Nikkel-elektroplatering
Nikkel-elektroplatering is 'n tegniek om 'n dun laag nikkel op 'n metaalvoorwerp neer te slaan. Die nikkellaag kan dekoratief wees, korrosiebestandheid verskaf, slytasieweerstand bied, of gebruik word om verslete of ondermaat-dele op te bou vir hergebruiksdoeleindes.[1][2]
Oorsig
wysigNikkel-elektroplatering is 'n proses om nikkel op 'n metaaldeel neer te slaan. Onderdele wat geplateer moet word, moet skoon en vry van kontaminasie, korrosie en defekte wees voordat platering kan begin.[3] Om die onderdeel tydens die plateringsproses skoon te maak en te beskerm, kan 'n kombinasie van hittebehandeling, reiniging, maskering, beitsing en etsing gebruik word.[1] Sodra die werkstuk voorberei is, word dit in 'n elektroliet -oplossing gedompel en as die katode gebruik. Die nikkel-anode word in die elektroliet opgelos om nikkelione (Ni2+) te vorm. Net soos in ander elektrode-neerslaanprosesse, beweeg die ione vanaf die anode deur die oplossing en slaan op die katode neer.[4]
Die anode-doeltreffendheid vir nikkelneerslag is naby aan 100%, tensy daar as gevolg van probleme met die proses die anode passief word (en sy doeltreffendheid dus 0 word). Die katode-doeltreffendheid hang af van die proses en wissel tussen 90 en 97%. As gevolg van hierdie wanverhouding sal die nikkelkonsentrasie in die oplossing en die pH stadig styg tydens die platering. Die proses neem minute tot ure na gelang van die stroomdigtheid en die beoogde dikte van die platering.
Geskiedenis
wysigNikkel-elektroplatering is ontwikkel in die eerste helfte van die 19de eeu, met noemenswaardige eksperimente deur Golding Bird (1837) en 'n nikkelnitraat-vervaardigingpatent deur Joseph Shore (1840). Die eerste praktiese resep, 'n waterige oplossing van nikkel en ammoniumsulfaat, is in 1843 deur Böttger uitgevind en was vir 70 jaar in gebruik. Die kommersiële sukses is behaal deur Isaac Adams Jr., wie se patent vir 'n oplossing van nikkelammoniumsulfaat, hoewel soortgelyk aan Böttger s'n, 'n neutrale pH gehad het wat die proses meer beheerbaar gemaak het. Adams het van 1869 tot 1886 byna 'n monopolie in vernikkeling geniet, toe die verbruik van nikkel vir platering 135 ton bereik het.[5] In die VSA het Remington probeer om die nikkel-ammoniumchloried-oplossing (1868) te gebruik, in die proses om die anodekonstruksie te vestig in die vorm van 'n platinummandjie gevul met nikkelstukke,[4] Edward Weston het die gebruik van boorsuur begin, (patent uitgereik in 1878), Bancroft het die rol van chloriede in die oplos van die anode uitgepluis (1906). Uiteindelik het Oliver P. Watts in 1916 die Watts-bad ontwerp, waarvan variasies steeds wyd gebruik word vir dekoratiewe platering, met sulfamaatoplossings wat dit in die ingenieurstoepassings uitdaag.
Tipes en chemie
wysigWatts-baddens
wysig'n Watts-bad, vernoem na sy uitvinder Oliver Patterson Watts, is 'n waterige elektrolietoplossing om nikkel vanaf 'n nikkelanode te plateer. Dit kan beide helder en semi-helder nikkel deponeer. Helder nikkel word tipies gebruik vir dekoratiewe doeleindes en korrosiebeskerming. Halfhelder afsettings word gebruik vir ingenieurstoepassings waar hoë korrosiebestandheid, rekbaarheid of elektriese geleidingsvermoë belangrik is, en 'n hoë glans nie vereis word nie.[2][6][7]
Badsamestelling
wysig| Chemiese naam | Formule | Helder [6] | Halfhelder [6] | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Metrieke | VSA | Metrieke | VSA | ||
| Nikkelsulfaat | NiSO4·6H2O | 150–300 g/L | 20–40 onse/gal | 225–300 g/L | 30–40 onse/gal |
| Nikkelchloried | NiCl2·6H2O | 60–150 g/L | 8–20 onse/gal | 30–45 g/L | 4–6 onse/gal |
| Boorsuur | H3BO3 | 37–52 g/L | 5–7 onse/gal | 37–52 g/L | 5–7 onse/gal |
Bedryfstoestande
wysig- Temperatuur: 40-65 °C
- Katodestroomdigtheid: 2-10 A/dm2
- pH: 4,5-5
Verblinkers
wysig- Draerverblinkers (bv. paratolueensulfonamied, benseensulfonsuur) in konsentrasie 0.75-23 g/L. Draerverblinkers bevat swael wat eenvormige fynkorrelstruktuur aan die nikkelplaat verskaf.[4]
- Vlakkers, tweedeklas verblinkers (bv. allielsulfonsuur, formaldehiedchloraalhidraat) met konsentrasie 0,0045-0,15 g/L lewer (in samewerking met draerverblinkers) glinsterende neerslae.[4]
- Hulpverblinkers (bv. natriumallielsulfonaat, piridiniumpropielsulfonaat) met konsentrasie 0,075-3,8 g/L.[4]
- Anorganiese verblinkers (bv. kobalt, sink) met konsentrasie 0,075-3,8 g/L. Anorganiese glansmiddels gee bykomende glans aan die deklaag.[4]
Die tipe van die bygevoegde glansmiddels en hul konsentrasies bepaal die neerslagvoorkoms: glinsterend, helder, semi-helder, satyn.
