Einführung
Für Hersteller und andere Schwerindustrien ist das Galvanisieren nicht nur wegen des enormen Stromverbrauchs ein kostspieliges Verfahren; Es ist auch gefährlich für Arbeiter wegen der hohen Spannungen, die dabei verwendet werden.
Die stromlose Vernickelung kann eine alternative Methode sein.
In diesem Beitrag erfahren Sie mehr über die Vorteile der stromlosen Vernickelung, die dabei verwendeten Badbestandteile und die verschiedenen Branchen, die diese Methode anwenden.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist chemisch vernickelt?
- Vorteile der stromlosen Vernickelung
- Badbestandteile in der stromlosen Vernickelung
- Schrittweiser Prozess der stromlosen Vernickelung
- Branchen, in denen die stromlose Vernickelung in großem Umfang eingesetzt wird
Was ist Electroless Plating?
Bei der stromlosen Beschichtung werden Beschichtungen aus Lösungen von Metallionen ohne Verwendung einer externen elektrischen Energiequelle hergestellt. Es ist die am weitesten verbreitete stromlose Beschichtung in der Fertigungsindustrie und die am weitesten verbreitete für technische Zwecke.
Vorteile der stromlosen Vernickelung
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
- Ausgezeichnete Verschleiß- und Abriebfestigkeit
- Gute Duktilität, Schmierfähigkeit und elektrische Eigenschaften
- Hohe Härte, insbesondere bei Wärmebehandlung
- Gute Lötbarkeit
- Gleichmäßige und gleichmäßige Dicke tiefe bohrungen und vertiefungen, und an ecken und kanten
- Die beschichtung kann angewendet werden als die endgültige produktion betrieb und können erfüllen strenge dimensional toleranzen
- Kann verwendet werden auf sowohl metallischen und nicht-metallischen substraten, vorausgesetzt, sie 131>
Badbestandteile bei der stromlosen Vernickelung
Die stromlose Vernickelung beruht auf einer Reaktion, die bei einer bestimmten Temperatur, typischerweise um 90 ° C, abläuft, wenn ein geeignet aktiviertes Substrat in die Lösung eingetaucht wird. Da die meisten in der Industrie verwendeten Lösungen proprietär sind, ist die vollständige Formulierung nie bekannt, weshalb die Lösung sorgfältig kontrolliert werden muss, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Die chemische Analyse der Beschichtungslösung muss bei längeren Produktionsläufen regelmäßig durchgeführt werden.
Die Badbestandteile sind wie folgt aufgeführt:
Metallquelle
Die meisten sauren Lösungen verwenden Nickelsulfat, während Nickelchlorid in alkalischen Lösungen verwendet wird. Die Abscheidungsrate nimmt mit zunehmender Nickelkonzentration zu; und umgekehrt nimmt die Lösungsstabilität ab
Reduktionsmittel
Natriumhypophosphit wird aufgrund seiner geringen Kosten und Verfügbarkeit häufig verwendet. Wie beim Nickelgehalt sehen wir die gleichen Effekte bei der Konzentration auf Abscheidungsrate und Stabilität. Reduktionsmittel wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Nickelionen aufgefüllt, um die Abscheidungsrate aufrechtzuerhalten. Die meisten kommerziellen Chemiehersteller liefern den Beschichtungsprozess in Mehrfachpacksystemen, um das Nickel und das Reduktionsmittel zu liefern. Sowohl Nickel- als auch Natriumhypophosphitkonzentrationen können leicht durch volumetrische Analyse bestimmt werden, wobei einige kommerzielle Einrichtungen in großem Maßstab automatisierte Analyse- und chemische Dosiersysteme verwenden.
Der Hypophosphitverbrauch kann bei Substraten mit geringer Oberfläche im Vergleich zum Gesamtlösungsvolumen höher sein als erwartet, insbesondere wenn Luftbewegung verwendet wird. Etwa 30% des Hypophosphits werden zur Herstellung von Nickelphosphor verwendet, während der Rest Wasserstoff erzeugt.
Komplexbildner
Die Art der verwendeten Komplexbildner hängt von der Nickelkonzentration und der chemischen Struktur der Komplexbildner selbst ab. Einige Formulierungen können ein einzelnes Komplexmittel verwenden, während andere Kombinationen verwenden, um eine niedrige Konzentration an freien Nickelionen aufrechtzuerhalten. Häufig verwendete Komplexmittel umfassen Glykolsäure oder Milchsäure für Lösungen auf Säurebasis und Ammoniumhydroxid für alkalische Lösungen. Diese sind in der Nickel-Replenisher-Lösung enthalten, um das Badmanagement zu vereinfachen.
Puffer
Wasserstoffionen, die während des Plattierens erzeugt werden, bewirken, dass der pH-Wert der Lösung abnimmt. Da der pH-Wert ein wichtiger Faktor bei der Steuerung der Abscheidungsrate und des Phosphorgehalts der Ablagerung ist, muss er mit Puffern stabilisiert werden. Übliche Puffer sind Essigsäure oder Propionsäure und ihre Salze. Diese Säuren erhöhen auch die Abscheidungsrate. Selbst bei Verwendung von Puffermitteln kommt es beim Plattieren zu einem langsamen Abfall des pH-Wertes, der durch spezifische chemische Zusätze oder durch Austausch der Badkomponenten durch Zusätze der Komponentenchemie korrigiert werden kann.
Stabilisatoren
Stabilisatoren werden verwendet, um eine spontane Zersetzung der Plattierungslösungen zu verhindern. Dazu gehörten traditionell Schwermetalle wie Blei oder Cadmium in sehr geringen Konzentrationen (< 1 ppm). Um den neuen RoHS-Vorschriften zu entsprechen, wurden die Schwermetalle in den meisten kommerziellen Formulierungen durch Verbindungen wie Molybdat oder Jodate ersetzt.
Chemisch vernickelndes Verfahren
Das schrittweise Verfahren zur chemisch Vernickelung ist wie folgt:
- Das Metall wird in eine Reihe von Vorbehandlungsbädern getaucht. Jedes dieser Bäder enthält spezifische Chemikalien, die Öl, Fett, Schmutz und andere Schadstoffe auf der Metalloberfläche entfernen. Dadurch wird die Haftung der Ablagerungen auf der Substratoberfläche verbessert. Die verwendeten Reinigungschemikalien hängen vom Oberflächenmaterial ab.
- Nach der Reinigung müssen bestimmte Metallsubstrate in einer wässrigen Zinkat-Lösung weiterbehandelt werden. Dies ist in der Regel eine proprietäre Lösung, die vom Hersteller der Chemisch-Nickel-Chemie geliefert wird.
- Nach dem Eintauchen in die Beschichtungslösung werden Nickel- und Phosphorionen auf der Metallsubstratoberfläche abgeschieden.
- Je nachdem, wie dick die Oberfläche sein muss, kann der Abscheidungsprozess zwischen 5 Mikron und 25 Mikron pro Stunde durchgeführt werden.
- Sobald die gewünschte Beschichtungsdicke erreicht ist, wird das Substrat aus der Beschichtungslösung entfernt und inspiziert.
