الألومنيوم شائع جدًا في الصناعات المختلفة بسبب مزاياه المتمثلة في كونه خفيف الوزن ومقاوم للتآكل وقوي. ومع ذلك، فإن سطحه تفاعلي، وفي بعض الحالات، قد يفتقر في بعض الحالات إلى مقاومة التآكل أو الصلابة لتلبية بعض التطبيقات في الصناعات. وهنا يدخل مصطلح الطلاء بالنيكل عديم الإلكتروليت على الألومنيوم في الصورة - وهو إجراء معالجة سطحية يحسّن بشكل كبير من خصائص أداء الألومنيوم.

يلقي المقال نظرة أخرى على علم ومزايا وتقنيات وتحديات عملية الطلاء بالنيكل عديم الإلكتروليت على الألومنيوم، ومزاياها وتقنياتها والتحديات التي تواجهها، والعلم الكامن وراء هذه العملية، وفوائد العملية، والتقنيات المستخدمة في العملية، والاستخدام الصناعي للعملية. بالنسبة لمحترف التصنيع الذي يحتاج إلى معرفة كيفية طلاء الألومنيوم بالنيكل بشكل فعال، أو ربما المهندس الفضولي، فإن ذلك سيكون له تأثير كبير على متانة وأداء المنتج، لمجرد أنك تعرف كيفية إنجاز ذلك.

ما هو الطلاء بالنيكل عديم النيكل الكهربائي؟

الطلاء بالنيكل غير الكهربائي هو تقنية معالجة كيميائية يتم فيها ترسيب سبيكة النيكل والفوسفور أو النيكل والبورون على سطح ما دون استخدام أي تيار كهربائي خارجي. وبالمقارنة مع الطلاء الكهربائي التقليدي، يتم ذلك من خلال تفاعل كيميائي مستمر، مما يعطي طلاءً متساوياً ومتسقاً بغض النظر عن هندسة أو شكل المكون.

يتم تطبيقه على الألومنيوم، وهو جزء مما يسمى بالألومنيوم المطلي بالنيكل، حيث يتم زيادة جميع القيم: مقاومة التآكل والصلابة ومقاومة التآكل. وقد أصبحت هذه التقنية شائعة في صناعات السيارات والفضاء والطيران والتطبيقات الطبية والكهربائية بسبب الموثوقية وتعدد الاستخدامات.

ما سبب استخدام الطلاء بالنيكل عديم الإلكتروليت على الألومنيوم؟

يميل الألومنيوم إلى تطوير طبقة أكسيد على سطحه، وهذا يمكن أن يعيق الطلاء الدقيق للمواد. ومع ذلك، من خلال مجموعة من عمليات المعالجة المسبقة وخطوات التنشيط، يمكن تحقيق ذلك لجعل الألومنيوم مرشحًا مناسبًا للترسيب بالنيكل في عملية الطلاء غير الكهربائي.

فيما يلي فوائد دمج استخدام الطلاء بالنيكل عديم الكهرباء على الألومنيوم:

• سماكة طلاء موحدة باستمرار: حتى في حالة الهندسة المعقدة فإنه يحصل على سمك موحد للنيكل.
• مقاومة معززة للتآكل: يحول طلاء النيكل والفوسفور دون تآكل بيئة الألومنيوم المتآكلة.
• الصلابة: يمكن أن تصل صلابة طلاء النيكل غير الكهربائي إلى مستويات الكروم الصلب بمجرد تسخينها.
• لا حاجة للكهرباء: وهذا يستلزم إعدادًا مبسطًا ونفقات تطبيقات محددة.

عادةً ما تميل الصناعات المهتمة بعملية طلاء الألومنيوم بالنيكل إلى استخدام عمليات الطلاء غير الكهربائي بسبب ثباتها وإمكانية التنبؤ بها.

عملية الطلاء بالنيكل عديم النيكل الكهربائي للألومنيوم

طلاء الألومنيوم بالنيكل هو عملية ترسيب كيميائي تتطلب إعدادًا دقيقًا للسطح وكيمياء منظمة جيدًا لتوفير طلاء طويل الأمد من النيكل. يخلق الألومنيوم طلاء أكسيد تخميل بشكل طبيعي، وبالتالي يجب توفير ما يلزم للسماح لطلاء النيكل بالالتصاق بشكل صحيح. هذه سلسلة من الخطوات التي يجب اتباعها:

1. التنظيف وإزالة الشحوم

يتم غسل مكون الألومنيوم باستخدام قطعة قماش للتخلص من الزيوت والغبار والشوائب الأخرى. ويتم ذلك عادةً من خلال المنظفات القلوية أو نظام التنظيف بالموجات فوق الصوتية. يجب أن يكون السطح معدنًا نظيفًا، ويجب أن يكون الموريات خاليًا من أي بقايا، لأن ذلك قد يعطل التصاق الطلاء.

