L'alluminio è un materiale ingegneristico ampiamente utilizzato, popolare per la sua leggerezza, resistenza meccanica, conduttività termica e convenienza. Tuttavia, l'abrasione e il rischio di formazione di corrosione in ambienti difficili sono le principali preoccupazioni che possono essere affrontate con la placcatura di metalli superiori come le leghe di nichel. Alluminio nichelato migliora la durezza superficiale, la resistenza alla corrosione e l'aspetto estetico.
La nichelatura viene applicata sulla superficie dell'alluminio tramite reazioni elettrochimiche o riduzione chimica. Entrambi i metodi hanno implicazioni, procedure e risultati distinti. Questo articolo discuterà di elettrodeposizione e nichelatura chimica dettaglio in alluminio.
Cominciamo!
Cos'è la nichelatura e come si applica alle leghe di alluminio?
Come tutti gli altri finitura galvanica, la nichelatura dell'alluminio è il processo di aggiunta di uno strato protettivo extra su diversi tipi di materiali di substrato per ottenere una migliore resistenza alla corrosione e all'abrasione, brillantezza e colori estetici. Lo spessore dello strato placcato varia da 0.0001 a 0.020 pollici. Dipende anche dalla tecnica applicata e dai parametri di lavorazione.
Esistono due tipi di processi di nichelatura;
- Nichelatura chimica
- Galvanotecnica al nichel
Nichelatura elettrolitica e chimica
La differenza principale è se la placcatura implichi l'elettrolisi per sviluppare uno strato di rivestimento o meno. Tuttavia, entrambi i tipi di placcatura offrono protezione contro la formazione di ruggine e l'abrasione.
Nichelatura resistente alla corrosione
La tabella seguente illustra la resistenza alla corrosione dell'alluminio nichelato in diverse condizioni ambientali;
| Ambiente | Resistenza alla Corrosione | Commenti |
| Aria atmosferica e umidità | Ottimo | Lo strato di nichel protegge completamente l'alluminio sottostante. |
| Acidi riducenti | Buone | È adatto in condizioni riducenti ma si degrada con acidi ossidanti. |
| Acidi ossidanti (ad esempio, nitrico) | Limitato | Per sostenere un certo livello di acidità si possono utilizzare leghe di Ni-Cr o altre leghe di nichel. |
| Ambienti alcalini | Ottimo | Resistenza superiore, anche in condizioni di alcali fusi |
| Marino/Acqua di mare | Buone | In particolare la lega serie 400 mostra una buona resistenza |
| Alta temperatura | Da moderato a eccellente | La placcatura Ni-Cr-Mo e Ni-Cr è stabile alle alte temperature |
Oltre a rivestire di nichel gli articoli in alluminio lavorati, è possibile acquistare direttamente fogli di alluminio nichelati per i processi di fabbricazione.
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Cos'è la nichelatura dell'alluminio?
Lavorazione della galvanica del nichel
La nichelatura elettrolitica è un processo di deposizione elettrolitica di strati di nichel sulla superficie di un substrato, comprese le leghe di alluminio. A tale scopo si utilizza un sistema di elettrolisi con soluzioni di nichel (cloruro di nichel, solfato di nichel, ecc.), dove il nichel funge da anodo e il pezzo da nichelare costituisce il catodo. Quando un trasformatore converte la corrente alternata in corrente continua e fa passare la corrente attraverso il circuito, gli ioni di nichel vengono ossidati e migrano verso il substrato di alluminio. Lo spessore del deposito dipende dal tempo di elettrolisi e dalla concentrazione degli ioni nella soluzione.
Nichelatura decorativa su alluminio
La galvanizzazione del nichel sull'alluminio è preferita per la sua estetica e finitura piuttosto che per la resistenza all'abrasione. Ha un aspetto bianco-giallastro brillante. Puoi trovare questa finitura decorativa su paraurti per auto, articoli decorativi, gioielli, ecc.
Come galvanizzare il nichel su una superficie in alluminio?
Per galvanizzare il nichel su pezzi lavorati in alluminio è possibile seguire i passaggi sottostanti:
- Pulire i substrati in alluminio
Innanzitutto, una pulizia accurata della superficie del substrato è fondamentale per evitare una scarsa adesione o il distacco del rivestimento. Quindi, rimuovi detriti, oli, ruggine e irregolarità. Puoi usare una pulizia acida per garantire una superficie priva di polvere.
