RU2489525C2 - Method of applying nickel coating on steel and copper components in nickel plating electrolyte - Google Patents
Method of applying nickel coating on steel and copper components in nickel plating electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489525C2 RU2489525C2 RU2011139055/02A RU2011139055A RU2489525C2 RU 2489525 C2 RU2489525 C2 RU 2489525C2 RU 2011139055/02 A RU2011139055/02 A RU 2011139055/02A RU 2011139055 A RU2011139055 A RU 2011139055A RU 2489525 C2 RU2489525 C2 RU 2489525C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- electrolyte
- coating
- sulphate
- steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение «Способ нанесения никелевого покрытия на стальные и медные детали в электролите никелирования» относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов.The invention "A method for applying a nickel coating to steel and copper parts in a nickel plating electrolyte" relates to the electrical industry and can be used in the production of alkaline nickel-cadmium batteries.
Никелирование - самый популярный гальванотехнический процесс. Привлекательный вид, высокая коррозионная стойкость и механические свойства говорят в пользу более широкого применения никеля с декоративно-защитными и функциональными целями. Никель, нанесенный непосредственно на сталь или медь, носит характер катодного покрытия и, следовательно, защищает от механических повреждений. Несплошность покрытия способствует образованию коррозионных пар, в которых сталь или медь является растворимым электродом. В результате этого возникает коррозия под покрытием, которая разрушает стальную или медную подложку и приводит к отслаиванию никелевого покрытия. С целью предупреждения этого явления сталь или медь необходимо покрывать плотным без пористости слоем никеля, поэтому при изготовлении деталей для никель-кадмиевых аккумуляторов плотным слоем никеля покрывают те детали, которые подвержены воздействию агрессивных сред.Nickel plating is the most popular electroplating process. Attractive appearance, high corrosion resistance and mechanical properties speak in favor of a wider use of nickel with decorative, protective and functional purposes. Nickel deposited directly on steel or copper has the character of a cathode coating and, therefore, protects against mechanical damage. The discontinuity of the coating contributes to the formation of corrosive pairs in which steel or copper is a soluble electrode. As a result, corrosion occurs under the coating, which destroys the steel or copper substrate and leads to peeling of the nickel coating. In order to prevent this phenomenon, steel or copper must be coated with a dense nickel layer without porosity, therefore, in the manufacture of parts for nickel-cadmium batteries, those parts that are exposed to aggressive environments are covered with a dense nickel layer.
Известен способ никелирования деталей [1], при котором никелированию электролитическим способом подвергаются изделия из стали и сплавов на основе меди, цинка и алюминия в сернокислых электролитах с добавкой специальных блескообразователей, причем для защиты от коррозии наносят многослойное покрытие.A known method of nickel plating of parts [1], in which products of steel and alloys based on copper, zinc and aluminum in sulfate electrolytes with the addition of special brighteners are subjected to electrolytic nickel plating, and a multilayer coating is applied to protect against corrosion.
Недостатками данного способа являются трудоемкость, малотехнологичность, невозможность получения равномерного покрытия из никеля на рельефной поверхности деталей и никелирования узких и глубоких отверстий, полостей, щелей, резьбовых соединений.The disadvantages of this method are the complexity, low technology, the inability to obtain a uniform coating of nickel on the embossed surface of the parts and nickel plating of narrow and deep holes, cavities, slots, threaded connections.
Известен способ [2] никелирования деталей из стали, меди и медных сплавов, включающий осаждение на катоде, в качестве которого служит изделие положительно заряженных ионов металлов из водных растворов и их соединений при пропускании через раствор постоянного тока, причем процесс никелирования производят с нерастворимыми анодами из металла или сплава, устойчивого в данном электролите, в ванну наливают электролит, нагревают его до 45°С и прорабатывают электролит при плотности тока 0,1-0,2 А/дм2, расстояние между анодом и катодом устанавливают от 10 до 100 мм, загрузку деталей производят при силе тока 0,1-0,2 А/дм2 и по мере заполнения ванны деталями силу тока повышают до требуемого уровня, скорость наращивания никеля при выходе по току, равном 90%, составляет от 20 до 40 мкм/ч при плотности тока 2-4 А/дм2, по окончании процесса никелирования детали выгружают из ванны, промывают в проточной холодной воде, а затем в горячей непроточной воде с последующей сушкой.A known method [2] of nickel plating of parts from steel, copper and copper alloys, including deposition on the cathode, which is the product of positively charged metal ions from aqueous solutions and their compounds when passing through a solution of direct current, and the nickel plating process is carried out with insoluble anodes from metal or alloy stable in this electrolyte, the electrolyte is poured into the bath, heated to 45 ° C and the electrolyte is worked out at a current density of 0.1-0.2 A / dm 2 , the distance between the anode and cathode is set from 10 to 100 mm, the parts are loaded at a current of 0.1-0.2 A / dm 2, and as the bath is filled with parts, the current is increased to the required level, the nickel build-up speed at a current output of 90% is from 20 to 40 μm / h at a current density of 2-4 A / dm 2 , at the end of the nickel plating process, the parts are unloaded from the bath, washed in cold running water, and then in hot running water, followed by drying.
