Il nichel è il quinto metallo più comunemente presente sulla terra, con un aspetto brillante, un'eccellente durezza e proprietà di resistenza alla corrosione, che lo rendono ideale per il rivestimento preventivo sulle superfici di altri materiali. Di conseguenza, il nichel è la migliore opzione di placcatura per vari metalli come alluminio, acciaio, rame, tungsteno, polimeri, e molti altri. La nichelatura chimica è un popolare processo di placcatura chimica da una soluzione contenente nichel, solfato, fosfato e acido carbolico. Queste soluzioni vengono miscelate e riscaldate prima di procedere con la placcatura. Questo processo viene utilizzato nell'industria manifatturiera da oltre 50 anni, quindi puoi immaginare quanto sia popolare nelle applicazioni di finitura superficiale.
Parti con nichelatura chimica
Componenti nichelati con finitura riflettente
Soluzioni utilizzate nella nichelatura chimica
Esistono varie soluzioni chimiche utilizzate per la nichelatura chimica. Comprendiamo ciascuno di essi attraverso la tabella di studio comparativo riportata di seguito;
| SN |
Chemical
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Ruolo |
Esempi
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| 1 |
Sale solubile di Nichel
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Si riduce e si deposita sulla superficie del materiale da rivestire (substrato)
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Cloruro di nichel (NiCl₂), Solfato di nichel (NiSO₄) |
| 2 |
Agente riducente
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Si ossida riducendo lo ione metallico.
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Formaldeide(CH 2 O ), Ipofosfito
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| 3 |
Agente della carnagione
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Migliorare la qualità della deposizione di nichel
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Fluoruri, glicinati, succinati
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| 4 |
Stabilizzatore
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Previene la decomposizione del bagno galvanico
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Tallio, Calcio
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| 5 |
Buffer
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Controllare il PH del bagno galvanico per ottenere una deposizione sottile ed uniforme di Nichel
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Acetato di sodio, idrossido di sodio
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Come funziona?
Principio di funzionamento
In questo caso, electro-less significa che nel processo di placcatura non viene utilizzata corrente. Invece, l'agente riducente fornisce l'elettrone per la riduzione degli ioni metallici, con conseguente elevata potenza di lancio. Lo ione nichel (2e+) presente nella soluzione, mentre reagisce con l'agente riducente (2e-), deposita il nichel sulla superficie del materiale del substrato.
Ni2+ (dalla soluzione di sale di nichel) +2e- (dall'agente riducente) = Ni (sulla superficie del substrato)
Passaggi della nichelatura chimica
Fase 1: Preparazione per la placcatura
Il primo passo è pulire le parti da rivestire in modo che eventuali contaminazioni, come polvere, olio, scorie, grassi e qualsiasi sostanza chimica presente sulla superficie, vengano lavate via, preparandola per la migliore adesione del rivestimento di nichel. Quando si utilizzano detergenti come acido solforico e acido cloridrico, il prodotto viene lavato con acqua distillata in un bagno caldo per neutralizzare l'acido ed evitare che degradi la superficie.
Fase 2: Trattamento sul bagno galvanico
Impianto di trattamento per nichelatura chimica
Dopo aver pulito le parti e preparato la soluzione del bagno, può iniziare il processo di placcatura. Le parti sono ora immerse in un bagno di nichelatura contenente cariche positive. Il materiale da rivestire attrae gli ioni di nichel caricati positivamente sulle proprie superfici, formando uno strato sottile di rivestimento. Poiché la nichelatura chimica non richiede una fonte elettrica, la temperatura del bagno di placcatura è la variabile di controllo primaria nel processo (da 70 a 900è preferibile C).
Lo spessore dello strato di nichel depositato varia tra 5 e 25 micron all'ora. Tuttavia, poiché non c'è corrente ed è un processo di placcatura autocatalitico, non esiste tale limite di spessore; all'aumentare del tempo di trattamento, aumenterà anche lo spessore della deposizione.
Passaggio 3: post-elaborazione
Durante la fase di post-lavorazione, le particelle e i residui attaccati vengono rimossi mediante risciacquo con una soluzione acida, alcalina e tensioattiva. Successivamente, a seconda delle esigenze, vengono applicate finiture aggiuntive, come lucidatura, ceratura e altre.
Fattori che influenzano la nichelatura chimica
Diversi fattori influenzano i risultati della nichelatura chimica, che devono essere controllati per ottenere la qualità di finitura superficiale richiesta.
1. Imperfezione della superficie
La nichelatura risente di imperfezioni superficiali quali bave, scorie e ruggine preformata. Quindi l’idea migliore è tenere a mente queste cose durante la lavorazione e poi rimuovere i difetti con il processo di sbavatura.
