Главная » Статьи » Мои статьи

Разработка раствора подготовки алюминия к никелированию.

РАЗРАБОТКА РАСТВОРА ПОДГОТОВКИ АЛЮМИНИЯ К НИКЕЛИРОВАНИЮ.

Поводом для этой работы послужила необходимость химического никелирования алюминиевых сплавов Д16 и АМГ.

Сложность нанесения гальванических покрытий на алюминиевые сплавы связана со свойством алюминия самопроизвольно образовывать на поверхности компактный слой окисла, который препятствует осаждению покрытий с приемлемой адгезией.

Известны различные способы преодоления этого препятствия, среди которых наиболее используемой является цементация поверхности алюминия цинком, так называемая цинкатная обработка.

Так как нами используется многоразовый электролит химического никелирования (с возможностью корректировки до 30 раз) применение цинкатной обработки исключалось. Это связано с тем, что такая подготовка поверхности допускает лишь одноразовое применение раствора химического никелирования по причине его загрязнения цинком уже на стадии затяжки.

ГОСТ 9,305-84 предлагает подготовку всех алюминиевых сплавов цементацией никелем. К сожалению эта технология плохо воспроизводима и не обеспечивает хорошего качества покрытия (оно матовое и имеет плохое сцепление с основой). Кроме того, в его состав входит плавиковая кислота, что оправдано только в случае подготовки сплавов, содержащих большое количество кремния. Силуминов. Т.К. кремний растворяется только плавиковой кислотой. А работа с ней требует особых мер безопасности. для подготовки АМГ и Д16 она не содержащих кремний она просто не нужна. Также данный состав содержит очень высокую концентрацию хлорида никеля, что существенно удорожает технологию.

ТОТ ЖЕ ГОСТ ДЛЯ ЧИСТОГО АЛЮМИНИЯ ПРЕДЛАГАЕТ РАСТВОР СУЩЕСТВЕННО ИНОГО СОСТАВА:

   •хлорид никеля — 20-45 г/л.

   •Ортофосфорная кислота — 1420-1450г/л

   •Т — 50-60 С.

 

При обработке сплавов в этом растворе последующее покрытие химическим никелем осаждалось матовым (при блестящей исходной поверхности), а сам раствор цементации достаточно быстро истощался по никелю, который выпадал грубым порошком на дно ванны.

Мы поставили задачу оптимизировать технологические характеристики раствора цементации никелем предназначенного для алюминия таким образом, чтобы его можно было эффективно использовать и для сплавов д16 и АМГ.

НАМ ПРЕДСТОЯЛО РЕШИТЬ ТРИ ЗАДАЧИ:

   1. Адгезия.

   2. Блеск.

   3. Истощение раствора.

После тщательного анализа мы пришли к выводу, что все эти проблемы можно решить, сбалансировав всего два фактора - степень травления поверхности и скорость осаждения контактного никеля.

И действительно. Для хорошего сцепления покрытия с поверхностью она должна быть достаточно протравлена. А контактный никель равномерно и компактно распределен по поверхности.

Для сохранения блеска нужно не допустить перетравливания поверхности и опять же, добиться компактного и равномерного распределения никеля, что напрямую связано со скорость его осаждения.

Истощение раствора по никелю прямопропорционально скорости его осаждения.

После определения целей работы мы приступили к планированию эксперимента.

В КАЧЕСТВЕ ПАРАМЕТРОВ ОПТИМИЗАЦИИ БЫЛИ ВЗЯТЫ:

   1. Время травления в растворе гидроокиси натрия,

   2. Рабочая температура цементации,

   3. Концентрация ортофосфорной кислоты,

   4. Концентрация хлорида никеля

   5. Время выдержки в растворе цементации. А также

   6. Концентрация ингибитора (Ин2), который был введен, чтобы избежать перетравливания.

Так как параметров набралось много, в качестве математического аппарата проведения эксперимента был использованы метод математической статистики ортогональный центральный композиционный план. Суть его в следующем:

   • Выбирается точка, лежащая, по нашему мнению, в окрестности оптимума и вокруг нее делается ряд экспериментов, в которых с определенным шагом меняется каждый из параметров. Полученный массив данных обсчитывается и в результате мы получаем уравнение регрессии.

  • Далее для нахождения максимума по интересующему нас параметру мы берем первую производную. Что дает нам оптимальный состав и условия.

   • Блеск оценивалась визуально по десятибалльной шкале.

   • Сцепление с основой определялось известным методом прямоугольной решетки царапин с шагом 1 миллиметров.

НИЖЕ ПРЕДСТАВЛЕНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОДГОТОВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОД НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ ХИМИЧЕСКИМ НИКЕЛЕМ:

   1. Обезжиривание в растворе ПАВ.

   2. Промывка.

   3. Травление в растворе гидроксида натрия.

   4. Промывка.

   5. Осветление в растворе азотной кислоты.

   6. Промывка.

   7. Цементация в растворе хлористого никеля и фосфорной кислоты.

   8. Химическое никелирование.

 

В результате исследования был определен оптимальный состав раствора и режим обработки алюминиевых сплавов. Позволяющий осаждать покрытия не только

Технология позволяет обрабатывать алюминиевых сплавов до 3 м2 в 1 литре раствора с последующим корректированием по результатам анализа.

Отдельным предметом нашей гордости является то, что наш состав позволяет подготавливать силумины, то есть литьевые алюминиевые сплавы, не используя плавиковой кислоты.

 

Категория: Мои статьи | Добавил: Глеб (15.01.2015)
Просмотров: 3612 | Рейтинг: 3.5/2
Всего комментариев: 0
avatar