Libmonster ID: UA-1869

Share this article with friends

Кандидат химических наук О. Н. ГАВРИЛИН, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

Детали машин и механизмов, другие изделия из стали и медных сплавов нуждаются в защите от коррозии, электромагнитного излучения, прочих вредных воздействий.

С этой целью, а также для повышения износостойкости трущихся поверхностей и декоративной отделки на них наносят тонкий слой никеля.

История этой технологии насчитывает не одно десятилетие. Уже в первой половине XIX в. - в период интенсивного накопления химических знаний - существовали методы создания гальванических металлопокрытий. Кроме того, умели изготовлять зеркала из золота, серебра, меди: в водный раствор, содержавший соли металла, опускали стекло, и на него оседала соответствующая пленка. Добиться же подобного эффекта с никелем или кобальтом не удавалось.

И только в середине XIX столетия был выделен порошок металлического никеля из раствора его соли в присутствии восстановителя - гипофосфита натрия. Для химиков это была сенсация, и многие, повторяя опыт, убеждались в его результатах. Однако, не найдя применения открытию, о нем забыли на полвека. Между тем исследователи продолжали работать в том же направлении. И в 1904 г. американец Ру (Roux) обнаружил: на стальной пластине, погруженной в вышеупомянутый раствор, самопроизвольно образуется слой никеля. Но и тогда к новшеству не проявили интереса, видимо, время для его использования в промышленности еще не пришло.

И лишь через 40 лет независимо от предшественников и достаточно случайно это явление было "открыто" заново. Позже его довели до полноценной технологии, которую сразу взяли на вооружение производственники. Ученых в первую очередь интересовало, что собой представляет и как себя ведет в разных условиях новое покрытие. Выяснилось: оно состоит не из чистого никеля, как думали раньше, а из его сплава с фосфором (причем содержащимся в количестве порядка 10%, что очень много). Но атомная масса второго почти вдвое меньше, чем первого, следовательно, в данном случае на пять-шесть атомов металла приходится один атом фосфора. Вот почему по физико-механическим и химическим свойствам рассматриваемое соединение так сильно отличается от чистого никеля. Например, структура его уже не кристаллическая, а аморфная, и коэффициент трения вдвое ниже, чем у никеля. Химически же сплав инертен, значит, обладает высокой коррозионной стойкостью. Однако самое интересное - он имеет повышенную твердость, причем при нагревании до 400°С она повышается до 1000 кг/мм2 .

Таким показателем может "похвастаться" лишь закаленная сталь или гальваническое хромовое покрытие. Последнее раньше и было единственным способом повышения износостойкости трущихся деталей. Но у него есть существенный минус, кстати, свойственный всем технологиям с использованием постоянного электрического тока: пленка металла распределяется по сложной рельефной поверхности неравномерно.

Толщина же никелевого сплава, образующегося химическим путем (т.е. без участия тока), одинакова

стр. 20


по всей обрабатываемой площади. Добавим: он экранирует высокочастотное электромагнитное излучение, имеет низкое переходное электрическое сопротивление и хорошо поддается пайке. Такие покрытия находят применение во многих отраслях промышленности: автомобильной, аэрокосмической, нефтехимической, электронной, пищевой, текстильной, а также в горном деле, железнодорожном транспорте, морском флоте, медицине, фармацевтике и т.д.

Однако и этой технологии были присущи недостатки. Если температура процесса оказывалась всего на несколько градусов выше заданной, раствор солей (кстати, весьма дорогостоящий) разлагался. Тогда его выливали, после чего очищали сточные воды. Мешало и плохое знание механизмов протекающих реакций. Поэтому приходилось часто проводить соответствующие анализы. В результате увеличивалась длительность, росла стоимость процесса.

Вот почему российские специалисты решили устранить перечисленные недостатки метода, поставив перед собой следующие задачи: сохранить стабильность используемого водного электролита даже при перегреве (вплоть до температуры кипения), повысить скорость осаждения до 20 мкм/ч и более. Причем она должна быть постоянной, чтобы контролировать толщину покрытия без применения измерительных приборов. Кроме того, предстояло провести точные расчеты изменения состава раствора в течение его эксплуатации. Это позволило бы корректировать количество компонентов химических преобразований без проведения дополнительных анализов.

Однако мы столкнулись с немалыми трудностями. Выяснилось: указанное разложение жидкой фазы вызвано постоянным присутствием в ней твердых инертных частиц, из-за своих малых размеров (десятые и сотые доли микрометра) не поддающихся фильтрации. Поэтому потребовалось подобрать каталитическое вещество, которое "отравляло" бы данные примеси. А чтобы не пострадало качество поверхности обрабатываемой детали, нужно было обеспечить довольно низкую концентрацию такого "яда" (применительно к химическому никелированию - стабилизатора). Еще одна его функция - обеспечение хорошей морфологии покрытий, т.е. они должны быть гладкими и блестящими. К тому же, вводя в электролит подобные добавки, нельзя допускать ухудшения механических и химических свойств наносимых пленок.