2. السطح محفور

يمكن إزالة الشحوم من الجزء المراد طلاؤه ثم حفره في محلول قلوي (مثل هيدروكسيد الصوديوم). هذا يزيل طبقة أكسيد الألومنيوم المتكونة بشكل طبيعي، ويترك أيضًا سطحًا خشنًا قليلاً للسماح بالترابط الميكانيكي الفائق للنيكل.

3. إزالة الطلاء

عند إجراء عملية الحفر، يمكن أن تترك بقايا غير معدنية [أكاسيد ومواد بينية] خلفها، ويشار إليها باسم اللطخ. يُستخدم محلول إزالة السخام بحمض النيتريك أو حمض الكبريتيك لإزالة هذه الشوائب تاركًا سطحًا نظيفًا كيميائيًا نظيفًا من الألومنيوم.

4. المعالجة بالزنك

هذه خطوة حاسمة للغاية في طلاء الألومنيوم بالنيكل عديم الكهرباء بالنيكل. يتم نقع مكوِّن الألومنيوم في محلول الزنكات، وبالتالي يتم استبدال طبقة الأكسيد بطبقة رقيقة من الزنك. إنه وسيط ترابط يتم وضعه بين الألومنيوم ورواسب النيكل المستقبلية بطبقة من الزنك. عملية الزنكات الثنائية شائعة، خاصةً في التطبيقات ذات التيار العالي: يتم تجريد الطبقة الأولى من الزنك وإعادة تطبيقها من أجل زيادة الالتصاق.

5. نيكل سترايك (اختياري)

في بعض الأحيان، عندما يكون الالتصاق العالي أمرًا بالغ الأهمية، يتم ترسيب طلاء إلكتروليتي رقيق (يسمى أيضًا طلاء النيكل الضارب) قبل محلول الطلاء غير الكهربائي. سيؤدي ذلك إلى ربط طلاء النيكل عديم الكهرباء بسطح الألومنيوم المطلي بالزنك بقوة أكبر.

6. الطلاء بالنيكل عديم النيكل الكهربائي

يخضع المكوّن لعملية التسخين في حمام دافئ من النيكل غير المكهرب (عادةً ما يكون 85-95 درجة مئوية بشكل عام). في الحمام، هناك:

• عادةً كبريتات النيكل أو أسيتات النيكل أيونات النيكل النيكل (في معظم الحالات كبريتات النيكل أو أسيتات النيكل)
• عوامل الاختزال (مثل هيبو فوسفيت الصوديوم)
• المثبتات والمركبات.g زيت النخيل الخام هو مركب طبيعي من الدهون الثلاثية والأحماض الدهنية والفيتوستيرول والفيتوستيرول النباتي. 
• في معالجة زيت النخيل الخام، تحتاج المثبتات وعوامل التعقيد إلى الحفاظ على سلامة المركب.

يمكن للتفاعل الكيميائي أن يعالج أيونات النيكل ويترك طبقة موحدة من سبيكة فوسفور النيكل على جميع أسطح الثقوب الداخلية والحواف والبقع العمياء بدون كهرباء.

7. المعالجة الحرارية والشطف بعد الطلاء (اختياري)

يستخدم الماء منزوع الأيونات لتنظيف الجزء بعد الطلاء نفسه. يتم إخضاع بعض التطبيقات لمعالجة حرارية متبوعة بمعالجة حرارية (عادةً 300-400 درجة مئوية عند 12 ساعة) وهذا يقوي طلاء النيكل مما يجعله أكثر صلابة ومقاومة للتآكل عن طريق جعل الفوسفور يترسب في شكل فوسفيد النيكل.

8. التفتيش ومراقبة الجودة

وأخيراً، سيتم فحص مكون الألومنيوم المطلي ويمكن أن يتضمن ذلك:

• اختبار الالتصاق
• قياس السُمك
• قياس التوحيد عن طريق الرؤية
• اختبار التآكل عن طريق اختبار الرذاذ الملحي

هذه هي العمليات التي يتم إجراؤها للتأكد من أن الألومنيوم المطلي بالنيكل يفي بالجوانب الميكانيكية والكهربائية والجمالية اللازمة.

ما هي المواد المطلية بالنيكل؟

يعد الطلاء بالنيكل طريقة عصرية لتحسين الخصائص السطحية للعديد من المواد. وقد تم استخدام الطلاء بالنيكل في مختلف الصناعات من حيث تعزيز مقاومة التآكل، وتعزيز صلابة وخصائص التآكل للمكون. ومع ذلك، لا تتوافق جميع المواد بشكل جيد مع الطلاء بالنيكل. وقد خضعت المواد التي يمكن طلاؤها بالنيكل لتقسيم مفصل تم تصنيفها وشرحها بأبسط طريقة ممكنة كما هو موضح أدناه.

