Никелевое покрытие для автомобилей
Предлагаемое решение по защите алюминия и его сплавов от коррозии включает в себя нанесение никелевого покрытия толщиной 5-7мкм. Для его осуществления используется химическое никелирование в кислых растворах, позволяющих повысить скорость его осаждения и понизить тем самым содержание фосфора в покрытии. Раствор, используемый для нанесения никеля, включает в себя сульфит никеля, гипофосфит натрия, тиомочевину, борную кислоту, молочную кислоту и цитрат натрия. Гипофосфит натрия применяется в качестве восстановителя. Содержание фосфора, который всегда имеется в гипофосфите, лимитировали до его концентрации, составляющей 7-10%. Указанные компоненты и их содержание обеспечивали экспоненциальный характер нанесения покрытия. Для обеспечения стабильности процесса в кислый раствор введена тиомочевина. С целью обеспечения адгезии никеля с подложкой осуществляли термообработку пластин при температуре 500 ± 10°С в вакууме. Нагрев и охлаждение проводят со скоростью, не превышающей 10-15°C в минуту. Вертикальное размещение деталей из алюминиевого сплава и медленная скорость нагрева позволяют равномерно прогревать детали по сечению и длине без деформации и, соответственно, изменения их геометрических размеров. Температура термообработки и выдержка обеспечивают плотность и чистоту покрытия благодаря испарению частиц влаги, находящихся в порах покрытия. Уплотнение покрытия достигается за счет процесса самодиффузии, а диффузия в следствии взаимного обмена атомов алюминия и никеля между собой.
Обмен атомами между никелем и алюминием – элементом алюминиевого сплава происходит благодаря сродству этих элементов. Об их сродстве свидетельствует диаграмма эвтектического состояния, эвтектика образуется при температуре 640°C (см. книгу Структуры двойных сплавов, М., Металлургиздат, 1962 г., с. 135).
Скорость охлаждения, составляющая 10-15°C, позволяет сохранить прочное сцепление, полученное в процессе нагрева деталей и их выдержки. Кроме того, применение термообработки позволяет обеспечить твердость покрытия 9-10 ГПа при достаточной пластичности покрытия. Такая твердость и высокая плотность покрытия обеспечивают коррозионную стойкость алюминия и его сплавов . Следует заметить, что химическое покрытие в сравнении с гальваническим обладает большой устойчивостью к воздействию щелочей, органических кислот, влаги и т.д.
Контроль качества адгезии покрытия оценивали испытанием листового материала загибом на угол 90° до поломки образца. Случаев отслаивания покрытия не наблюдалось. Толщину никелевого покрытия контролировали с помощью металлографии, она находилась в заданных размерах - 5-7 мкм. Коррозионную стойкость покрытия оценивали путем испытаний листа с покрытием в искусственно созданной коррозионной среде, а также по данным поведения никелевого покрытия в естественных условиях их эксплуатации. Средой для испытаний служил паровой туман, созданный при испарении воды с растворенной поваренной в ней солью NaCl.
Нанесение никелевого покрытия было апробировано на множестве экспериментов, как на модельных, так и на натурных сборочных единицах.
Авторы: Семенов В.Н., Костычев В.И.