2. Pulizia della superficie
Prima di procedere con la nichelatura è necessario rimuovere la polvere, gli oli o i saponi formati dalla saponificazione dell'olio con un detergente alcalino. Se la pulizia della superficie non viene eseguita correttamente, lo strato di Nichel potrebbe staccarsi o danneggiarsi dopo qualche tempo.
3. Valore PH
Il mantenimento del valore del PH è fondamentale per una nichelatura uniforme utilizzando un approccio chimico. La scala del PH dovrebbe essere compresa tra 3.8 e 5. Nella soluzione, si prevede che il pH tenda ad aumentare con il passare del tempo, pertanto è necessario utilizzare soluzioni stabilizzanti e tampone per mantenere stabile il PH durante tutto il processo di trattamento.
Quando il PH aumenta, si formano più ioni idrossido, che si legano agli ioni nichel e formano idrossido di nichel, che ha un colore verde chiaro.
4. La concentrazione di ioni nichel
La soluzione salina utilizzata nella superficie del trattamento è la sorgente di ioni nichel depositata sulla superficie del substrato. Pertanto, se la concentrazione di ioni nichel è bassa, il processo di placcatura diventa più lento. Tuttavia, una concentrazione troppo elevata verrà depositata più velocemente, ma la deposizione non sarà uniforme. L'intervallo standard di concentrazione di nichel è compreso tra 20 e 45 g/l.
5. Temperatura
La temperatura del bagno di trattamento deve essere compresa tra 70 e 900C. All’aumentare della temperatura, alcuni componenti aromatici degli additivi evaporeranno, richiedendo più tempo per la deposizione.
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Confronto tra nichelatura chimica e nichelatura tradizionale
La nichelatura chimica e la nichelatura tradizionale presentano numerose differenze e somiglianze che ne influenzano le prestazioni, i costi e le applicazioni. Di seguito sono riportate alcune delle principali differenze e somiglianze tra la nichelatura chimica e la nichelatura tradizionale:
Processo e attrezzature
La principale differenza tra la nichelatura chimica e la nichelatura tradizionale è il processo e l'attrezzatura utilizzata. La nichelatura chimica è un processo chimico che non richiede elettricità o un substrato conduttivo, mentre la nichelatura tradizionale è un processo elettrolitico che richiede una fonte di alimentazione e un substrato conduttivo. La nichelatura chimica richiede anche attrezzature specializzate, come un bagno chimico, un agente riducente e un riscaldatore, mentre la nichelatura tradizionale richiede un serbatoio di placcatura, una soluzione elettrolitica e un raddrizzatore.
Proprietà e prestazioni
La seconda differenza tra la nichelatura chimica e la nichelatura tradizionale sono le loro proprietà e prestazioni. La nichelatura chimica fornisce un rivestimento uniforme e coerente che migliora uniformemente le proprietà del substrato, mentre la nichelatura tradizionale può produrre rivestimenti irregolari e incoerenti che possono influire sulle proprietà del substrato. La nichelatura chimica fornisce anche una migliore resistenza alla corrosione e all'usura, nonché una migliore adesione e durezza, rispetto alla tradizionale nichelatura. Tuttavia, la nichelatura tradizionale può fornire una migliore conduttività e duttilità rispetto alla nichelatura chimica.
Costo e tempo
La terza differenza tra la nichelatura chimica e la nichelatura tradizionale è il costo e il tempo. La nichelatura chimica è generalmente più costosa della nichelatura tradizionale, a causa delle attrezzature specializzate e dei prodotti chimici richiesti, nonché del tempo di lavorazione più lungo. La nichelatura chimica richiede inoltre una preparazione e una manipolazione più accurate dei substrati, oltre a controlli di qualità e certificazioni più severi. Tuttavia, il costo e il tempo possono variare a seconda dell'applicazione, della complessità e dei requisiti dei rivestimenti.
Vantaggi
Come altri approcci di placcatura e finitura superficiale, il vantaggio principale è che le parti e i prodotti rivestiti diventano altamente resistenti alla corrosione e resistono agli effetti ambientali critici. Ma oltre a ciò, la nichelatura chimica presenta molti altri vantaggi. Vediamo in dettaglio alcuni vantaggi cruciali.
Basso costo
Uno dei fattori di costo nell’approccio della finitura galvanica è il costo dell’elettricità. Tuttavia, poiché la nichelatura chimica non necessita di una fonte elettrica, è più economica rispetto ad altri metodi, come la zincatura.