1. الطلاء بالنيكل المعدني

a. الفولاذ (الفولاذ الكربوني، سبائك الفولاذ، الفولاذ المقاوم للصدأ)

أكثر المعادن المطلية بالنيكل عادةً هو الفولاذ. وهو شديد الالتصاق ومناسب للتشطيب بالنيكل الكهربائي والنيكل عديم الكهرباء. وتحصل هذه الأجزاء من الفولاذ على مزايا زيادة مقاومة التآكل، والحماية من الصدأ، والتعرض للصلابة على السطح. تمر العملية عادةً بخط إزالة الشحوم والتنظيف الحمضي والتنشيط لتحقيق الأداء الأمثل للطلاء.

b. الألومنيوم وسبائك الألومنيوم

كما أن الألومنيوم خفيف وقوي ومقاوم للأكسيد، على الرغم من أن طبقة الأكسيد تمثل مشكلة في الطلاء. تُجرى عمليات معالجة مسبقة خاصة، مثل طلاء الزنك أو طلاء الزنك المزدوج، من أجل طلاء الألومنيوم بالنيكل بكفاءة والتأكد من التصاقه. يُستخدم الترسيب الكهربائي بالنيكل بسبب قدرته على تغطية الأشكال المعقدة بشكل متجانس عندما يتعلق الأمر بطلاء مكون الألومنيوم.

c. النحاس وسبائك النحاس (النحاس الأصفر والبرونز)

ينطبق الطلاء بالنيكل على النحاس وسبائكه، وهي ركائز جيدة. فهي مواتية فيما يتعلق بالتوصيل الكهربائي، كما أنها توفر التصاقاً جيداً لطبقات النيكل. وهذا يجعلها زخرفية ومفيدة في الاستخدام الوظيفي، مثل تركيبات السباكة والموصلات الكهربائية والآلات الموسيقية. الطلاء السفلي النحاسي عند الطلاء فوق البلاستيك أو الفولاذ، عادةً ما يتم وضع طبقة تحتية نحاسية.

d. الزنك وسبائك الزنك

وعادةً ما يستخدم الصب بالقالب الزنك، وكذلك الزاماك وسبائك الزنك. يتم طلاء المواد في بعض الأحيان بالنيكل لجعلها مقاومة للتآكل ومتينة على السطح. ولكنها مواد تفاعلية وتتطلب إعداداً مناسباً لأسطحها، مثل التنظيف والطلاء النهائي بطبقة من النحاس الضرب (لتعزيز الرابطة الأولى).

e. سبائك النيكل

قد تكون السبائك الحاملة للنيكل بدورها مطلية بالنيكل، خاصةً عندما يتطلب الأمر بعض التأثير السطحي الخاص أو الصلابة المعززة أو مقاومة التآكل. ومن التطبيقات التي يتم فيها استخدام طلاء النيكل المزخرف على سبائك النيكل في مجال الطيران والهندسة البحرية، حيث يتم السعي إلى توفير كميات إضافية من الحماية في البيئات القاسية.

f. التيتانيوم

التيتانيوم هو معدن شديد المقاومة للتآكل، وهو يدخل في مجالات مهمة للغاية كما هو الحال في مجالات الطيران والمجالات الطبية. إلا أنه من الصعب ترسيبه بسبب طبقة الأكسيد السلبية بشكل طبيعي. يجب ترسيب النيكل في عمليات تنشيط متخصصة ترتبط عادةً باستخدام الحفر القائم على الفلورايد للسماح بحدوث ترسيب النيكل.

g. المغنيسيوم

المغنيسيوم عالي التفاعل وكذلك خفيف الوزن. يمكن تطبيق الطلاء بالنيكل ولكن في هذه الحالة ينطوي على العديد من طبقات المعالجة المسبقة مثل النقش السطحي والزنك وحتى ضرب النحاس. هذه العملية أكثر تعقيداً وعادةً ما تقتصر على التطبيقات الخاصة بالطيران والقوات المسلحة.

