Для защиты никелевых изделий от коррозии

Покрытие никелем используют для защиты от коррозии и для декоративной отделки деталей. Никель обладает стойкостью на воздухе, в растворах щелочей и в некоторых кислотах.

Никель в паре с железом является катодом, так как имеет более электроположительный потенциал, чем железо. Никель может защищать сталь только механическим путем, следовательно, покрытие не должно иметь пор и должно иметь большую толщину — 20—25 мкм. Существует несколько разновидностей никелевых покрытий.

Никелирование матовое — нанесение на поверхность металлических деталей матового слоя никеля. Основным компонентом электролитов для получения матовых осадков никеля является сульфат никеля. В раствор вводят также сульфат натрия или магния для получения пластичных и полируемых покрытий, а также борную кислоту для поддержания устойчивого значения рН.

Блестящее никелирование используют для защитно-декоративной отделки поверхности. При этом отпадает необходимость полирования покрытия. Блестящий никель можно наносить на детали со сложным профилем, он обладает способностью сглаживать неровности. Для получения блестящих покрытий в состав раствора электролита вводят специальные добавки — блескообразователи. Блестящие никелевые покрытия обладают пониженной коррозионной стойкостью по сравнению с матовыми покрытиями.

Никелирование черное — электролитическое нанесение на поверхность металлических изделий слоя никеля черного цвета. Такое покрытие используют как с защитно-декоративной целью, так и для уменьшения коэффициента отражения света. Оно нашло применение в оптической промышленности и в некоторых отраслях машиностроения. У черного никеля низкие показатели коррозионной стойкости, пластичности и прочности сцепления с поверхностью. Поэтому применяют предварительное оловянирование или осаждение матового никеля. Если применить предварительное цинкование, а затем осадить черный никель, то покрытия приобретают такую же коррозионную стойкость, как если бы они были покрыты только цинком. Часто черный никель наносят на изделия из меди или латуни.

Применяют также химический способ нанесения никеля на поверхность металлических изделий. Химически восстановленный никель отличается повышенной коррозионной стойкостью и твердостью. Он позволяет получать равномерные по толщине осадки, отличающиеся высокими декоративными свойствами и малой пористостью.

Усовершенствование процессов никелирования идет по пути создания новых электролитов и сплавов на основе никеля. Разработаны новые метансульфоновые растворы, из которых получают пластичные никелевые покрытия с низкими внутренними напряжениями.

Многослойные в два-три слоя никелевые покрытия обладают большей коррозионной стойкостью, чем однослойные. Первый слой никеля осаждают из простого никелевого электролита, а 2-й слой из электролита, содержащего серу в составе органических добавок. Потенциал никеля, содержащего серу, имеет более отрицательное значение, чем потенциал никеля без включений серы. Поэтому второй слой электрохимически защищает от коррозии первый слой никеля. Таким образом обеспечивается более высокая защита основного изделия.

Используют также двухслойное покрытие, называемое сил-ни-кель. Оно состоит из первого блестящего слоя никеля. Второй слой получают из электролита, содержащего в виде суспензии каолин. В ходе электролиза каолин осаждается вместе с никелем и включается в осадок.

используются при изготовлении пу-

Введение в матрицу покрытия алмазных и других неметаллических составляющих позволяет существенно повысить твердость и износостойкость никелевых покрытий.

Использование многослойных никелевых покрытий обеспечивает значительную экономию никеля и повышает их эксплуатационные свойства.

Защита металла от коррозии. Способы защиты металлических изделий от коррозии весьма разнообразны:

— изменение состава окружающей среды;

— изменение состава металлов;

— термическая и термохимическая обработка металлов;

— нанесение защитных покрытий;

— рациональное конструирование металлических изделий;

Изменением состава окружающей среды можно снизить ее коррозионное воздействие на металлические изделия при их хранении, транспортировке. Для этого из окружающей среды удаляют вещества, ускоряющие коррозию, например, влагу (осушители), или вводят вещества, замедляющие коррозию — ингибиторы — в состав смазки или оберточной бумаги.

Изменением состава металла: легированием, рафинированием (удаление примесей), модифицированием (добавка тугоплавких соединений или специальных присадок, создающих однородную структуру металла) — можно значительно повысить коррозионную стойкость как металлов, так и сплавов.

Термическая, термохимическая обработка придает металлам и изделиям из них однородную структуру, вследствие чего повышается их устойчивость к коррозии.