Известный способ также трудоемок, нетехнологичен, не позволяет получать равномерное никелевое покрытие на деталях сложной конфигурации и рельефа, качество электролитических никелевых покрытий зависят от тщательности подготовки поверхности и наличия пор, дефектов и трещин на поверхности деталей.The known method is also laborious, non-technological, does not allow to obtain a uniform nickel coating on parts of complex configuration and relief, the quality of electrolytic nickel coatings depends on the thoroughness of surface preparation and the presence of pores, defects and cracks on the surface of the parts.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому и потому принятым за прототип является способ, при котором сначала приготавливают электролит никелирования, затем осуществляют химическую очистку электролита доведением рН до 5,0 20%-ным раствором серной кислоты и нагреванием электролита до температуры 65-70°С, после чего осуществляют введение в электролит сначала 0,3-0,5 г/л перманганата калия и перемешивание в течение 2-3 ч и затем 3 г/л активированного угля и перемешивание в течение 5-7 ч, а при электрохимической очистке проработку электролита начинают при катодной плотности тока 0,05-0,1 А/дм2 и температуре 50°С, а затем скачкообразно повышают ее до 0,6 А/дм2, а после нанесения никелевых покрытий детали промывают холодной и горячей водой и сушат [3].The closest technical solution to the proposed and therefore adopted as a prototype is a method in which first a nickel plating electrolyte is prepared, then the electrolyte is chemically cleaned by adjusting the pH to 5.0 with a 20% sulfuric acid solution and heating the electrolyte to a temperature of 65-70 ° C, after which 0.3-0.5 g / l of potassium permanganate is first introduced into the electrolyte and stirring for 2-3 hours and then 3 g / l of activated carbon and stirring for 5-7 hours, and during electrochemical cleaning, the electrolyte ita begins at a cathodic current density of 0.05-0.1 A / dm 2 and a temperature of 50 ° C, and then it is abruptly increased to 0.6 A / dm 2 , and after applying nickel coatings, the parts are washed with cold and hot water and dried [3].
Недостатком этого способа является то, что сложная технология очистки и введение добавок в электролит никелирования по указанному способу, высокая трудоемкость и энергозатраты для проведения перемешивания и фильтрации электролита никелирования приводят к возрастанию конечной стоимости никелированных деталей.The disadvantage of this method is that the complex cleaning technology and the introduction of additives into the nickel-plating electrolyte according to the specified method, the high complexity and energy consumption for mixing and filtering the nickel-plating electrolyte lead to an increase in the final cost of nickel-plated parts.
Технической задачей изобретения является разработка экономически эффективного способа нанесения никелевого покрытия на стальные и медные детали в электролите никелирования для использования их при изготовлении никель-кадмиевых аккумуляторов с повышенными циклическими и ресурсными характеристиками.An object of the invention is to develop a cost-effective method of applying a nickel coating to steel and copper parts in a nickel electrolyte for use in the manufacture of nickel-cadmium batteries with increased cyclic and resource characteristics.
Указанный технический результат достигается способом нанесения никелевого покрытия на стальные и медные детали в электролите никелирования путем приготовления электролита никелирования, содержащий никель сернокислый 140-200 г/л, натрий сернокислый 70-125 г/л, натрий хлористый 5-15 г/л и борную кислоту 18-35 г/л, химической очисткой электролита никелирования доведением его 5%-ным раствором серной кислоты до pH 5,5 и нагреванием до температуры 80-90°С, проработку электролита током, нанесение никелевого покрытия из электролита никелирования при кислотности равной pH 3,5-5,5 и содержащем в своем составе добавку магния сернокислого с концентрацией 20-50 г/лThe specified technical result is achieved by the method of applying a nickel coating to steel and copper parts in a nickel electrolyte by preparing a nickel electrolyte containing nickel sulfate 140-200 g / l, sodium sulfate 70-125 g / l, sodium chloride 5-15 g / l and boric acid 18-35 g / l, chemical cleaning of the nickel electrolyte, bringing it with a 5% sulfuric acid solution to pH 5.5 and heating to a temperature of 80-90 ° C, working out the electrolyte with current, applying a nickel coating from nickel electrolyte with acid STI equal to pH 3,5-5,5 and containing in its composition an additive of magnesium sulfate at a concentration of 20-50 g / l
Предложенный способ нанесения никелевого покрытия на стальные и медные детали в электролите никелирования заключается в следующем.The proposed method for applying a nickel coating to steel and copper parts in a nickel electrolyte is as follows.