2. الطلاء بالنيكل على المواد غير المعدنية

كما يتم تطبيق الطلاء بالنيكل على المواد غير الموصلة مثل البلاستيك والسيراميك؛ ويجب أن تكون هذه المواد موصلة أولاً للسماح بإجراء عملية الطلاء.

a. البلاستيك (ABS، والبولي كربونات والنايلون)

بعض المواد البلاستيكية، وخاصة ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين) مناسبة جدًا للطلاء بالنيكل. يبدأ الأمر بحفر السطح ثم تحسسه وتفعيله لتحويله إلى موصل. عادةً ما يتم استخدام طبقة نحاسية رقيقة ثم يتم استخدام طبقة النيكل. وتعد هذه الطريقة شائعة في تشطيب السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية وتشطيبات الأجهزة.

b. السيراميك

قد يتم طلاء السيراميك بالنيكل لتطبيقات خاصة تشمل التدريع الكهرومغناطيسي أو زيادة التوصيل الحراري أو التطبيقات الطبية. قبل إجراء عملية الطلاء بالنيكل الكهربائي الأقل من النيكل، غالبًا ما يتم تخشين سطح السيراميك وتغليفه بطبقة موصلة.

c. زجاج

ومن غير المألوف أن يتم الطلاء بالنيكل على الزجاج، وعادةً ما يكون ذلك على الأدوات البصرية أو المعدات العلمية أو كزينة. يجب طلاء الزجاج بطبقة موصلة أولاً عادةً عن طريق عملية ترسيب بخار قبل أن يتم طلاؤه بالنيكل.

3. طلاء المركب بالنيكل

a. البوليمرات المقواة بألياف الكربون (CFRP)

تُعد التطبيقات عالية الأداء مثل القوة وتوفير الوزن ميزة مهمة وبالتالي تتضمن مواد مركبة مثل البلاستيك المقوى بألياف الكربون. ويوفر طلاء هذه المواد المركبة بالنيكل حماية من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وزيادة المتانة الميكانيكية ومقاومة التآكل. قبل عملية الطلاء، يجب أن يكون السطح محفورًا ثم يتم تطبيقه بطبقة موصلة.

4. نقطة يجب ملاحظتها قبل الطلاء بالنيكل

a. تحضير السطح

للحصول على طلاء جيد بالنيكل، لا بد من إعداد السطح. ويتضمن ذلك التنظيف وإزالة الشحوم والحفر وأحياناً الطلاء بالزنك أو الطلاء بالضرب حسب المادة. يوفر الإعداد السطحي للنيكل ترسيخاً جيداً للنيكل مع الأداء المناسب المقصود.

b. اختيار طريقة الطلاء

• الطلاء بالنيكل الإلكتروليتي - تستهلك هذه الطريقة تيارًا كهربائيًا وتعمل بشكل جيد مع المعادن الموصلة والأقل تعقيدًا في الأشكال.
• النيكل غير الكهربائي عبارة عن عملية كيميائية وهي مثالية عندما تكون الأجزاء ذات الأشكال المعقدة أو غير المعدنية.
• من المهم اختيار الطريقة المناسبة للحصول على النتيجة المرجوة.

c. مخاوف تتعلق بالسلامة والبيئة

يعد الطلاء بالنيكل خطيرًا لأنه يستخدم بعض المواد الكيميائية الخطرة التي يجب على المرء أن يعالجها بشكل مؤكد. في عملية الطلاء المعاصرة، لا بد من وجود أنظمة تهوية ومعالجة نفايات مناسبة واتباع متطلبات اللوائح البيئية (مثل REACH و RoHS).

5. جدول ملخص للمواد التي يمكن طلاؤها بالنيكل

أنواع طلاءات النيكل عديم النيكل الكهربائي

الطلاء بالنيكل عديم الكهرباء الطلاء بالنيكل عديم الكهرباء هو عملية كيميائية؛ وبالمقارنة مع الطلاء بالنيكل، فإنه يرسب سبيكة من النيكل وإما الفوسفور أو البورون على الركيزة، ولا يتطلب كهرباء لتشغيل العملية. يمكن تصميم طلاء النيكل عديم الكهرباء بخصائص مختارة من خلال التعديل اعتماداً على تركيز الفوسفور أو البورون في حمام الطلاء؛ حيث يتم تحقيق مقاومة التآكل والصلابة ومقاومة التآكل على سطح النيكل عديم الكهرباء. 

1. طلاء نيكل عديم الفوسفور منخفض الفوسفور (2- 5 في المائة فوسفور)

الصلابة ومقاومة التآكل والالتصاق للطلاء منخفض الفوسفور عالية للغاية. يؤدي المحتوى المنخفض من الفوسفور إلى بنية بلورية، مما يجعل الطلاء شديد الصلابة عند وضعه كما هو مودع.

الميزات الرئيسية:

• تصل صلابتها إلى 700-750 فهرنهايت (وحتى أكثر من 1000 فهرنهايت بعد المعالجة الحرارية).
• الأنسب في حالة التآكل.
• أقل مقاومة للتآكل مقارنةً بالطلاء عالي الفوسفور.
• تُستخدم في الأدوات والقوالب والقوالب وقطع غيار السيارات.

التطبيقات:

• قوالب الحقن
• الأدوات الصناعية
• الأسطوانات الهيدروليكية

2. طلاء نيكل عديم الفوسفور المتوسط الفوسفور (5-9% فوسفور)

كان هذا هو شكل طلاء النيكل الكهربائي الأقل استخدامًا على نطاق واسع ويوفر مفاضلة بين مقاومة التآكل والصلابة. وهو متناهي الصغر ويمكن استخدامه في عدد كبير من العمليات الصناعية.

الميزات الرئيسية:

• متعددة الوظائف وفعالة من حيث التكلفة.
• صلابة عالية إلى حد ما ومقاومة كافية للتآكل.
• حماية مناسبة في ظروف العدوان المعتدلة.
• مناسب فيما يتعلق بالتركيز العام على الهندسة.

التطبيقات:

• مكونات السيارات
• مثبتات ميكانيكية
• الآلات الصناعية
• أدوات حقول النفط

3. طلاء نيكل عديم الكهرباء (10 إلى 13 في المائة فوسفور)

إن بنية الطلاءات عالية الفسفور غير متبلورة (تفتقر إلى حدود حبيبية)، وهو ما يمثل اعتبارًا رئيسيًا في مقاومتها الممتازة للتآكل. وتجد هذه الطلاءات قيمة خاصة في مجال المعالجة الكيميائية والبحرية والإلكترونيات.

الميزات الرئيسية:

• مقاومة جيدة للتآكل وكذلك للأحماض.
• غير مغناطيسية وحتى ترسيب غير مغناطيسي.
• أقل صلابة من الأنواع منخفضة الفوسفور (قد يتم تقويتها من خلال عملية المعالجة الحرارية).
• سطح أملس للغاية غير قابل للاختراق (غير) مسامي.

التطبيقات:

• معدات المعالجة الكيميائية والغذائية
• الدائرة المتكاملة، لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)
• مكونات الفضاء الجوي
• المعدات البحرية

4. طلاءات النيكل - البورون عديم النيكل الكهربائي

تعتمد هذه الطلاءات على عنصر سبائك البورون بدلاً من الفوسفور. ويتميز النيكل-البورون بالصلابة الشديدة حتى دون التعرض للمعالجة الحرارية ويوفر مقاومة جيدة للتآكل والتآكل.

الميزات الرئيسية:

• كصلابة مودعة تبلغ 9501000 VHN 9501000.
• جيد كمادة مضافة للتطبيقات التي تنطوي على الاحتكاك والانزلاق والتآكل.
• ليست مقاومة للتآكل مثل الطلاء القائم على الفسفور.
• قابلة للمعالجة الحرارية لتكون أكثر صلابة.

التطبيقات:

• أدوات القطع
• مكونات الصمام
• البطانات والمحمل المحمل والبطانات
• مكونات الفضاء والدفاع

5. طلاءات النيكل عديم النيكل الكهربائي المركبة EN + الجسيمات

الطلاء المركب عبارة عن طلاء مكون من جزيئات مثل PTFE (تفلون) أو كربيد السيليكون (SiC) أو الماس في النيكل غير المكهرب لتزويد النيكل غير المكهرب بالخصائص.

مركبات شائعة:

• النيكل PTFE: يأتي مع تزييت جاف، ويقلل من الاحتكاك والالتصاق.
• نيكل-سيكل-سيك أو نيكل-ماسي: يعزز مقاومة التآكل وصلابة السطح.

التطبيقات:

• القوالب والقوالب التي تستلزم خصائص الإطلاق
• مكونات المضخة
• المعدات الدوارة عالية السرعة

قطع غيار الملابس الفضائية

جدول المقارنة

صعوبات طلاء الألومنيوم بالنيكل

وبقدر ما يوجد الكثير من المزايا المرتبطة باستخدام مصطلح طلاء الألومنيوم بالنيكل، هناك أيضًا صعوبات واضحة في تطبيقه:

• التحكم في طبقة الأكسيد: يجب إزالة طبقة الأكسيد الموجودة على سطح الألومنيوم بفعالية حتى يمكن طلاء الألومنيوم بنجاح.
• مشاكل الالتصاق: قد يؤدي عدم المعالجة المسبقة المناسبة إلى التقشر أو عدم الالتصاق.
• صيانة الحمام: يجب مراقبة الحمام بشكل صحيح وإضافته باستمرار في حالة بقاء الجودة متساوية.
• التكلفة: وهي فعالة جداً على نطاق واسع، ولكن بالنسبة للمنشآت الصغيرة الحجم، يمكن أن تكون المواد الكيميائية وتكلفة الإعداد الأولي باهظة.

سيكون من الضروري وجود مشغلين مدربين على درجة عالية من الكفاءة في إتمام عملية الطلاء بالنيكل غير الكهربائي على الألومنيوم بنجاح، خاصةً في الصناعات عالية الدقة.