- Configurazione dell'elettrolisi
Installare gli elettrodi (substrato di nichel e alluminio) in un'impostazione di elettrolisi con una soluzione elettrolitica adatta. Considerare anche la concentrazione di ioni e la temperatura.
Vasca di elettrolisi per nichelatura
- Anodo: Nichel, terminale '+ve'
- catodo: Appendere le parti in alluminio sul catodo, terminale '-ve'
- Temperatura: 40 a 65° C
- Introdurre la corrente elettrica
Passare la corrente elettrica al trasformatore che converte in CC e alimenta attraverso il circuito di elettrodeposizione. La corrente elettrica ossida il nichel (anodo) e gli ioni vengono attratti dalle parti in alluminio a causa del polo negativo del catodo. Durante la continuazione del processo, il sistema di filtraggio collegato rimuove le scorie prodotte.
- Espellere le parti e pulirle
Dopo l'immersione in un bagno di elettrolisi per un tempo prestabilito, espellere le parti e pulirle con acqua pura. Ora, le parti sono pronte per l'imballaggio dopo l'asciugatura.
Nichelatura chimica su alluminio
Alluminio con superficie in nichel chimico
A differenza della galvanica, il processo di nichelatura chimica utilizza reazioni chimiche catalitiche sequenziali per depositare il rivestimento protettivo. La nichelatura chimica è una placcatura più resistente all'abrasione rispetto a quella decorativa (spessore fino a 0.020” ), può raggiungere una durezza Rockwell da 65 a 70 Rc.
Solitamente si utilizzano quattro tipi di bagni: soluzione di ioni nichel, agente riducente, agenti complessanti e tamponi.
Le soluzioni di nichel forniscono Ni²⁺, gli agenti riducenti riducono gli ioni di nichel in ioni metallici che si depositano sulla superficie, la complessazione serve per stabilizzare gli ioni e i tamponi mantengono il range di pH desiderato (da 4.5 a 5).
Come applicare la nichelatura chimica sull'alluminio?
Lavorazione della nichelatura chimica
Di seguito sono riportati i tre passaggi principali del processo di nichelatura chimica illustrando come è possibile applicarlo alle parti in alluminio;
Fase 1: pretrattamento
Il pretrattamento prevede la preparazione della superficie del substrato per risultati di placcatura ottimali. Comprende pulizia alcalina, risciacquo e incisione.
- Pulizia alcalina: Immergere le parti in una soluzione alcalina per la pulizia a temperatura elevata (fino a 150°C)
- Risciacquo: Trasferire i pezzi in una vasca di risciacquo che rimuove le contaminazioni rimanenti.
- Acquaforte: Questo trattamento chimico rimuove lo strato ossidato di alluminio e migliora l'aderenza.
Fase 2: Immersione nel bagno di placcatura
Bagno di nichelatura chimica
Quindi, immergere la parte in un bagno di nichel preparato che contiene agenti riducenti, tamponi e sostanze chimiche aggiuntive. Gli agenti riducenti reagiscono con la superficie attivata e depositano gli ioni di nichel dalla soluzione. Nel frattempo, lo spessore può essere controllato regolando la concentrazione di ioni nella soluzione e la temperatura.
Passaggio 3: post-trattamento
Il processo di post-trattamento comprende il trattamento termico, la levigatura della superficie, la verniciatura estetica, ecc. Dipende dal tipo di proprietà superficiali che si desiderano per le applicazioni finali.
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Vantaggi della nichelatura delle parti in alluminio
Sebbene il galvanica vs placcatura chimica del nichel presenta alcune differenze, entrambe queste finiture offrono resistenza alla corrosione, durezza superficiale ed estetica migliori rispetto a parti o materiali non finiti. Le parti elettroplaccate sono più gradevoli esteticamente, mentre l'elettrolisi fornisce una protezione superiore contro abrasioni e graffi.
- Resistenza alla corrosione: Lo strato di nichel non si ossida in un ambiente umido o bagnato. Quindi, il superficie di placcatura protegge le parti sottostanti dalla corrosione.
- Strato sacrificale: In condizioni difficili, lo strato protettivo di nichel si degrada e protegge l'alluminio sottostante.
- Maggiore durezza superficiale: In particolare, la deposizione di nichel chimico spesso si lega al materiale di alluminio e ciò aumenta la durezza originale. Continua a migliorare la resistenza all'usura.
