Introduzione
Per i produttori e le altre industrie pesanti, galvanotecnica non è solo una costosa a causa dell’enorme consumo di energia elettrica; è anche pericoloso per i lavoratori, in considerazione delle alte tensioni utilizzato nel processo.
La nichelatura elettrolitica può essere un metodo alternativo.
In questo post, imparerai a conoscere i vantaggi della nichelatura elettrolitica, i costituenti del bagno utilizzati nel processo e le diverse industrie che utilizzano questo metodo.
Indice
- Che cos’è la nichelatura elettrolitica?
- Vantaggi della nichelatura elettrolitica
- Costituenti da bagno in nichelatura elettrolitica
- Processo di nichelatura elettrolitica step-by-step
- Industrie che utilizzano ampiamente la nichelatura elettrolitica
Che cosa è placcatura Electroless?
La placcatura elettrolitica comporta la produzione di rivestimenti da soluzioni di ioni metallici senza l’uso di una fonte esterna di energia elettrica. È il rivestimento elettrolitico più ampiamente utilizzato nell’industria manifatturiera e il più diffuso per scopi ingegneristici.
Vantaggi della nichelatura
- Eccellente resistenza alla corrosione
- Eccellente resistenza all’usura e resistenza all’abrasione
- Buona duttilità, di lubrificazione e proprietà elettriche
- durezza, soprattutto quando trattati con calore
- Buona saldabilità
- Anche uniformità di spessore anche molto profondo fori e avvallamenti, e sui bordi e sugli angoli
- Il rivestimento può essere applicato come ultima operazione di produzione e in grado di soddisfare le rigorose tolleranze dimensionali
- Può essere utilizzato su entrambi metallici e non metallici substrati, a condizione che sono stati adeguatamente pretrattati
Costituenti da bagno in nichelatura elettrolitica
La placcatura elettrolitica si basa su una reazione che procede ad una temperatura specifica, tipicamente intorno ai 90°C, quando un substrato opportunamente attivato è immerso nella soluzione. Poiché la maggior parte delle soluzioni utilizzate nell’industria sono proprietarie, la formulazione completa non è mai nota, richiedendo così che la soluzione sia attentamente controllata per ottenere risultati ottimali. L’analisi chimica della soluzione di placcatura deve essere eseguita regolarmente durante i cicli di produzione più lunghi.
I componenti del bagno sono dettagliati come segue:
Fonte di metallo
La maggior parte delle soluzioni acide utilizza solfato di nichel, mentre il cloruro di nichel è utilizzato nelle soluzioni alcaline. Il tasso di deposizione aumenta con l’aumento della concentrazione di nichel; e viceversa, la stabilità della soluzione diminuisce
Agente riducente
L’ipofosfito di sodio è ampiamente utilizzato grazie al suo basso costo e disponibilità. Come per il contenuto di nichel, vediamo gli stessi effetti con la concentrazione sul tasso di deposizione e sulla stabilità. L’agente riducente viene reintegrato alla stessa velocità degli ioni di nichel per mantenere il tasso di deposizione. La maggior parte dei produttori chimici commerciali fornisce il processo di placcatura in più sistemi di confezionamento per fornire il nichel e l’agente riducente. Sia le concentrazioni di ipofosfito di nichel che di sodio possono essere facilmente determinate mediante analisi volumetrica, con alcuni set-up commerciali su larga scala che utilizzano sistemi di analisi automatizzati e di dosaggio chimico.
Il consumo di ipofosfito può essere superiore al previsto con substrati a bassa superficie rispetto al volume totale della soluzione, specialmente quando viene utilizzata l’agitazione dell’aria. Circa il 30% di ipofosfito viene utilizzato per produrre fosforo di nichel, mentre il resto produce idrogeno.
Complessanti
Il tipo di complessanti utilizzati dipende dalla concentrazione di nichel e dalla struttura chimica degli agenti complessanti stessi. Alcune formulazioni possono utilizzare un singolo complessante, mentre altri utilizzano combinazioni per mantenere una bassa concentrazione di ioni di nichel libero. I complessanti comunemente usati includono acido glicolico o lattico per soluzioni a base acida e idrossido di ammonio per soluzioni alcaline. Questi sono contenuti nella soluzione del riempitore del nichel per rendere la gestione del bagno più semplice.
Buffer
Gli ioni idrogeno prodotti durante la placcatura fanno diminuire il pH della soluzione. Poiché il pH è un fattore importante nel controllo del tasso di deposizione e del contenuto di fosforo del deposito, deve essere stabilizzato utilizzando tamponi. I tamponi comuni includono acidi acetici o propionici e loro sali. Questi acidi aumentano anche il tasso di deposizione. Anche quando si utilizzano agenti tampone, si verifica una lenta caduta del pH al verificarsi della placcatura, che può essere corretta da aggiunte chimiche specifiche o dalla sostituzione dei componenti del bagno attraverso aggiunte delle sostanze chimiche dei componenti.
Stabilizzatori
Gli stabilizzatori vengono utilizzati per prevenire la decomposizione spontanea delle soluzioni di placcatura. Tradizionalmente, questi includevano metalli pesanti come piombo o cadmio a concentrazioni molto basse (<1 ppm). Per rispettare le nuove normative RoHS, i metalli pesanti nella maggior parte delle formulazioni commerciali sono stati sostituiti con composti come molibdato o iodati.
Processo di nichelatura elettrolitica
Il processo passo – passo per la nichelatura elettrolitica è il seguente:
- Il metallo è immerso in una serie di bagni di pretrattamento. Ognuno di questi bagni contiene sostanze chimiche specifiche che rimuovono olio, grasso, sporco e altri inquinanti sulla superficie metallica. Ciò migliora l’adesione dei depositi sulla superficie del substrato. I prodotti chimici di pulizia utilizzati dipendono dal materiale di superficie.
- Dopo la pulizia, alcuni substrati metallici richiedono un ulteriore trattamento in una soluzione acquosa di zinco. Questa tende ad essere una soluzione proprietaria fornita dal produttore di chimica del nichel elettrolitico.
- Una volta immersi nella soluzione di placcatura, gli ioni nichel e fosforo vengono depositati sulla superficie del substrato metallico.
- A seconda dello spessore della superficie, il processo di deposizione può essere eseguito da 5 micron a 25 micron all’ora.
- Una volta raggiunto lo spessore di placcatura desiderato, il substrato viene rimosso dalla soluzione di placcatura e ispezionato.