المعالجة الحرارية للصلابة والأداء

تُستخدم المعالجة الحرارية بعد الطلاء عادةً من أجل تعزيز الخصائص الميكانيكية للمادة المعنية الألومنيوم المطلي بالنيكل. يمكن تقليل الصلابة والإجهادات الداخلية بشكل كبير عن طريق تسخين المكوّن المطلي في درجات حرارة عالية (300 400 درجة مئوية).

يصل النيكل عديم الكهرباء المعالج بالحرارة إلى صلابة تصل إلى 8001000 فيكرز، وبالتالي فهو مناسب في تطبيقات مثل قوالب الحقن وأجزاء المحرك وحتى المعدات العسكرية. 

مساهمة الكيمياء في طلاء النيكل بالكهرباء

الطلاء الكهربائي بالنيكل هو شكل من أشكال التشطيب السطحي، حيث يتم استخدام تيار كهربائي في وضع غطاء رقيق من النيكل على قاعدة. وتعتمد طبيعة تشطيب النيكل، مثل صلابته وسطوعه ومقاومته للتآكل وليونته، في الغالب على الكواشف الموجودة في حمام الطلاء.

1. ملح النيكل

المساهمون الرئيسيون لأيونات النيكل في الحمام هم أملاح النيكل. والأشكال الأكثر شيوعًا هي كبريتات النيكل وكبريتات النيكل وكلوريد النيكل. كل نوع له تأثير مختلف على الطلاء على سبيل المثال كبريتات النيكل ستنتج إجهادًا داخليًا منخفضًا وتستخدم إلى حد كبير عندما يتعلق الأمر بالهندسة بينما ستكون كبريتات النيكل في أعمال الزخرفة.

2. المخازن المؤقتة

تضمن أحماض البوريك وأنواع أخرى من المخازن المؤقتة أن يحافظ الأس الهيدروجيني للحمام على مستوى يتراوح بين 3.5 و4.5. يمكن تحقيق الترسيب المنتظم وتجنب العيوب مثل التنقر أو الاحتراق عن طريق استقرار الأس الهيدروجيني. عندما يخرج الأس الهيدروجيني عن السيطرة سينتج عن ذلك تشطيبات نيكل باهتة أو هشة.

3. مواد التفتيح وعوامل التسوية مواد التفتيح وعوامل التسوية

مواد التلميع والتسوية هي إضافات عضوية تجعل النيكل المطلي يبدو أفضل. وهي تساعد في توفير لمسة نهائية ناعمة كالمرآة في الاحتفاظ بالعيوب الصغيرة وجعل السطح أملس. هذه هي طلاءات النيكل الزخرفية المعتادة.

4. عوامل الترطيب

تقلل عوامل الترطيب (وتسمى أيضًا بالمواد الخافضة للتوتر السطحي) من التوتر السطحي كما أنها تمنع فقاعات الغاز من الالتصاق بالجزء. يقلل ذلك من الحفر ويجعل اللمسة النهائية متساوية، خاصةً على المكونات التي يكون شكلها معقدًا أو بها مناطق غائرة.

5. إضافات الصلابة والليونة

قد تزيد بعض الإضافات الكيميائية من صلابة رواسب النيكل، في حين أن البعض الآخر يعزز المرونة. على سبيل المثال، يُضاف الكوبالت لجعله أكثر صلابة للاستخدام حيث تكون مقاومة التآكل مهمة، ولكن تُستخدم الحمامات القائمة على الكبريتات لإبقائه مطاطيًا لصنع الأجزاء الهندسية.

6. أيونات الكلوريد

يتم إذابة الأنود بكفاءة عالية ويتم الاحتفاظ به في التوصيل بمساعدة أيونات الكلوريد الأكثر شيوعًا من أيونات الكلوريد الأكثر شيوعًا كلوريد النيكل أو حمض الهيدروكلوريك. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي الإفراط في الكلوريد إلى حدوث إجهاد في الطلاء أو التشطيبات الخشنة.

7. مخفضات الإجهاد

من أجل منع التشقق/التقشر، تتم إضافة عوامل تخفيف الضغط في الحمام. تُستخدم هذه العوامل في تقليل التوتر الداخلي في الطلاء وهي مفيدة جدًا في الأجزاء الدقيقة حيث يكون الحفاظ على الأبعاد أمرًا مهمًا.

8. نوع الحمام الذي يؤثر على الخصائص النهائية نوع الحمام

تؤدي الكيمياء المختلفة في مخاليط المواد الكيميائية إلى حمامات طلاء النيكل المختلفة. ومن الأمثلة على ذلك حمامات واتس التي هي عبارة عن تشطيبات زخرفية وحمامات الكبريتات التي يفضل استخدامها في التطبيقات التقنية برواسبها منخفضة الإجهاد.