Рациональное конструирование изделий не допускает непосредственного контакта разнородных металлов, изолирует их специальными прокладками и покрытиями, по возможности избегает факторов ускоренной коррозии — острых углов, зазоров, труднодоступных мест, где собираются влага, пыль, остатки пищи и др.

Электрохимическая защита от коррозии представляет собой присоединение или покрытие одного металла другим (протектором). В процессе коррозии протектор разрушается, а защищаемый металл (изделие) не повреждается.

Нанесение разнообразных защитных покрытий является самым распространенным и эффективным средством защиты металлов от

коррозии. Металлические покрытия, помимо защиты металлов от коррозии, выполняют и другие функции, например декоративные, повышают износостойкость и т.п.

Различают анодные и катодные металлические покрытия. Анодные покрытия в конкретной среде имеют более отрицательный электродный потенциал, чем основной металл изделия, а катодные наоборот. Олово, никель, хром, медь, используют в качестве катодных покрытий для стали, а цинк, алюминий — для анодной защиты. Наиболее распространены следующие способы получения металлических покрытий: горячий (погружение в расплавленный металл), плакирование, химический, электрохимический.

Электрохимический (гальванический) способ получения покрытия основан на осаждении катионов покровного металла из водных растворов солей при пропускании через них постоянного электрического тока. Гальваническим методом на металлические изделия наносят никель, хром, цинк, медь, серебро, золото. Никелирование обеспечивает высокую коррозионную стойкость и декоративную отделку поверхности, применяется для столовых приборов, ножевых изделий, приборов для окон и дверей, галантереи. Хромовое покрытие характеризуется коррозионной стойкостью и сопротивлением механическому износу, применяется при изготовлении блестящих частей автомобилей, измерительных приборов, корпусов часов и т.д. Никелевые и хромовые покрытия белого цвета с сильным металлическим блеском, различают их по оттенку: у никелевых покрытий оттенок желтоватый, у хромовых — голубоватый.

Плакирование — способ получения покрытия из двух и более разнородных металлических слоев, которые соединяются металлической прокаткой.

При нанесении металлических покрытий горячим способом изделие погружается в другой расплавленный металл. Цинковые покрытия имеют серый цвет, характерный рисунок, напоминающий морозный узор на стекле. Оловянные покрытия (лужение) имеют белый цвет, невысокий блеск.

Неметаллические защитные покрытия бывают неорганического и органического происхождения. При изготовлении металлохозяйственных товаров в качестве покрытий органического происхождения используются лаки, краски, пленочные полимерные материалы, смазки, в качестве неорганических покрытий — силикатное эмалирование,

Эмалирование — получение на металлах и сплавах эмалевых покрытий с использованием стеклообразующих материалов (кварцевый песок, глина, мел, полевой шпат, бура, сода, поташ и т.д.) для защиты от коррозии при действии высоких температур и улучшения эстетических свойств. Эмалевое покрытие состоит из грунтового и покровного слоев. Грунтовая эмаль наносится непосредственно на подготовленную поверхность и обеспечивает прочное сцепление покровной эмали и металла. Покровная эмаль имеет защитно-декоративную функцию. Эмалирование используется при изготовлении посуды, холодильников и т.д.

Защита черных и цветных металлов оксидными пленками представляет собой создание на поверхности изделия слоя оксидов, обладающих значительно большей коррозионной стойкостью, чем основной металл. Такие пленки создаются: химическим оксидированием в окислительных средах (щелочных растворах) или электрохимическим способом, которое осуществляется в растворе электролита. Оксидированию подвергают изделия из стали или алюминия. Оксидированная поверхность углеродистой стали имеет сине-черный цвет и называется воронением. Анодное окисление алюминия и его сплавов электрохимическим способом называют анодированием. Оксидную пленку на алюминии иногда окрашивают в различные цвета. Разновидностью анодирования является эматалирование.

Декорирование металлических изделий. Для украшения металлохозяйственных товаров применяются золочение, серебрение, чеканка, гравировка, филигрань, чернь.

Золочение и серебрение — нанесение тонкого слоя золота и серебра гальваническим методом, плакированием, наклейкой пленки сусального золота или серебра. Серебрение применяют для изделий из латуни, мельхиора, нейзильбера. Золочение широко используется в ювелирном и часовом производстве при изготовлении изделий из никеля, серебра, меди.