Взвешивается необходимое количество никеля сернокислого, магния сернокислого, натрия хлористого и борной кислоты. Засыпаются компоненты в бак для приготовления электролита никелирования. В дальнейшем в бак вливается 480 л раствора натрия сернокислого с температурой 20±5°С. Затем в бак приготовления электролита никелирования наливается дистиллированная вода до
В качестве анодов используются аноды никелевые марки НПА1, НПА2, НПАН, НПАНЭ.Nickel grades NPA1, NPA2, NPAN, NPANE are used as anodes.
Анализ электролита никелирования на содержание основных компонентов производится не реже двух раз в месяц, примесей - не реже одного раза в месяц. Электролит никелирования должен соответствовать следующим показателям:Nickel electrolyte analysis for the content of the main components is performed at least twice a month, impurities - at least once a month. Nickel plating electrolyte must meet the following indicators:
никель сернокислый - 140-200 г/л;nickel sulfate - 140-200 g / l;
натрий сернокислый - 70-125 г/л;sodium sulfate - 70-125 g / l;
магний сернокислый - 20-50 г/л;magnesium sulfate - 20-50 g / l;
натрий хлористый - 5-15 г/л;sodium chloride - 5-15 g / l;
кислота борная - 18-35 г/л;boric acid - 18-35 g / l;
железо - не более 0,1 г/л;iron - not more than 0.1 g / l;
цинк - не более 0,01 г/л;zinc - not more than 0.01 g / l;
свинец - не более 0,01 г/л;lead - not more than 0.01 g / l;
медь - не более 0,02 г/л;copper - not more than 0.02 g / l;
pH - 3,5-5,5.pH is 3.5-5.5.
Контроль качества никелевого покрытия осуществляют путем внешнего осмотра деталей и проверкой соблюдения технологического режима в процессе покрытия.The quality control of the Nickel coating is carried out by external inspection of parts and verification of compliance with the technological regime in the coating process.
Процесс никелирования проводится в стальных ваннах, футерованных листовым пластикатом. Подвесные приспособления имеют надежный контакт с деталью и штангой. Перед началом процесса никелирования тщательно очищают штанги, включают систему подогрева и перемешивания электролита. При достижении температуры в 40°С отключают подогрев и перемешивание и завешивают расчетное количество деталей таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом. Никелевые аноды раз в месяц вынимают из чехлов, очищают проволочными щетками до металлического блеска и промывают водой.The nickel plating process is carried out in steel bathtubs lined with plastic sheet. Suspension devices have reliable contact with the part and the bar. Before starting the nickel plating process, the rods are thoroughly cleaned, the system of heating and mixing of the electrolyte is turned on. When the temperature reaches 40 ° C, heating and mixing are turned off and the calculated number of parts is suspended so that they do not come into contact with each other. Once a month, nickel anodes are removed from the covers, cleaned with wire brushes to a metallic luster and washed with water.
Скорость наращивания никеля при выходе по току, равном 90%, составляет 7-9 мкм/ч при плотности тока 0,5-1 А/дм2. По окончании процесса никелирования детали выгружают из ванны, промывают в холодной проточной воде, а затем в горячей непроточной воде с последующей сушкой.The rate of growth of Nickel when the current output equal to 90%, is 7-9 microns / h at a current density of 0.5-1 A / DM 2 . At the end of the nickel plating process, the parts are unloaded from the bath, washed in cold running water, and then in hot running water, followed by drying.
Нанесение никелевого покрытия происходит при температуре 20-40°С и плотности тока 0,5-1 А/дм2. Аноды в рабочей ванне используют марок НПА1, НПА2, НПАН, НПАНЭ, и их завешивают в чехлах из ткани КС-34. Соотношение анодной и катодной поверхностей 2:1 позволяет получить максимальную производительность труда и наилучшее качество никелевого покрытия.The application of Nickel coating occurs at a temperature of 20-40 ° C and a current density of 0.5-1 A / DM 2 . The anodes in the working bath are used of the brands NPA1, NPA2, NPAN, NPANE, and they are hung in covers made of KS-34 fabric. The ratio of the anode and cathode surfaces 2: 1 allows you to get maximum labor productivity and the best quality of the Nickel coating.