أنواع حمامات الطلاء الكهربائي بالنيكل وتأثيراتها الكيميائية

استخدام الطلاء بالنيكل عديم النيكل الكهربائي على الألومنيوم

إن طلاء الألومنيوم بالنيكل عديم الإلكتروليت على الألومنيوم شائع جدًا في الصناعة حيثما تكون هناك حاجة إلى مواد عالية الأداء. من خلال هذه العملية يمكننا زيادة مقاومة الألومنيوم للتآكل، وصلابته ومتانته، وبالتالي زيادة قيمة الألومنيوم المطلي بالنيكل في العديد من التطبيقات المختلفة.

صناعة الطيران والفضاء

الألومنيوم أخف وزنًا؛ إلا أنه لا يقاوم دائمًا ظروف الطيران. ويعزز طلاء الألومنيوم بالنيكل من مقاومة التآكل وصلابة السطح مما يجعله مناسبًا في تصنيع الطائرات مثل المشغلات والصمامات والأغطية.

صناعة السيارات

توجد المحركات، وأغطية ناقل الحركة، والزخارف الزخرفية، وما إلى ذلك المصنوعة من الألومنيوم المطلي بالنيكل في السيارات، خاصةً تلك التي صُنعت لتقدم أداءً فائقاً وفخماً. إن طلاء النيكل مقاوم للإجهاد العالي وكذلك للحرارة والاحتكاك والتآكل.

الإلكترونيات والكهرباء

يجب جعل الألومنيوم موصلاً وقابلاً للحام من خلال استخدام المعالجة السطحية. ويعد طلاء الألومنيوم بالنيكل عديم الكهرباء هو الحل لأنه يوفر تلامسات موصلة عالية الجودة ولوحات دوائر كهربائية ومرفقات.

صناعة النفط والغاز

تعرض صناعة النفط والغاز أدواتها ومكوناتها للتآكل والتآكل الشديد. يمكن طلاء الألومنيوم بالنيكل لتوفير سطح صلب مقاوم للتآكل؛ وكثيرًا ما توجد هذه الأسطح على الصمامات والمضخات ومعدات الحفر.

الآلات الصناعية

يوجد الألومنيوم المطلي بالنيكل في المعدات التي يجب أن تكون خفيفة الوزن وقوية. كما يتوفر في بكرات الطباعة والأدوات الهوائية وأجزاء الماكينات التي تتعرض للبلى والتلف.

المختبر الطبي

أصبحت المعدات الطبية مفيدة بسبب الأسطح النظيفة وغير المسامية. يمكن طلاء الأدوات الجراحية ومعدات التصوير والأدوات المخبرية بالنيكل باستخدام التقنية المعروفة باسم الطلاء بالنيكل غير المسامي على الألومنيوم: وهي تقنية تنتج سطحاً أملس ومقاومة عالية للمواد الكيميائية للتعقيم.

الدفاع والجيش

من المتوقع أن تعمل المكونات في الأنظمة العسكرية في ظروف قاسية. يُستخدم الألومنيوم المصنوع من صفيحة النيكل لتوفير مكونات الصواريخ المقاومة والصلبة والموصلات وكذلك الأجزاء المدرعة خفيفة الوزن.

الاعتبارات البيئية

وقد خضعت العمليات الكيميائية للتدقيق حيث تدعو الصناعات أكثر نحو ممارسات الاستدامة. وعلى الرغم من كفاءة نظام الطلاء بالنيكل عديم الإلكتروليت، إلا أنه يحتوي على معادن ثقيلة ومركبات فوسفورية يمكن أن يكون لها تأثيرات على البيئة في حالة عدم التحكم فيها.

بهدف تقليل الأثر البيئي إلى الحد الأدنى:

• يجب تحييد المواد الكيميائية المطلية أو إعادة تدويرها.
• يجب إطالة عمر الحمام عن طريق الترشيح وإضافة المواد الكيميائية.
• يجب تعظيم الاستخدام الدقيق للمياه من خلال هياكل استرداد مياه الشطف.

تعني الاستدامة أن القدرة على صفيحة الألومنيوم المصنوعة من النيكل لا تزال تصل إلى المعايير الحديثة لحماية البيئة.

مراقبة الجودة والتفتيش

لضمان الحصول على أداء المكون المصنوع من الألومنيوم المطلي بالنيكل، يجب مراقبة عملية التصنيع بدقة. وتشمل التقنيات ما يلي:

• قياس السُمك: التألق بالأشعة السينية أو استخدام الميكرومتر للتحقق من المستوى المناسب للطلاء.
• اختبار الالتصاق: يتم قياس قوة الرابطة في اختبارات السحب الميكانيكي أو اختبارات الانحناء.
• صلابة السطح: يتم التحقق من السلامة الميكانيكية عن طريق اختبارات الصلابة فيكرز أو روكويل.
• اختبار التآكل: تستخدم غرف الرذاذ الملحي التي تحاكي ظروف الخدمة.
• تعتبر هذه التقييمات ضرورية في المجالات التي لا يوجد فيها تسامح مطلقاً مع الفشل، على سبيل المثال، صناعات الطيران والدفاع.