Гравировка — нанесение рисунка в виде линий или росписи с помощью режущего инструмента.

Филигрань — закрепленные на металлической поверхности узоры из проволоки.

Чеканка — получение рельефного рисунка на поверхности изделия с помощью штампов на чеканочных прессах.

Чернь — расплавленный черневой сплав из сернистых соединений серебра, меди, свинца и др. Наносят его в виде порошка, а затем обжигают. Расплавленная чернь прочно заполняет углубления гравированной поверхности серебра, мельхиора или другого металла.

Нередко эти украшения комбинируют или дополняют другими: сканью, инкрустацией, накаткой, гальванопластикой, полировкой. Наносят их обычно на драгоценные металлы, медно-никелевые сплавы, из которых изготавливают ювелирные, галантерейные изделия, а также ручки ножей, вилок, ложек и других столовых приборов.

· Изоляция металла от коррозионной среды.

лаки, краски, эмали, битум, пластмассы, керамика, резина, смолы и другие покрытия, наносимые физическими способами;

оксидные, фосфатные и другие пленки, получаемые обработкой металла химическими веществами.

анодные покрытия – покрытия изделия более активным металлом, то есть металлом с меньшим потенциалом в данной среде, чем потенциал покрываемого металла, пример — оцинкованное железо;

катодные покрытия – покрытия изделия менее активным металлом, то есть металлом с большим потенциалом в данной среде, чем потенциал покрываемого металла; примеры — меднение, никелирование стали.

Схемы процессов, происходящих в порах или при нарушении сплошности металлических покрытий, приведены на рисунке:

H₂ H₂

Zn 2+ Zn 2+

H + Fe 2+ H + H + H₂

Ni(K) Ni(K) Zn(A) Zn(A)

катодное покрытие анодное покрытие

Анодные покрытия более надёжно защищают металл основы от коррозии. Основное требование к катодным покрытиям — высокая механическая прочность покрытия и коррозионная стойкость металла покрытия. К примеру, покрытия никелем используют для защиты от коррозии и для декоративной отделки деталей автомобилей, велосипе-дов, приборов, предметов домашнего обихода и т.д. Никель отличается высокой коррозионной стойкостью на воздухе, в растворах щелочей и некоторых кислот благо-даря сильно выраженной склонности к пассивации. При изменении состава коррозионной среды может меняться и характер покрытия. Так, из сравнения стандартных потенциалов олова и железа при рН=0 следует, что олово является катодом по отношению к железу. Однако в среде органических кислот, содержащихся во многих пищевых средах, олово образует с ними комплексные соединения, и потенциал его становится более отрицательным. В этих условиях олово является анодным покрытием по отношению к железу. Соединения олова малотоксичны, поэтому его используют в производстве белой жести для консервной промышленности.

· Уменьшение агрессивности среды.

Введение ингибиторов – специальных химических соединений, замедляющих коррозию. Ингибиторы подбирают индивидуально для конкретных металлов с учетом характера среды.

Деаэрация – удаление из воды растворённого кислорода (осуществляется кипячением, пропусканием нагретой воды через стальную стружку и т.д.).

к защищаемой металлической конструкции прикрепляют более активный металл, который окисляется, предохраняя конструкцию от разрушения. Прикрепляемый металл выполняет роль протектора (защитника) по отношению к металлической конструкции. Пример: для протекторной защиты изделий из стали в подземных условиях используют сплавы на основе магния, алюминия, цинка.

Схема протекторной защиты:

протектор

почвенная

вода

При катодной защите используют внешний источник постоянного тока. Защищаемую конструкцию (трубопро-воды, рельсы) присоединяют к отрицательному полюсу ис-точника тока (к катоду). Положительный полюс источника тока присоединяют к металлическому лому, находящемуся в той же коррозионной среде. Принцип катодной защиты основан на смещении равновесия окисления металла

влево, схема катодной электрозащиты изображена на рисунке:

к сети

K(–) A(+)

конструкция

лом

почвенная

вода

· Рациональное конструирование элементов металлических аппаратов и сооружений.

Коррозия металлов происходит, в большей или меньшей степени, всюду, где эксплуатируют металлические изделия и конструкции. В каждом случае приходится проводить специальные исследования по коррозии и выбору эффективного способа защиты.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10178 — | 7216 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно