O níquel é o quinto metal mais comumente encontrado na terra, com aparência brilhante, excelente dureza e propriedades de resistência à corrosão, tornando-o ideal para revestimento preventivo em superfícies de outros materiais. Como resultado, o níquel é a melhor opção de revestimento para vários metais, como alumínio, aço, cobre, tungstênio, polímero, e muitos mais. O revestimento de níquel eletrolítico é um processo de revestimento químico popular a partir de uma solução contendo níquel, sulfato, fosfato e ácido carbólico. Estas soluções são misturadas e aquecidas antes de prosseguir com o plaqueamento. Este processo tem sido usado na indústria de manufatura há mais de 50 anos, então você pode imaginar o quão popular ele é em aplicações de acabamento superficial.
Peças com niquelagem eletrolítica
Componentes niquelados com acabamento reflexivo
Soluções usadas em níquel eletrolítico
Existem várias soluções químicas usadas para niquelagem eletrolítica. Vamos entender cada um deles através da tabela de estudo comparativo abaixo;
| SN |
Produtos Químicos
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Tipo |
Exemplos
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| 1 |
Sal solúvel de níquel
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É reduzido e depositado na superfície do material a ser revestido (substrato)
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Cloreto de níquel (NiCl₂), Sulfato de níquel (NiSO₄) |
| 2 |
Agente redutor
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Ele é oxidado pela redução do íon metálico.
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Formaldeído (CH 2 O ), Hipofosfito
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| 3 |
Agente de tez
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Melhorar a qualidade da deposição de níquel
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Fluoretos, glicinatos, succinatos
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| 4 |
Estabilizador
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Evitar a decomposição do banho de revestimento
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Tálio, Cálcio
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| 5 |
Buffer
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Controle o PH do banho de galvanização para obter uma deposição fina e uniforme de Níquel
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Acetato de sódio, hidróxido de sódio
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Como isso funciona?
Princípio de funcionamento
Aqui, sem eletricidade significa que nenhuma corrente é usada no processo de galvanização. Em vez disso, o agente redutor fornece o elétron para a redução do íon metálico, resultando em alto poder de lançamento. O íon níquel (2e +) na solução, ao reagir com o agente redutor (2e-), deposita o níquel na superfície do material do substrato.
Ni2+ (da solução de sal de níquel) +2e- (do agente redutor) = Ni (na superfície do substrato)
Etapas do revestimento de níquel eletrolítico
Passo 1: Preparação para o revestimento
O primeiro passo é limpar as peças a serem revestidas para que qualquer contaminação, como poeira, óleo, escórias, graxas e qualquer produto químico presente na superfície, seja removida, preparando-a para a melhor aderência do revestimento de níquel. Quando são utilizados agentes de limpeza como ácido sulfúrico e ácido clorídrico, é lavado com água destilada em banho quente para neutralizar o ácido e evitar que degrade a superfície.
Passo 2: Tratamento no banho de chapeamento
Estação de tratamento para niquelagem eletrolítica
Após a limpeza das peças e preparação da solução de banho, pode-se iniciar o processo de galvanização. As peças são agora imersas em um banho de niquelagem contendo cargas positivas. O material a ser revestido atrai íons de níquel carregados positivamente para suas superfícies, resultando em uma fina camada de revestimento. Como a niquelagem sem eletrólito não requer fonte elétrica, a temperatura do banho de galvanização é a principal variável de controle no processo (70 a 900C é preferido).
A espessura da camada de níquel depositada varia entre 5 e 25 mícrons por hora. Porém, como não há corrente e é um processo de revestimento autocatalítico, não existe tal limite de espessura; à medida que o tempo de tratamento aumenta, também aumenta a espessura da deposição.
Passo 3: Pós-processamento
Durante a fase de pós-processamento, as partículas e resíduos aderidos são removidos por lavagem com uma solução ácida, alcalina e surfactante. Em seguida, são aplicados acabamentos adicionais, como polimento, enceramento, entre outros, dependendo da necessidade.
Fatores que influenciam no revestimento de níquel eletrolítico
Vários fatores influenciam os resultados da niquelagem eletrolítica, que devem ser controlados para atingir a qualidade de acabamento superficial exigida.
1. Imperfeição na superfície
O revestimento de níquel é afetado por imperfeições superficiais como rebarbas, escórias e ferrugem pré-formada. Portanto, a melhor ideia é ter isso em mente durante a usinagem e depois remover os defeitos com o processo de rebarbação.