الاتجاهات المستقبلية لطلاء الألومنيوم بالنيكل

مستقبل علم المواد/التصنيع هو الذي يقود مستقبل طلاء الألومنيوم بالنيكل على الألومنيوم:

• الطلاءات ذات البنية النانوية: إن إضافة الجسيمات النانوية إلى حمامات النيكل غير المكهرب لديها القدرة على تحسين مقاومة التآكل والتوصيل.
• الطلاءات الهجينة: يشكل مزيج من النيكل عديم الكهرباء وPTFE (تفلون) أسطحًا غير قابلة للالتصاق.
• الأتمتة: أصبحت عملية الطلاء نفسها أكثر قابلية للتكرار والفعالية باستخدام الروبوتات وأدوات التحكم الذكية.
• REACH و RoHS: يتم تصنيع التركيبات الجديدة لتقليل المواد الضارة مع الحفاظ على نفس مستوى الأداء.

تهدف كل هذه التطورات إلى التأكد من أن كل هذه التطورات تهدف إلى التأكد من أن الصنف، أي الطلاء بالنيكل غير الكهربائي على الألومنيوم يمكن أن يكون قادرًا على المنافسة في سوق متغيرة.

الخاتمة

يعد الطلاء بالنيكل عديم الكهرباء وسيلة فعالة لتكملة المزايا الكامنة في الألومنيوم مما يجعله قابلاً للتطبيق في المتطلبات الصناعية الصعبة. ومن خلال حل مشاكل الالتصاق، وتعرية الأكسيد، وتوحيد الطلاء يمكن إنتاج ترسيب مقبول بشكل موثوق به للطلاء النهائي عالي الجودة من النيكل على الألومنيوم.

الفضاء الجوي للإلكترونيات إمكانية الانتهاء من النيكل الألومنيوم بواسطة عملية بديلة غير كهربائية تضع حدودًا جديدة للابتكار وطول العمر. تستمر التكنولوجيا في التطور، وينطبق الأمر نفسه على الأدوات والأساليب المستخدمة في إتقان الطلاء بالنيكل غير الكهربائي على الألومنيوم.

وبغض النظر عما إذا كنت ترغب في تعزيز مقاومة التآكل، أو بناء سطح أكثر صلابة أو تشكيل نتائج قابلة للتكرار يجب على أي شركة تهدف إلى تحقيق نجاح المنتج على المدى الطويل أن تصر على إتقان علم وفن طلاء الألومنيوم بالنيكل.

الأسئلة المتداولة

1. لماذا الخوض في طلاء الألومنيوم بالنيكل عديم الإلكتروليترول بالنيكل؟

إن الهدف من الألومنيوم المعالج بالليزر، وهو الطلاء بالنيكل عديم الكهرباء على الألومنيوم، هو خلاصة إصلاح شامل لخصائص سطح الألومنيوم، أي قدراته ضد التآكل والصلابة والتآكل. الألومنيوم الخام ناعم ومتفاعل مع المواد الكيميائية، وبالتالي فإن طبقة النيكل تحمي الطبقة وتطيل عمرها وتتحمل الظروف القاسية التي قد يتعرض لها هذا الجزء.

2. هل الطلاء بالكهرباء مختلف عن الطلاء بالنيكل غير المكهرب؟

نعم. يعمل الطلاء بالكهرباء عن طريق ترسيب النيكل بتيار كهربائي خارجي، في حين أن عملية الطلاء بالنيكل غير الكهربائي على الألومنيوم تعتمد بشكل أكبر على تفاعل كيميائي. ويرجع ذلك إلى الحصول على طلاء أكثر تساوياً مع الطلاء غير الكهربائي، خاصةً على الأشكال الهندسية المعقدة أو غير المنتظمة، ولهذا الغرض، فهو مناسب تماماً للمكونات الهندسية الدقيقة من الألومنيوم.

3. في أي استخدام يستخدم الألومنيوم المطلي بالنيكل؟

يُستخدم الألومنيوم المطلي بالنيكل في مجموعة من الصناعات المختلفة مثل: صناعة الطيران والسيارات والإلكترونيات والنفط والغاز. وتتمثل أهم قيمة له في تلك المجالات التي تتطلب إما القوة أو مقاومة التآكل عند استخدام مواد خفيفة الوزن، مثل أنظمة الوقود والموصلات الإلكترونية والأغطية الميكانيكية.