Nikkelsulfamaat
wysigSulfamaat-nikkelplatering word in baie ingenieurstoepassings gebruik. Dit word neergeslaan vir dimensionele regstellings, skuur- en slytasieweerstand, hoë doeltreffendheidsdekking en korrosiebeskerming. Dit word ook as 'n onderlaag vir chroom gebruik.[2][8]
Badsamestelling
wysig| Chemiese naam | Formule | Badkonsentrasie[4] | |
|---|---|---|---|
| Metrieke | VSA | ||
| Nikkelsulfamaat | Ni(SO3NH2)2 | 300-450 g/L | 40–60 onse/gal |
| Nikkelchloried | NiCl2·6H2O | 0-30 g/L | 0–4 onse/gal |
| Boorsuur | H3BO3 | 30-45 g/L | 4–6 onse/gal |
Bedryfstoestande
wysigTenvolle-chloried
wysigTenvolle-chloried-oplossings maak voorsiening vir die afsetting van dik nikkelbedekkings. Hulle doen dit omdat hulle teen lae spannings funksioneer. Die afsetting het egter hoë interne spannings.[2][4]
| Chemiese naam | Formule | Badkonsentrasie [4] |
|---|---|---|
| Nikkelchloried | NiCl2·6H2O | 30–40 onse/gal |
| Boorsuur | H3BO3 | 4–4,7 onse/gal |
Sulfaatchloried
wysig'n Sulfaatchloried-bad werk teen laer spannings as 'n Watts-bad en bied 'n hoër tempo van afsetting. Alhoewel interne spanning in die plateerlaag hoër is as vir die Watts-bad, is dit laer as dié van 'n tenvolle-chloried-bad.[2] [4]
| Chemiese naam | Formule | Badkonsentrasie [4] |
|---|---|---|
| Nikkelsulfaat | NiSO4·6H2O | 20–30 onse/gal |
| Nikkelchloried | NiCl2·6H2O | 20–30 onse/gal |
| Boorsuur | H3BO3 | 4–6 onse/gal |
Tenvolle-sulfaat
wysig'n Tenvolle-sulfaatoplossing word gebruik vir die elektro-afsetting van nikkel waar die anodes onoplosbaar is. Byvoorbeeld, om die binnekant van staalpype en toebehore te plateer, kan 'n onoplosbare anode vereis.[2][7]
| Chemiese naam | Formule | Badkonsentrasie [4] |
|---|---|---|
| Nikkelsulfaat | NiSO4·6H2O | 30–53 onse/gal |
| Boorsuur | H3BO3 | 4–6 onse/gal |
Harde nikkel
wysig'n Harde nikkeloplossing word gebruik wanneer 'n hoë treksterkte en hoë hardheid neerslag vereis word.[2][4]
| Chemiese naam | Formule | Badkonsentrasie [4] | Metrieke |
|---|---|---|---|
| Nikkelsulfaat | NiSO4·6H2O | 24 onse/gal | 179,7 g/L |
| Ammoniumchloried | NH4Cl | 3,3 onse/gal | 24,7 g/L |
| Boorsuur | H3BO3 | 4 onse/gal | 29,96 g/L |
Swart nikkel
wysig"Swart nikkel" is 'n donker laag wat hoofsaaklik uit nikkelsulfied en metaalsink en nikkel bestaan. Dit word tipies geplateer op koper, brons of staal om 'n nie-weerkaatsende oppervlak te skep.[9] Hierdie tipe platering word vir dekoratiewe en militêre medaljedoeleindes gebruik en bied nie veel beskerming nie.[1][2][9]
| Chemiese naam | Formule | Badkonsentrasie[9] |
|---|---|---|
| Nikkelammoniumsulfaat | NiSO4·(NH4)2SO4·6H2O | 8 onse/gal |
| Sinksulfaat | ZnSO4 | 1 ons/gal |
| Natriumtiosianaat | NaCNS | 2 onse/gal |
Toepassings
wysigDekoratiewe deklaag
wysigDekoratiewe blink nikkel word in 'n wye reeks toepassings gebruik. Dit bied 'n hoëglansafwerking, korrosiebeskerming en slytasieweerstand. In die motorbedryf kan helder nikkel op buffers, vellings, uitlaatpype en afwerking gevind word. Dit word ook gebruik vir blink komponente op fietse en motorfietse . Ander toepassings sluit in handgereedskap en huishoudelike items soos beligting- en loodgietertoebehore, draadrakke, vuurwapens en toestelle.[6]
