Процесс твёрдого (до 1080 HV) химникелирования Nichem CS/SiC

NICHEM CS/SiC - это уникальный процесс химического нанесения покрытия никеля, отличается исключительно высокой стабильностью, а осажденное покрытие - изностойкостью, именно из-за соосаждения частиц карбида кремния.

NICHEM CS/SiC поставляется как система из четырех компонентов:

1. NICHEM X   -  для приготовления и пополнения растворв. Источник ионов Ni.
2. NICHEM CY Y  -  применяют только для приготовления раствора. Источник
   восстановителя.
3. NICHEM CS Z  -  применяют только для пополнения раствора. Источник восстановителя.
4. NICHEM SiC  -  применяют для дисперсии карбида кремния (SiC).

ТИПИЧНЫЕ СВОЙСТВА НАНЕСЕННОГО ПОКРЫТИЯ

Оборудование:

• Емкости. Емкости объемом до 1000 л рекомендуют изготовлять из полипропилена (высокой плотности, натурального и непигментированного. Рекомендуют применение двух емкостей, одна емкость – в качестве запасной. Для ванн, превышающих 1000 литров объемы, рекомендуют анодно защищенные емкости, изготовленные из нержавеющей стали.
  Необходимо запаститься и емкостью для азотной кислоты - примерно такого же объема.
• Нагрев. Рекомендуют применение теплообменников (паровых) из нержавеющей стали, покрытых ПТФЭ (тип нерж.стали – 316), или электрические погружные нагреватели, изготовленные из нержавеющей стали типа 316 или из ПТФЭ.
• Фильтрация. Нужна постоянная фильтрация раствора - 5 – 8 объемов ванны / час. Рекомендуют применять только неметаллические насосы. Величина ячеек фильтра - 25 мкм (мешки или картриджи фильтров). Фильтр надо менять каждый день. Рекомендуют один раз в день весь объем раствора переместить в запасную емкость, а рабочую емкость тщательно промыть чистой водой, а если в емкости все еще присутствуют остатки никеля, промыть 50 %-ным раствором азотной кислоты, по описанию, данному в настоящей ТИ.
• Перемешивание. Для достижения оптимального результата нанесения покрытия рекомендуют применять высокоскоростное (2000 – 3000 об./мин.) перемешивание рабочего раствора.
  Mожно применять и слабое перемешивание подачей чистого воздуха при помощи воздуходувки.
  Для обеспечения равномерного процесса со-осаждения рекомендуют механическое вращение деталей.
• Вытяжная вентиляция. Требуется, т.к. в рабочем процессе формируется
  аэрозоль Ni.

ПОДГОТОВКА ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЯ

1. Весь отработанный раствор хим.никелирования, согласно местным, федеральным и
   государственным правилам и положениям, направляют на станцию обработки сточных вод.
2. Удаляют старые фильтр.картриджи или мешки/. Фильтровальную установку снимают
   (разбирают) для снятия нанесенного на нее покрытия. Емкость заполняют до рабочего объема
   раствором азотной кислоты (разбавдленным в отношении 1 : 1 деионизированной водой).
   Важно: Концентрация Ni в растворе снятия покрытия не должна превышать 15 г/л.
3. Обеспечивают циркуляцию раствора азотной кислоты через все насосы, корпусы
   фильтровальной установки, шланги, трубки, спайдеры воздушного перемешивания и все другие
   поверхности, соприкасающиеся с рабочим раствором химического никелирования.
   Важно: Нельзя применять воздушного перемешивания. Спайдер (установку воздушного
   перемешивания) надо заполнить кислотой. По возможности, рекомендуют раствор оставить на
   всю ночь для гарантии полного удаления и / или пассивации певерхности емкостей из
   нержавеющей стали. Для повышения активности снятия покрытия раствор рекомендуют
   подогреть до ~ 40 °C температуры.
4. Азотную кислоту опять перемещают в емкость для хранения до следующего применения.
5. Чистую воду при помощи насоса пропускают через все шаланги, фильтры, насосы, емкости – т.е.
   везде, где была азотная кислота. Тщательно промывают.
6. Емкость заполняют водой до уровня, превышающего уровень азотной кислоты и прибавляют
   небольшое количество гидроксида аммония. Обеспечивают циркуляцию раствора в течение for 1
   – 2 часов, время от времения включая перемешивание воздушным насосом. Это обеспечит
   полную неитрализацию азотной кислоты. Только промыванием удалить азотную кислоту
   довольно сложно.
7. Опустошают систему, тщательно промывают чистой водой. Проводят анализ воды на присут-
   ствие нитратов по процедуре, описанной в разделе 11 настоящей ТИ. Если нитратов не
   обнаружили, надо продолжать с пункта #8. Если нитраты присутствуют, продолжать полоскание
   системы водой и проверять до полного отсутствия загрязнения нитратами.
8. Устанавливают новые картриджи, мешки и т.п. Перед началом работы, необходимо провести
   выщелачивание новых картриджей и мешков с серной кислотой (5 % (объемн.).
9. Исправляют все узлы системы, проверяют, нет ли утечки после предыдущего рабочего цикла и
   т.п.
10. Заново проводят калибровку рН-метров, датчиков температуры и т.п.
11. Оборудование готово к приготовлению нового раствора никелирования.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА

• Емкость на 1/3 объема заполняют деионизированной водой.
• Прибавляют нужное количество Nichem Х, при интенсивном перемешивании.
• Прибавляют нужное количество Nichem CS Y, при интенсивном перемешивании.
• Доводят емкость до полного рабочего объема деионизированной водой и
  тщательно перемешивают.
• Корректируют рН, дoводят до рабочего диапазона 4,8 (4,6 – 4,9).
• Для повышения величины pH, применяют разбавленный раствор аммония, а для снижения -
  серную кислоту – конц. 20 % (объемн.).
• При перемешивании, осторожно прибавляют в емкость 2,0 г/л NICHEM® SiC .
• Теперь раствор готов к работе.