Не менее важен вопрос - как скорость рассматриваемого процесса зависит от температуры, кислотности, концентрации соли никеля и других компонентов раствора. Ведь на практике приходится иметь дело с разными его составами. Как говорят физикохимики, требовалось определить эффективную энергию активации и порядки реакций. При таком обилии факторов, влияющих на кинетику процесса и свойства покрытия, количество предстоящих опытов превысило бы все разумные пределы, да и анализ огромного массива данных был бы трудновыполним. Поэтому пришлось обратиться к методам математического моделирования эксперимента, дисперсионному анализу и уравнениям в частных производных. Тем не менее накопление нами данных и их математическая обработка заняли несколько лет. Наконец все задачи были решены, правда, сначала только на бумаге. Затем последовала производственная проверка. Итог проведенной работы - "путевка в жизнь" усовершенствованной технологии химического никелирования.

Не останавливаясь на достигнутом, мы решили расширить спектр свойств покрытий путем легирования никель-фосфорной матрицы другими металлами с различной концентрацией новых составляющих. С этой проблемой также удалось справиться, и теперь в арсенале промышленников нашей страны несколько методик нанесения химическим способом сплавов: никель-фосфор, никель-кобальт-фосфор, никель-вольфрам-фосфор, никель-кобальт-вольфрам-фосфор. Все они имеют математическое описание. Так что заложив в компьютер дискету, задав желаемые состав покрытия и скорость осаждения, можно сразу получить все параметры процесса: компоненты раствора и их концентрацию, режим реакции, диапазон значений его скорости.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-Поиск-Решения-ХИМИЧЕСКОЕ-НИКЕЛИРОВАНИЕ-ВЧЕРА-И-СЕГОДНЯ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Григорий ГалушкоContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Galushko

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Проблемы. Поиск. Решения. ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ: ВЧЕРА И СЕГОДНЯ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 18.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-Поиск-Решения-ХИМИЧЕСКОЕ-НИКЕЛИРОВАНИЕ-ВЧЕРА-И-СЕГОДНЯ (date of access: 27.07.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Григорий Галушко
Portland, United States
1028 views rating
18.06.2014 (2596 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
ЗАРУБЕЖНАЯ ИСТОРИОГРАФИЯ ВНЕШНЕЙ ПОЛИТИКИ ПРАВИТЕЛЬСТВ М. ТЭТЧЕР И ДЖ. МЭЙДЖОРА (1980 - 1990-Е ГОДЫ)
Catalog: История 
Yesterday · From Україна Онлайн
ЛОРД ПАЛЬМЕРСТОН В ЕВРОПЕЙСКОЙ ДИПЛОМАТИИ
Catalog: История 
Yesterday · From Україна Онлайн
ОБЩЕЕ СОБРАНИЕ ОТДЕЛЕНИЯ ИСТОРИКО-ФИЛОЛОГИЧЕСКИХ НАУК РАН
Catalog: История 
Yesterday · From Україна Онлайн
ВАЖНЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ИСТОРИИ США XIX ВЕКА
Catalog: История 
Yesterday · From Україна Онлайн
ИМПЕРАТОР БОКАССА I И ВЛАСТЬ В ПОСТКОЛОНИАЛЬНОЙ АФРИКЕ
Catalog: История 
4 days ago · From Україна Онлайн
СРАЖЕНИЕ ЗА КРИТ В МАЕ 1941 ГОДА
Catalog: История 
4 days ago · From Україна Онлайн
ОЧЕРКИ ОБ ИСТОРИКАХ ФРАНЦИИ. ПО СТРАНИЦАМ "ФРАНЦУЗСКОГО ЕЖЕГОДНИКА"
4 days ago · From Україна Онлайн
НЕОМАЛЬТУЗИАНСКИЙ ЦИКЛ НА ПРИМЕРЕ ИСПАНИИ XVI - XVII ВЕКОВ
Catalog: История 
4 days ago · From Україна Онлайн
Пришельцы, Земли нашей Гости — посланцы не мира сего, а Иного, Огня за чертой. Выход к нам из него — шаг один из Эфирного царства как Глуби Земли.
Catalog: Философия 
5 days ago · From Олег Ермаков
ЭТНОПОЛИТИЧЕСКИЙ КОНФЛИКТ В СЕВЕРНОЙ ИРЛАНДИИ: ПРОШЛОЕ И НАСТОЯЩЕЕ
Catalog: История 
6 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
Проблемы. Поиск. Решения. ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ: ВЧЕРА И СЕГОДНЯ
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones