Nikiel chemiczny
Właściwości niklu chemicznego DuŜa twardość powłoki Wysoka odporność na ścieranie Równomierne rozłoŝenie powłoki na detalu (bardzo waŝne przy detalach o skomplikowanym kształcie) Odporny chemicznie MoŜna go stosować w przemyśle spoŝywczym
Przykłady zastosowania niklu chemicznego Przemysł włókienniczy (prowadnice nici) Elektrotechnika i elektronika (osłony do telefonów komórkowych) Budowa maszyn (zawory, zasuwy, walce drukarskie) Przemysł motoryzacyjny (koła zębate, przekładki sprzęgłowe) Komputery (karty pamięci) Przemysł lotniczy (systemy hydrauliczne)
Skład kąpieli do niklowania chemicznego Nikiel Reduktor Związki kompleksujące (kwasy organiczne) Stabilizatory: Metale (np. Te, Sn, nie zawierają Pb, Cd) Niemetaliczne (np. dwuwartościowe związki siarki) Przyśpieszacze (np. kwasy węglowe, fluorki, borany) Bufory ph (kwasy organiczne) Związki powierzchniowo czynne
Reakcja tworzenia się powłoki niklowej NiSO 4 + 3 NaH 2 PO 2 + 3 H 2 O Ni + 3 NaH 2 PO 3 + 2 H 2 + H 2 SO 4 3 NaH 2 PO 2 NaH 2 PO 3 + 2 P + 2 NaOH + H 2 O W procesie nakładania warstwy niklu wydziela się wodór. Ilość wydzielanego wodoru jest proporcjonalna do intensywności procesu. Natomiast jeśli w kąpieli bez zanurzonego detalu samoistnie tworzą się pęcherzyki gazu oznacza to początek rozpadu chemicznego kąpieli. Podczas eksploatacji kąpieli tworzą się siarczany i ortofosforyn sodu (NaH 2 PO 3 ). Przy ich zbyt wysokim stęŝeniu trwałość kąpieli znacznie się obniŝa. W związku z tym, Ŝe podczas procesu odkłada się znacznie więcej niklu niŝ fosforu narasta dysproporcja pomiędzy zawartością kwasu siarkowego a wodorotlenku sodu, naleŝy systematycznie korygować ph kąpieli NaOH lub amoniakiem.
Nikiel chemiczny a wymagania ELV/ WEEE Nowy nikiel chemiczny nie zawiera stabilizatorów na bazie kadmu i ołowiu dzięki czemu spełnia wymagania: ELV (End of Live Vehicles) WEEE (Waste Electrical an Electronic Equipment) RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Nowe powłoki niklowe mają takie same właściwości i parametry jak dotychczasowe na bazie kadmu i ołowiu. NOWY NIKIEL NIE ZAWIERA Cd i Pb.
Parametry kąpieli i powłok niklowych SurTec 830 SurTec 831 SurTec 832 SurTec 833 SurTec 836 SurTec 835 Rodzaj kąpieli kwaśna spełnia wymagania ELV/RoHS; kwaśna spełnia wymagania ELV/RoHS; kwaśna spełnia wymagania ELV/RoHS; kwaśna spełnia wymagania ELV/RoHS; z teflonem alkaliczna kąpiel do powłok na tworzywie Zawartość fosforu 6-8 % 1-4 % 6-9 % 10-13 % 9-10 % 6-9 % Szybkość osadzania 18-20 µm/h 15-20 µm/h 20-23 µm/h 8-10 µm/h 6-9 µm/h - Temperatura kąpieli 90 C 77 C 88 C 88 C 88 C 30 C ph-kąpieli 4,7 6,3 5,0 4,8 4,7 8,9 Twardość (HV) 500 700 550 500 300 - Twardość (wygrzewanie 400 C, 1 h) do 1100 1000 900 950 500 (max. 300 C) - Magnetyczność tak tak tak nie nie - Gęstość powłoki 8,1 g/cm 3 8,5 g/cm 3 8,1 g/cm 3 7,9 g/cm 3 6,5 g/cm 3 8,1 g/cm 3 Odporność na korozję (godz w komorze solnej) 90-100 50-100 90-200 > 1000 300-500 -
Powłoki niklu chemicznego SurTec 831 SurTec 832 SurTec 833 SurTec 836