Moderne deklaagtegnologie maak dat neergesette nikkel spieëlhelder voorkom sonder dat dit gepoleer hoef te word, multilaag-toepassings word gereeld gebruik om die korrosiebestandheid van bedekte staal, sink, koper, aluminium en ander metale te verbeter. Om verkleuring te voorkom, word dekoratiewe gegalvaniseerde nikkel tipies bedek met 'n dun laag chroom.[8]
Ingenieurstoepassings
wysigMat nikkel of nikkellegerings is beskikbaar vir gebruik waar glans nie verlang word nie. Nie-dekoratiewe toepassings bied slytasie- en korrosiebeskerming, sowel as lae-spanning-deklae vir dimensionele herstel.[6]
Nikkel-elektrovorming is nikkelplatering wat gebruik word vir die vervaardiging van nikkelprodukte. Nikkel kan bv. op 'n metaalpen (bekend as 'n doring) neergeslaan word en dan afgelig word, om so 'n volledige nikkelonderdeel te skep.
Sien ook
wysig- Elektrolose nikkel onderdompeling goud
- Elektrolose vernikkeling
- Elektroplatering
- Verchroming
Verwysings
wysig- ↑ 1,0 1,1 1,2 "QQ-N-290 A NICKEL PLATING". www.everyspec.com (in Engels). Besoek op 25 Februarie 2018.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Ian Rose; Clive Whittington (2014). "Nickel Plating Handbook". Nickel Institute. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 6 Oktober 2022.
- ↑ "MIL-P-27418 PLATING SOFT NICKEL ELECTRO-DEPOSITED BATH". www.everyspec.com (in Engels). Besoek op 25 Februarie 2018.
- ↑ 4,00 4,01 4,02 4,03 4,04 4,05 4,06 4,07 4,08 4,09 4,10 4,11 4,12 4,13 4,14 4,15 "Nickel electroplating [SubsTech]". www.substech.com (in Engels). Besoek op 25 Februarie 2018.
- ↑ Di Bari 2011.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 Snyder, Dr. Donald. "Nickel Electroplating". www.pfonline.com. Besoek op 25 Februarie 2018.
- ↑ 7,0 7,1 "NickelElectroplating.pdf" (PDF). Besoek op 25 Februarie 2018.
- ↑ "We'll find the optimal approach to coating your parts. No one can beat Bales' wide array of engineered coatings and finishes". Geargiveer vanaf die oorspronklike op 25 Januarie 2015. Besoek op 22 Junie 2023.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 "MIL-P-18317 PLATING BLACK NICKEL ON BRASS BRONZE OR". www.everyspec.com (in Engels). Besoek op 25 Februarie 2018.
Bronne
wysig- Di Bari, George A. (14 Februarie 2011). "Electrodeposition of nickel" (PDF). In Mordechay Schlesinger; Milan Paunovic (reds.). Modern Electroplating (5 uitg.). John Wiley & Sons. pp. 79–114. ISBN 978-1-118-06314-9. OCLC 1037918105.
- Dubpernell, George (1959). "The story of nickel plating" [reprinted in Plating & Surface Finishing, April 2006, pp. 34-43] (PDF). Plating. 46 (6): 599–616.
- Nebiolo, William P. (Augustus 2022). "The History of Electroplating And A Historical Review of the Evolution of NASF" (PDF). NASF Surface Technology White Papers. NASF. 86 (11): 1–14.