2. Limpeza da superfície
Antes de prosseguir com a niquelagem, é necessário remover poeira, óleos ou sabões formados pela saponificação do óleo por um limpador alcalino. Se a limpeza da superfície não for feita corretamente, a camada de Níquel poderá descascar ou danificar após algum tempo.
3. Valor de PH
Manter o valor de PH é fundamental para uma niquelagem uniforme usando uma abordagem sem eletrólito. A escala de PH deve estar entre 3.8 e 5. Na solução, espera-se que o pH tenda a subir com o passar do tempo, portanto soluções estabilizadoras e tampão devem ser utilizadas para manter o PH estável durante todo o processo de tratamento.
À medida que o PH aumenta, mais íons hidróxido são formados, que se ligam aos íons de níquel e formam o hidróxido de níquel, que tem uma cor verde clara.
4. A concentração de íon níquel
A solução salina utilizada na superfície de tratamento é a fonte de íons de níquel depositada na superfície do substrato. Portanto, se a concentração de íons níquel for baixa, o processo de galvanização torna-se mais lento. No entanto, a concentração demasiado elevada é depositada mais rapidamente, mas a deposição não será uniforme. A faixa padrão de concentração de níquel está entre 20 e 45 g/l.
5. Temperaturas
A temperatura do banho de tratamento precisa estar entre 70 e 900C. À medida que a temperatura aumenta, alguns componentes aromáticos dos aditivos irão evaporar, necessitando de mais tempo para a deposição.
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Comparação do revestimento de níquel químico com o revestimento de níquel tradicional
O revestimento de níquel químico e o revestimento de níquel tradicional têm várias diferenças e semelhanças que afetam seu desempenho, custo e aplicações. A seguir estão algumas das principais diferenças e semelhanças entre o revestimento de níquel químico e o revestimento de níquel tradicional:
Processo e Equipamento
A principal diferença entre o revestimento de níquel químico e o revestimento de níquel tradicional é o processo e o equipamento utilizado. O revestimento de níquel químico é um processo químico que não requer eletricidade ou um substrato condutor, enquanto o revestimento de níquel tradicional é um processo eletrolítico que requer uma fonte de energia e um substrato condutor. O revestimento de níquel químico também requer equipamentos especializados, como um banho químico, um agente redutor e um aquecedor, enquanto o revestimento de níquel tradicional requer um tanque de revestimento, uma solução eletrolítica e um retificador.
Propriedades e Desempenho
A segunda diferença entre o revestimento de níquel químico e o revestimento de níquel tradicional são suas propriedades e desempenho. O revestimento de níquel químico fornece um revestimento uniforme e consistente que melhora as propriedades do substrato uniformemente, enquanto o revestimento de níquel tradicional pode produzir revestimentos irregulares e inconsistentes que podem afetar as propriedades do substrato. O revestimento de níquel químico também oferece melhor resistência à corrosão e ao desgaste, bem como melhor adesão e dureza do que o revestimento de níquel tradicional. No entanto, o revestimento de níquel tradicional pode fornecer melhor condutividade e ductilidade do que o revestimento de níquel químico.
Custo e tempo
A terceira diferença entre o revestimento de níquel químico e o revestimento de níquel tradicional é o custo e o tempo. O revestimento de níquel químico geralmente é mais caro do que o revestimento de níquel tradicional, devido ao equipamento especializado e aos produtos químicos necessários, bem como ao tempo de processamento mais longo. O revestimento de níquel químico também requer preparação e manuseio mais cuidadosos dos substratos, bem como controle de qualidade e certificação mais rigorosos. No entanto, o custo e o tempo podem variar dependendo da aplicação, complexidade e requisitos dos revestimentos.
Vantagens
Como outras abordagens de revestimento e acabamento superficial, a principal vantagem é que as peças e produtos revestidos se tornam altamente resistentes à corrosão e suportam os efeitos ambientais críticos. Mas, além disso, a niquelagem eletrolítica tem muitos outros benefícios. Vejamos algumas vantagens cruciais em detalhes.
Baixo custo
Um dos fatores de custo na abordagem de acabamento de galvanização é o custo da eletricidade. No entanto, como a niquelagem sem eletrólito não precisa de fonte elétrica, é mais econômica do que outros métodos, como a zincagem.
