Introducción
Para los fabricantes y otras industrias pesadas, la galvanoplastia no solo es un procedimiento costoso debido al enorme consumo de energía eléctrica; también es peligroso para los trabajadores debido a los altos voltajes utilizados en el proceso.
El niquelado electrolítico puede ser un método alternativo.
En esta publicación, aprenderá sobre las ventajas del niquelado electrolítico, los componentes del baño utilizados en el proceso y las diferentes industrias que utilizan este método.
Índice
- ¿Qué es el niquelado electrolítico?
- Ventajas del Niquelado Electrolítico
- Componentes de baño en Niquelado Electrolítico
- Proceso Paso a paso de Niquelado Electrolítico
- Industrias Que Utilizan Ampliamente el Niquelado Electrolítico
¿Qué es el chapado electrolítico?
El chapado electrolítico implica la producción de recubrimientos a partir de soluciones de iones metálicos sin el uso de una fuente externa de energía eléctrica. Es el revestimiento electrolítico más utilizado en la industria manufacturera y el más frecuente para fines de ingeniería.
Ventajas del niquelado electrolítico
- Excelente resistencia a la corrosión
- Excelente resistencia al desgaste y a la abrasión
- Buena ductilidad, lubricidad y propiedades eléctricas
- Alta dureza, especialmente cuando se trata térmicamente
- Buena soldabilidad
- Espesor uniforme y uniforme incluso hacia abajo agujeros y rebajes profundos, y en esquinas y bordes
- El recubrimiento se puede aplicar como operación de producción final y puede cumplir con tolerancias dimensionales estrictas
- Se puede usar en sustratos metálicos y no metálicos, siempre que han sido pretratados adecuadamente
Componentes de baño en Niquelado electrolítico
El revestimiento electrolítico se basa en una reacción que procede a una temperatura específica, generalmente alrededor de 90°C, cuando se sumerge en la solución un sustrato activado adecuadamente. Dado que la mayoría de las soluciones utilizadas en la industria son patentadas, la formulación completa nunca se conoce, por lo que se requiere que la solución se controle cuidadosamente para obtener resultados óptimos. El análisis químico de la solución de recubrimiento debe realizarse regularmente durante tiradas de producción más largas.
Los componentes del baño se detallan de la siguiente manera:
Fuente de metal
La mayoría de las soluciones ácidas utilizan sulfato de níquel, mientras que el cloruro de níquel se utiliza en soluciones alcalinas. La tasa de deposición aumenta con el aumento de la concentración de níquel; e inversamente, la estabilidad de la solución disminuye
El agente reductor
El hipofosfito de sodio se usa ampliamente debido a su bajo costo y disponibilidad. Al igual que con el contenido de níquel, vemos los mismos efectos con la concentración en la velocidad de deposición y la estabilidad. El agente reductor se repone a la misma velocidad que los iones de níquel para mantener la velocidad de deposición. La mayoría de los fabricantes de productos químicos comerciales suministran el proceso de chapado en sistemas de paquetes múltiples para suministrar el níquel y el agente reductor. Las concentraciones de hipofosfito de níquel y sodio se pueden determinar fácilmente mediante análisis volumétrico, con algunas configuraciones comerciales a gran escala que utilizan análisis automatizados y sistemas de dosificación química.
El consumo de hipofosfito puede ser mayor de lo esperado con sustratos de superficie baja en comparación con el volumen total de solución, especialmente cuando se utiliza agitación de aire. Aproximadamente el 30% del hipofosfito se utiliza para producir fósforo de níquel, mientras que el resto produce hidrógeno.
Complejantes
El tipo de complejantes utilizado depende de la concentración de níquel y de la estructura química de los agentes complejantes en sí. Algunas formulaciones pueden usar un solo complejante, mientras que otras usan combinaciones para mantener una baja concentración de iones de níquel libres. Los complejantes de uso común incluyen ácido glicólico o láctico para soluciones a base de ácido, e hidróxido de amonio para soluciones alcalinas. Estos están contenidos en la solución de reposición de níquel para simplificar la gestión del baño.
Tampones
Los iones de hidrógeno producidos durante el chapado hacen que el pH de la solución disminuya. Dado que el pH es un factor importante en el control de la tasa de deposición y el contenido de fósforo del depósito, debe estabilizarse utilizando tampones. Los tampones comunes incluyen ácidos acéticos o propiónicos y sus sales. Estos ácidos también aumentan la tasa de deposición. Incluso cuando se utilizan agentes tampón, se produce una caída lenta del pH a medida que se produce el recubrimiento, que puede corregirse mediante adiciones químicas específicas o mediante el reemplazo de los componentes del baño a través de adiciones de las sustancias químicas de los componentes.
Estabilizadores
Los estabilizadores se utilizan para evitar la descomposición espontánea de las soluciones de recubrimiento. Tradicionalmente, estos incluían metales pesados como el plomo o el cadmio en concentraciones muy bajas (<1 ppm). Para cumplir con las nuevas regulaciones RoHS, los metales pesados en la mayoría de las formulaciones comerciales se han sustituido por compuestos como molibdato o yodatos.
Proceso de niquelado electrolítico
El proceso paso a paso para el niquelado electrolítico es el siguiente:
- El metal se sumerge en una serie de baños de pretratamiento. Cada uno de estos baños contiene productos químicos específicos que eliminan el aceite, la grasa, la suciedad y otros contaminantes de la superficie metálica. Esto mejora la adhesión de los depósitos a la superficie del sustrato. Los productos químicos de limpieza utilizados dependen del material de la superficie.
- Después de la limpieza, ciertos sustratos metálicos requieren un tratamiento adicional en una solución acuosa de cincado. Esto tiende a ser una solución patentada suministrada por el fabricante de química de níquel electrolítico.
- Una vez sumergidos en la solución de recubrimiento, los iones de níquel y fósforo se depositan en la superficie del sustrato metálico.
- Dependiendo del grosor de la superficie, el proceso de deposición se puede llevar a cabo de entre 5 y 25 micrones por hora.
- Una vez que se alcanza el espesor de revestimiento deseado, el sustrato se retira de la solución de revestimiento y se inspecciona.
