорода. В случае нанесения покрытия на деталь электролитическим натиранием  слой никеля до 0,01мм в течение 20 минут успешно осаждался даже при значениях плотности тока до 100 А/дм2.

Список использованных источников

1. Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов. – М.: Металлургия, 1974. – 560 с.

2. Макарова Н.А., Лебедева М.А., Набокова В.Н. Металлопокрытия в автомобилестроении. – М.: Машиностроение, 1977. – 285 с.