Charakterystyka powłok niklowych zgodnych z ELV SurTec 831 z niską zawartością fosforu (1-4%) temp. kąpieli 70 80 C ph = 5.7-6.6 szybkość osadzania 15-20 µm/h właściwości powłoki: prądoprzewodząca dobra lutowalność niewielkie napręŝenia (ściągające) SurTec 832 ze średnią zawartością fosforu (6-9 %) temp. kąpieli 85-92 C ph = 4.6-5.4 szybkość osadzania 20-23 µm/h właściwości powłoki: dobra odporność na ścieranie stosowana standardowo do większości produktów prawie wolna od napręŝeń
Charakterystyka powłok niklowych SurTec 833 z wysoką zawartością fosforu (10-13%) temp. kąpieli 85-92 C ph = 4.6-5.2 szybkość osadzania 7.2-10 µm/h właściwości powłoki: wysoka odporność korozyjna niemagnetyczna, elastyczna, lekkie napręŝenia (rozpręŝne) SurTec 836 z teflonem (25% obj. PTFE, 9-10% fosforu w warstwie) temp. kąpieli 85-90 C ph = 4.6-5.0 szybkość osadzania 6-9 µm/h właściwości powłoki: nie adhezyjna w stosunku do wody i środków smarnych, niski współczynnik tarcia połączony z wysoką twardością
Zdjęcie SEM (mikroskop elektronowy skaningowy) powłoki z teflonem SurTec 836
Analiza i utrzymanie kąpieli niklowych NaleŜy kontrolować stęŝenie Ni (metodą miareczkową) oraz ph kilka razy dziennie. Podfosforyn sodu jeśli to konieczne. Obliczanie MTO (MTO metal turn over ilość niklu jaka została uzupełniona od startu kąpieli). przykład: Kąpiel SurTec 832 zawiera 6 g/l. W trakcie jednej zmiany ubyło z kąpieli 3g/l Ni (wg analizy) i uzupełniono kąpiel SurTec 832 II. Kąpiel ma za sobą 0,5 MTO śywotność kąpieli: Do ok. 4 MTO do niklowania aluminium po 4 MTO moŝna uŝyć tej samej kąpiel do części stalowych, aŝ do ok. 9-12 MTO przy starannym prowadzeniu kąpieli.
Zalecane przygotowanie powierzchni dla poszczególnych materiałów śelazo: odtłuszczanie (np. SurTec 188+SurTec 415) trawienie (np. HCl 1:1 + inhibitor SurTec 424) odtłuszczanie anodowe (np. SurTec 177) dekapowanie (np..surtec 481) Stale stopowe: j w. ale z międzywarstwą Ni-strike Aluminium: odtłuszczanie (np. SurTec 133) alkaliczne trawienie (np. SurTec 181) dekapowanie (np..surtec 495) cynkanowanie (SurTec 652 Q) ZnAl: odtłuszczanie (np. SurTec 151) odtłuszczanie katodowe (np. SurTec 177) dekapowanie (np. SurTec 481) Miedź/mosiądz: tak samo jak ZnAl, ale przed warstwę niklu chemicznego naleŝy nałoŝyć Ni -strike
Wymagania sprzętowe Ogrzewanie Najlepszym rozwiązaniem są teflonowe wymienniki płytowe o duŝej powierzchni, gdzie medium grzejnym jest olej. Jeśli zastosuje się grzałki wewnątrz kąpieli naleŝy zapewnić silną cyrkulację kąpieli, aby nie dochodziło do lokalnego przegrzania cieczy. Wanna Ze stali nierdzewnej (typu 316) z ochroną katodową. NaleŜy podłączyć bezpośrednio do wanny prąd ochronny (gęstość prądu ok. 10-5 - 10-6 ma/cm 2 ), co ogranicza osadzaniu się niklu naściankach wanny oraz na systemie grzewczym. Zalecana jest automatyczną regulacja prądu ochronnego. Wanna polipropylenowa - wada: grzałki wewnątrz wanny.
Wymagania sprzętowe Filtracja Filtr workowy bez obudowy zewnętrznej (rozmiar porów 1-10 µm), nie stosować pomp z napędem magnetycznym! Wydajność ok. 10 pojemności kąpieli na godzinę.