Revestimento uniforme
O revestimento de níquel eletrolítico resulta em um revestimento uniforme na superfície do substrato. A temperatura, o valor de PH do banho de revestimento, a concentração de íons de níquel, o tempo de tratamento e muitos outros fatores podem ser controlados para atingir a espessura desejada do revestimento de níquel.
Consistência dimensional
Como é possível obter espessuras de revestimento de até 5 mícrons, isso não afeta a tolerância exigida nas peças.
Dureza:
O teor de fósforo do banho de galvanização influencia a dureza das peças galvanizadas. Níveis baixos de fósforo aumentam a dureza enquanto diminuem a resistência à corrosão da camada de revestimento.
Pequenos reparos de superfície
A niquelagem eletrolítica também auxilia no reparo de pequenas rachaduras na superfície do substrato. Portanto, pode ser muito benéfico revestir cantos, fendas e fendas cegas com espessura uniforme.
Benefícios estéticos e outros
A cor branco-amarelada do niquelado confere beleza estética atraente às peças e produtos. Além disso, é menos complexo. Não requer um processo de filtração complicado. No cenário atual, equipamentos automatizados estão disponíveis na indústria de transformação, facilitando o controle do processo.
Aplicações
O processo de niquelagem sem eletrólito contribui para diversas indústrias para tornar seus componentes resistentes à corrosão e duráveis. A seguir estão as principais indústrias onde o revestimento de níquel é usado;
| SN | Expertise | Peças aplicáveis | O que isso faz? |
| 1 | Indústria aeroespacial | válvulas, pistões, eixos do motor cobrindo a superfície, suportes do motor, pás do compressor e outros componentes críticos para o voo | Possui excelente resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência química e lubricidade, o que é fundamental para peças aeroespaciais que exigem um alto grau de precisão por um longo período. |
| 2 | Automotiva | Pistões, cilindros, engrenagens, eixos, sistema de injeção de combustível, rebites, transmissores de empuxo, pinos articulados, carcaça e muitos outros componentes | Fornece proteção contra desgaste e resistência à corrosão |
| 3 | Hardware | Acessórios de banheiro, maçaneta, alças, tubulação e muito mais. | Resistência à corrosão |
| 4 | Elétricos e Eletrônicos | Cubra vários equipamentos, dissipadores de calor, discos rígidos, placas de circuito impresso | Proteção contra corrosão e exposição ambiental |
| 5 | Gás de petróleo | Válvulas, bombas, acessórios para tubos, tanques de armazenamento e outros | Proteção contra corrosão e exposição ambiental e química. |
Conclusão
O revestimento de níquel eletrolítico é um método exclusivo de acabamento de superfície para muitos materiais, incluindo aço, cobre, bronze, alumínio, plástico e muitos outros. O revestimento de níquel melhora a durabilidade, proporcionando excelente resistência à corrosão na superfície do substrato. Além disso, por ter uma cor branco amarelado brilhante, o níquel oferece uma beleza estética atraente. Além disso, a galvanização pode ser feita com ou sem eletrólise, verifique a diferença entre galvanoplastia e eletrodeposição.
Como há muitas reações químicas e catalíticas no processo, a niquelagem eletrolítica pode ser confusa para muitas pessoas, especialmente aquelas que não possuem nenhum conhecimento profissional de engenharia química. Porém, aqui em BodaoNossos engenheiros e técnicos trabalharam em tecnologia de acabamento de superfícies, incluindo serviço de niquelagem química, há mais de uma década. Portanto, eles entenderão a composição química e a abordagem adequadas assim que você explicar suas necessidades e aplicações.
Perguntas Frequentes
O que é niquelagem eletrolítica?
É um dos métodos de acabamento superficial em que uma camada de Níquel é depositada sobre o substrato por meio de reações químicas catalíticas e sem uso de eletricidade.
Quais são as duas principais soluções utilizadas na niquelagem eletrolítica?
Uma solução salina contendo íons de níquel e agente redutor são as duas principais soluções químicas usadas no processo.
Quais são os materiais mais comuns revestidos com niquelagem eletrolítica?
Este método é comumente usado para revestir ligas de aço, aço inoxidável, alumínio, cobre, latão, bronze e plásticos.
Quais são os fatores que afetam a qualidade do revestimento de níquel?
A temperatura e o PH do banho de galvanização, o tempo de tratamento, a limpeza da superfície do substrato e a concentração de íons de níquel na solução são os principais fatores que influenciam o resultado do galvanização.