Rivestimento uniforme
La nichelatura chimica produce un rivestimento uniforme sulla superficie del substrato. La temperatura, il valore PH del bagno di placcatura, la concentrazione di ioni di nichel, il tempo di trattamento e molti altri fattori possono essere controllati per ottenere lo spessore desiderato della nichelatura.
Consistenza dimensionale
Poiché è possibile ottenere uno spessore di placcatura fino a 5 micron, ciò non influisce sulla tolleranza richiesta sulle parti.
Durezza
Il contenuto di fosforo del bagno galvanico influenza la durezza delle parti placcate. Bassi livelli di fosforo aumentano la durezza diminuendo la resistenza alla corrosione dello strato di placcatura.
Piccole riparazioni superficiali
La nichelatura chimica aiuta anche nella riparazione di piccole crepe sulla superficie del substrato. Pertanto, può essere molto utile placcare angoli, fessure e spazi ciechi con uno spessore uniforme.
Benefici estetici e altri
Il colore bianco-giallastro della nichelatura offre una bellezza estetica accattivante alle parti e ai prodotti. Inoltre, è meno complesso. Non richiede un complicato processo di filtrazione. Nello scenario odierno, nel settore manifatturiero sono disponibili apparecchiature automatizzate, che semplificano il controllo del processo.
Applicazioni
Il processo di nichelatura chimica contribuisce a vari settori a rendere i loro componenti resistenti alla corrosione e durevoli. Di seguito sono riportati i settori chiave in cui viene utilizzata la nichelatura;
| SN | Industria | Parti applicabili | Cosa fa? |
| 1 | Aeronautico | valvole, pistoni, alberi del motore che coprono la superficie, supporti del motore, pale del compressore e altri componenti critici per il volo | Ha un'eccellente resistenza all'usura, alla corrosione, alla resistenza chimica e al potere lubrificante, che è fondamentale per le parti aerospaziali che richiedono un elevato grado di precisione per un lungo periodo. |
| 2 | Automotive | Pistoni, cilindri, ingranaggi, alberi, sistemi di iniezione del carburante, rivetti, trasmettitori di spinta, perni di articolazione, alloggiamenti e molti altri componenti | Fornire protezione dall'usura e resistenza alla corrosione |
| 3 | Hardware | Sanitari, maniglie per porte, maniglie, tubazioni e molto altro ancora. | Resistenza alla corrosione |
| 4 | Elettrica ed elettronica | Coprire apparecchiature varie, dissipatori di calore, dischi rigidi, circuiti stampati | Protezione dalla corrosione e dall'esposizione ambientale |
| 5 | Gasolio | Valvole, pompe, raccordi, serbatoi di stoccaggio e altro | Protezione dalla corrosione e dall'esposizione ambientale e chimica. |
Conclusione
La nichelatura chimica è un metodo di finitura superficiale unico per molti materiali, tra cui acciaio, rame, bronzo, alluminio, plastica e molti altri. La placcatura in nichel migliora la durata fornendo un'eccellente resistenza alla corrosione sulla superficie del substrato. Inoltre, poiché il nichel ha un colore bianco giallastro brillante, offre una bellezza estetica accattivante. Inoltre, la placcatura può essere eseguita con o senza elettrolisi, controlla la differenza tra galvanica e placcatura elettrolitica.
Poiché nel processo si verificano molte reazioni chimiche e catalitiche, la nichelatura chimica può creare confusione per molte persone, specialmente per coloro che non ne hanno conoscenza professionale della chimica ingegneristica. Tuttavia, qui a Bodao, i nostri ingegneri e tecnici hanno lavorato sulla tecnologia di finitura delle superfici, tra cui servizio di nichelatura chimica, da oltre un decennio. Pertanto, comprenderanno la composizione chimica e l'approccio corretti una volta che avrete spiegato le vostre esigenze e applicazioni.
FAQ
Cos'è la nichelatura chimica?
È uno dei metodi di finitura superficiale in cui uno strato di Nichel viene depositato sul substrato mediante reazioni chimiche catalitiche e senza l'utilizzo di energia elettrica.
Quali sono le due soluzioni principali utilizzate nella nichelatura chimica?
Una soluzione salina contenente ioni nichel e un agente riducente sono le due soluzioni chimiche principali utilizzate nel processo.
Quali sono i materiali più comuni rivestiti con nichelatura chimica?
Questo metodo è comunemente usato per rivestire acciaio legato, acciaio inossidabile, alluminio, rame, ottone, bronzo e plastica.
Quali sono i fattori che influenzano la qualità della nichelatura?
La temperatura e il PH del bagno galvanico, il tempo di trattamento, la pulizia della superficie del substrato e la concentrazione di ioni nichel nella soluzione sono i fattori principali che influenzano il risultato della placcatura.