- Finitura estetica: In particolare, la galvanica al nichel viene utilizzata per conferire una finitura lucida alle parti in alluminio.
- Precisione dimensionale: Lo spessore dell'alluminio nichelato è in micron e non influisce in modo significativo sulla precisione dimensionale della parte lavorata. Puoi anche considerare la placcatura più spessa nella fase di progettazione iniziale per contrastare questo problema.
- Finitura uniforme e consistente: Con entrambi i tipi di tecniche è possibile ottenere uno spessore uniforme. Inoltre, i risultati della placcatura sono coerenti tra i lotti.
- Variazioni della lega: Tutti i tipi di leghe di alluminio possono essere rivestiti con nichel, serie 1XXX, serie 2XXX, serie 5XXX, serie 6XXX e serie 7XXX.
- Finitura conveniente: Con entrambi i metodi di nichelatura dell'alluminio è possibile lavorare un gran numero di parti in un'unica volta, il che lo rende un'opzione di finitura conveniente.
Applicazioni della nichelatura dell'alluminio
Cerchioni per automobili nichelati
Diamo ora un'occhiata alle applicazioni della nichelatura dell'alluminio nei vari settori industriali;
|
Industria |
Perché la nichelatura? |
Esempi |
|
Automotive |
Resistenza alla corrosione. |
Aste degli ammortizzatori, fasce elastiche, pinze dei freni, turbocompressori, scatole del cambio, ecc. |
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Aeronautico |
Protezione dall'usura e dalla corrosione ad alte temperature. |
Perni dell'attuatore, staffe della cellula, ugelli dei propulsori, barre di controllo e alberi del rotore. |
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Elettronica |
Aumentare la conduttività e la saldabilità |
Circuiti stampati (PCB), dissipatori di calore per CPU, alloggiamenti per sensori e basi per chip LED. |
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Medicale |
Biocompatibilità e durata |
Bisturi, apparecchi ortodontici, pinze chirurgiche, parti, connettori per cateteri e pinze per biopsia. |
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Olio e Gas |
Resiste all'usura e alla corrosione di pompe, valvole, trapani, ecc. |
Raccordi per tubazioni, sedi valvole, pale del compressore, bulloni flangiati, ecc. |
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Gioielli |
Finitura lucida e anti-ossidazione per oggetti decorativi. |
Catene per collane, chiusure per bracciali, casse per orologi, gemelli, ciondoli, fermacravatte, ecc. |
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Utensili e macchinari |
Maggiore durata di stampi, matrici e altri utensili. |
Stampi in plastica, lame da taglio, mandrini per torni, denti di ingranaggi, viti di precisione, ecc. |
Riassumendo
L'aggiunta di uno strato permanente di nichel al materiale in alluminio fornisce un'eccellente protezione dalla corrosione, resistenza all'abrasione e vantaggi estetici. La placcatura elettrolitica è adatta per oggetti decorativi e ornamenti, mentre la placcatura chimica è ideale per un'elevata resistenza all'usura. Inoltre, un'esecuzione attenta del processo di placcatura è essenziale per sfruttare i vantaggi di questa tecnica di finitura.
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DOMANDE FREQUENTI
Perché utilizzare la nichelatura di parti e fogli di alluminio?
Sebbene l'alluminio offra un elevato rapporto resistenza/peso, conduttività e altre proprietà benefiche, ha una bassa resistenza all'usura e alla corrosione. L'applicazione della placcatura in nichel aumenta la durezza e la durezza. Si applica anche per motivi estetici in applicazioni di gioielleria e decorative.
Qual è la differenza tra alluminio nichelato elettrolitico e alluminio nichelato chimico?
La galvanica sfrutta l'elettrolisi per aggiungere un legame permanente o uno strato di nichel sulla superficie del pezzo, mentre il metodo chimico utilizza una serie di reazioni chimiche per depositare uno strato uniforme di nichel.
È costoso rivestire di nichel altri materiali?
La nichelatura è relativamente più costosa rispetto ad altre finiture semplici come verniciatura a polvere e verniciatura. Tuttavia, la sua durevolezza e la sua estetica giustificano i prezzi leggermente elevati e il prezzo esatto dipende da fattori come il metodo utilizzato, la preparazione della superficie e lo spessore desiderato del rivestimento.