Технологические параметры:

• Содержание Ni: 6 г/ л;
• Coдержание гипофосфита натрия: 33 г/л;
• Температура: 84 – 90 °C. pH 4,8 (4,6 – 4,9);
• Нагрузка на ванну (завис. от площади): 0,65 – 1,7 дм²/л. Важно: Необходимо избегать продолжительной обработки при рабочей температуре без достаточной нагрузки на ванну в рабочем растворе NICHEM CS/SiC . Продолжительные периоды простоя при высокой температуре могут привести к разладке процесса нанесения покрытия и к повышению издержек на нагрев, наряду повышением расхода химикатов.
• Скорость осаждения покрытия: 15 – 22 мкм / час. Зависит от температуры, pH, содержания восстановителя и возраста рабочей ванны.

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ОСАЖДЕНИЯ ОТ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОРА

Скорость осаждения в ванне с NICHEM CS/SiC и содержание фосфора в осажденном покрытии в
первую очередь зависят от рабочей температуры, pH, содержания восстановителя и возраста ванны.

Ведение процесса - эксплуатация ванны

Периодические анализы для определение содержания никеля (металла) служит основой для расчета
прибавляемых норм добавок NICHEM X, NICHEM CS Z и NICHEM SiC. Графики пополнения
раствора даны в Таблице 1.
NICHEM X – источник пополнения ванны никелем (металл). Оптимальная концентрация NICHEM X
в ванне - 60 мл/л, а это соответствует концентрации никеля 6,0 г/л.
Для повышения концентрации никеля на 1 г/л необходимо прибавить 10 мл/л NICHEM X.
Oдин оборот металла (MTO) достигают после прибавления 60 мл/л NICHEM X .
NICHEM CS Z – источник пополнения содержания восстановителя. Оптимальная концентрация
NICHEM CS Z в ванне - 60 мл/л.
Эту добавку прибавляют в таком же количестве, как NICHEM X . Для удобства обе добавки перед
прибавлением в ванну можно смешивать.
NICHEM SiC – источник пополнения ванны карбидом кремния, его прибавление в ванну надо
проводить очень медленно и осторожно.
Потери в результате испарения растворов ХН восполняют прибавлением деионизированной воды
(< 10 μS).

ТАБЛИЦА №1

График пополнения рабочей ванны NICHEM® CS/SiC

Контроль рН

Рекомендуют применять только правильно откалиброванный рН-метр. Измерения необходимо
проводить с пробами, охлажденными до комнатной температуры. Перемешанный пополнитель
обычно имеет довольно стабильное значение рН, но величину рН раствора необходимо
периодически проверять – не реже одного раза в рабочую смену и проводить корректировку
для поддержания величины рН в пределах диапазона 4,8 ( оптимальный диапазон – 4,6 – 4,9).

Для повышения рН добавляют 20 %-ный (объемн.) раствор аммония.

Для снижения рН, добавляют 20 %-ный (объемн.) раствор серной кислоты.

Работа ванны с Nichem CS/SiC за пределами указанного значения рН приводит к нежеланным
явлениям, а именно:

• к ухудшению качества осадка - в смысле оттенка, шероховатости, пластичности, адгезии и т.п.
• к нестабильности ванны – завышенное рН может стать причиной спонтанного разрушения ванны .

Примечания общего характера

Добавки, корректирующие раствор, надо прибавлять по возможности чаще, с целью обеспечения
оптимальной скорости осаждения покрытия и должных характеристик осажденного покрытия.

НЕ рекомендуют работать с ванной с Nichem CS/SiC при работоспособности ванны ниже 80 % .
Если такое произойдет, необходимо проводить корректировку ванны – сделать в течение рабочей
смены несколько добавлений небольшими порциями.

В процессах осаждения покрытия, всегда важное значение имеет правильная подготовка поверхности
– очистка/активирование металла основы.
Не смотря на то, что ванна с Nichem® CS/SiC отличается толерантностью ко многим примесям и
загрязнениям, большинство растворов химического никелирования чувствительны к вносу, особенно
к примесям Al, Zn, Fe,Pb, Cd, Sn, oрганических соединений серы и к некоторым поверхностно-
активным веществам.

Определение загрязнения нитратами

Загрязнение нитратами растворов химического никелирования выражается в замедлении скорости
осаждения и получения осадка с пониженным содержанием фосфора. Загрязнение этого рода часто
наблюдают, если емкость подтравливают азотной кислотой, а после этого емкость, трубы и
вспомогательное оборудование недостаточно тщательно промывали водой.

При помощи ионнообменной индикаторной бумаги можно определить содержание присутствующих
нитратов как в растворе химического никелирования, так и в воде, применяемой для приготовления раствора, в диапазоне от 10 до 500 мг/л.

Удельный вес продуктов для приготовления и корректировки раствора

Правила безопасного обращения

При работе избегайте непосредственного контакта с продуктом. Старайтесь не вдыхать паров или
аэрозоля. Загрязненную одежду снять и постирать. При работе не превышайте
предписанных местными ответственными органами предельных норм выбросов опасных веществ.