Удаление некачественных никелевых покрытий с деталей производят химическим способом в растворе, состоящем из двух объемов азотной кислоты и одного объема серной кислоты.The removal of low-quality nickel coatings from parts is carried out chemically in a solution consisting of two volumes of nitric acid and one volume of sulfuric acid.
Выбор температуры нагрева электролита и его кислотности при химической очистке, а также рабочий диапазон кислотности электролита никелирования при нанесении покрытия и концентрацию добавки магния сернокислого продиктованы следующими соображениями.The choice of the heating temperature of the electrolyte and its acidity during chemical cleaning, as well as the working range of the acidity of the nickel electrolyte during coating and the concentration of magnesium sulfate additive, are dictated by the following considerations.
При температуре нагрева электролита никелирования ниже 80°С имеет место неполное растворение всех компонентов электролита никелирования (особенно борной кислоты), что приводит к невозможности его использования, а при температуре нагрева выше 90°С происходит нерациональное использование энергоресурсов и как следствие повышение себестоимости никелированных деталей.At a temperature of heating of nickel electrolyte below 80 ° C, incomplete dissolution of all components of nickel electrolyte (especially boric acid) takes place, which makes it impossible to use, and at a temperature of heating above 90 ° C there is an irrational use of energy resources and, as a result, an increase in the cost of nickel-plated parts.
Указанная кислотность электролита никелирования, равная pH 5,5, является оптимальной для проведения его химической очистки и обеспечения рационального использования дорогостоящих материалов при приготовлении, а также увеличения срока службы рабочей ванны с электролитом никелирования.The indicated acidity of nickel plating electrolyte, equal to pH 5.5, is optimal for carrying out its chemical cleaning and ensuring the rational use of expensive materials in preparation, as well as increasing the service life of the working bath with nickel plating electrolyte.
При рабочей кислотности электролита меньше pH 3,5 происходит образование блестящего покрытия с множеством трещин и обильное выделение водорода на катоде, что влечет за собой ухудшение качества никелевого покрытия из-за его недостаточной толщины и высокой пористости, а при рабочей кислотности электролита больше pH 5,5 происходит защелачивание электролита с образованием шлама гидроксида никеля в составе покрытия.When the working acidity of the electrolyte is less than pH 3.5, a shiny coating with many cracks forms and abundant hydrogen is generated at the cathode, which leads to a deterioration in the quality of the nickel coating due to its insufficient thickness and high porosity, and when the working acidity of the electrolyte is greater than pH 5, 5, the electrolyte is alkalized to form nickel hydroxide sludge in the coating composition.
Указанная концентрация добавки магния сернокислого равная 20-50 г/л, является оптимальной для проведения процесса никелирования и получения более мягких, светлых и легко полирующихся осадков.The indicated concentration of magnesium sulfate additive equal to 20-50 g / l is optimal for the nickel process and for a softer, brighter and more easily polished precipitation.
Преимущества способа заключаются в снижении энергоемкости и себестоимости процесса никелирования, повышении качества никелевого покрытия и увеличении его срока службы почти на порядок по сравнению с традиционными способами нанесения покрытий за счет снижения рабочей температуры электролита никелирования на 5-10°С относительно прототипа, использования магния сернокислого и никелевых анодов марок НПАН и НПАНЭ, что позволяет уменьшить расход дорогостоящих материалов при никелировании на 49%.The advantages of the method are to reduce the energy intensity and cost of the nickel plating process, increase the quality of the nickel coating and increase its service life by almost an order of magnitude compared to traditional coating methods by reducing the working temperature of nickel plating by 5-10 ° C relative to the prototype, the use of magnesium sulfate and nickel anodes of the NPAN and NPANE brands, which allows to reduce the consumption of expensive materials during nickel plating by 49%.
Использование данного изобретения в промышленности позволяет повысить защитные и декоративные свойства никелированных деталей, что влечет за собой изготовление никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей на их основе с высокими эксплуатационными характеристиками.The use of this invention in industry improves the protective and decorative properties of nickel-plated parts, which entails the manufacture of nickel-cadmium batteries and batteries based on them with high performance.
ПУБЛИКАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИPUBLICATIONS TAKEN INTO ACCOUNT WHEN DRAWING IN THE APPLICATION
1. Ямпольский A.M. Современная технология никелирования, Л. 19501. Yampolsky A.M. Modern Nickel Technology, L. 1950
2. Лайнер В.И. Современная гальванотехника. М. 19672. Liner V.I. Modern electroplating. M. 1967
3. Патент России N 2089675, заявл. 24.10.1996 г.3. Patent of Russia N 2089675, decl. 10.24.1996 g.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139055/02A RU2489525C2 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Method of applying nickel coating on steel and copper components in nickel plating electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139055/02A RU2489525C2 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Method of applying nickel coating on steel and copper components in nickel plating electrolyte |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011139055A RU2011139055A (en) | 2013-03-27 |
RU2489525C2 true RU2489525C2 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49124094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011139055/02A RU2489525C2 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Method of applying nickel coating on steel and copper components in nickel plating electrolyte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489525C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107723756A (en) * | 2017-08-29 | 2018-02-23 | 无锡鼎亚电子材料有限公司 | Sulfamic acid type impacts the preparation method of nickel |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1640210A1 (en) * | 1988-10-12 | 1991-04-07 | Минский радиотехнический институт | Electrolyte for nickel plating |
RU2089675C1 (en) * | 1996-10-24 | 1997-09-10 | Шевелкин Валерий Иванович | Method of nickelizing steel, copper, and copper alloy parts |
CA2031028C (en) * | 1989-12-22 | 2000-10-31 | Robert A. Tremmel | Process for purification of nickel plating baths |
RU2202654C1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-04-20 | Открытое акционерное общество "Булат" | Method of application of protective decorative coats |
-
2011
- 2011-09-23 RU RU2011139055/02A patent/RU2489525C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1640210A1 (en) * | 1988-10-12 | 1991-04-07 | Минский радиотехнический институт | Electrolyte for nickel plating |
CA2031028C (en) * | 1989-12-22 | 2000-10-31 | Robert A. Tremmel | Process for purification of nickel plating baths |
RU2089675C1 (en) * | 1996-10-24 | 1997-09-10 | Шевелкин Валерий Иванович | Method of nickelizing steel, copper, and copper alloy parts |
RU2202654C1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-04-20 | Открытое акционерное общество "Булат" | Method of application of protective decorative coats |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107723756A (en) * | 2017-08-29 | 2018-02-23 | 无锡鼎亚电子材料有限公司 | Sulfamic acid type impacts the preparation method of nickel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011139055A (en) | 2013-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | Corrosion behavior of micro-arc oxidation coating on AZ91D magnesium alloy in NaCl solutions with different concentrations | |
CN101748451B (en) | Electroplating technology for bearing quaternary alloy | |
CN104862752B (en) | The preparation method of modification cyanogen-less gold liquid and application and hard gold | |
CN102719872A (en) | Slag-free low-temperature rapid electrolytic phosphorizing liquid and phosphorizing process thereof | |
CN101575723A (en) | Anode oxidation method | |
CN101243211A (en) | Pretreatment of magnesium substrates for electroplating | |
CN109609992A (en) | A kind of aluminum alloy mobile phone shell anode oxidative treatment method | |
CN101280444A (en) | Anticorrosive electroplating method for Nd-Fe-B magnet steel | |
CN101423967A (en) | Surface treating method of aluminum alloy material | |
CN101397691A (en) | Apparatus and technology for controlling and improving plating solution PH value on fingerprint resistant production chain | |
CN103510130A (en) | Trivalent hard chromium electroplating method | |
CN106702464A (en) | Electrolyte for preparing black ceramic film layer through micro-arc oxidation for magnesium alloy, and method | |
CN101397688A (en) | Surface treating method of zinc alloy products | |
KR100695999B1 (en) | Anodizing method for matal surface using high-frequency pluse | |
RU2529328C1 (en) | Electrolyte for anode treatment of aluminium and alloys thereof before copper plating | |
RU2489525C2 (en) | Method of applying nickel coating on steel and copper components in nickel plating electrolyte | |
CN105154931A (en) | Platinum electroplating solution comprising dihydrogen dinitrosulfatoplatinate and electroplating method adopting platinum electroplating solution | |
CN103358614A (en) | Steel sheet with stanniferous coating and preparation method thereof | |
RU2089675C1 (en) | Method of nickelizing steel, copper, and copper alloy parts | |
KR100777176B1 (en) | Method for Treating the Surface of Magnesium and Its Alloys | |
CN114540896A (en) | Matte black electroplating structure and electroplating method for surface of iron piece | |
CN102324276A (en) | Production process of copper coated aluminum-magnesium bimetallic conductor | |
RU2489526C2 (en) | Method of applying cadmium coating on metal components in cadmium coating electrolyte | |
KR100853996B1 (en) | Method for Treating the Surface on Magnesium and Its Alloys | |
Devyatkina et al. | Deposition of protective-decorative coatings onto aluminum alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |