Mustan nikkelin galvanointi on kuin mustaa magiaa! Prosessi muuttaa metalliosan hyvännäköiseksi ja kestäväksi tuotteeksi. Kuten tiedätte, ihmiset pitävät entistä ainutlaatuisemmista ja tehokkaammista tuotteista, joten uusia teknologioita syntyy. Mustan nikkelin galvanointi on yksi parhaista teknologioista, joita olet ehkä koskaan nähnyt. Tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa tätä teknologiaa ja sen valmistusprosessia.
Moreover, the article also discusses electroless black nickel plating. You will learn the significant differences between black nickel electroplating and electroless. Overall, this guide can help you understand black nickel electroplating better than before. It gives you technical details that you may not find on other websites. So, let’s get started.
Mitä on musta nikkelipinnoitus?
Mustan nikkelin galvanointi is a unique electrochemical process. As the name implies, it deposits a thin layer of black nickel onto a metal substrate. A common question arises: “Why does nickel turn black?” The best answer is that nickel deposit decreases reflectivity.
Tässä tekniikassa metalliesine upotetaan ensin mustaan nikkeliliuokseen. Sitten siihen kytketään sähkövirta. Kun elektronit kulkevat katodin eli alustasi läpi, ne kiinnittävät siihen nikkeli-ioneja yhdistyäkseen siihen. Näin nikkeli-ionit kerrostuvat substraatin pinnalle muodostaen mustan nikkelikerroksen. Yksityiskohtaisen valmistusprosessin löydät myöhemmistä kohdista.
Mustan nikkelin galvanointi on pintakäsittelyn ensiluokkainen tekniikka. Se tarjoaa yleensä monia etuja, joista yksi on korroosionkestävyys. Etujensa vuoksi mustan galvanoinnin nikkeliosia käytetään laajalti monilla teollisuudenaloilla. Autoteollisuudessa voit löytää monia auton osia ja lisävarusteita, jotka on pinnoitettu mustalla nikkelillä. Vastaavia sovelluksia voidaan havaita elektroniikassa, muodissa ja koruissa, kodin sisustuksessa ja arkkitehtuurissa.
Mustan nikkelipinnoituksen edut
Mustan nikkelin galvanoinnilla on yleensä monia etuja. Tämä ensiluokkainen tekniikka parantaa metalliesineiden ulkonäköä ja kestävyyttä. Seuraavassa on joitakin mustan nikkelin galvanoinnin keskeisiä etuja.
Estetiikka
Yksi tärkeimmistä syistä, miksi ihmiset suosivat mustaa nikkelipinnoitusta, on sen näyttävä ulkonäkö. Syvä, täyteläinen musta pintakäsittely lisää ensiluokkaisen ilmeen mihin tahansa metalliosaan. Sitä käytetään mielellään muodissa, koruissa ja autonosissa. Sileä ja kiiltävä pinta luo tyylikkään ja modernin ilmeen.
Ruosteen kestävyys
Mustan nikkelin galvanointi kestää myös ruostetta, mikä on tärkeää ruostumiselle alttiimmille metalliosille. Tämä tekniikka on ratkaisevan tärkeä merenkulussa käytettäville tai kosteudelle altistuville metalliosille.
Pitkä käyttöikä
In addition to rust resistance, black nickel electroplating is good against wear and tear. The process creates a tough surface on every metal part. Overall, objects with nickel plating have a longer lifespan. They generally remain functional and attractive for many years. As a result, you don’t need frequent replacements.
Alhainen ylläpito
Mustalla galvanoidulla nikkelillä päällystetyt metalliosat vaativat hyvin vähän huoltoa. Kuten tiedät, ne kestävät korroosiota, kulumista ja repeytymistä. Koska niiden käyttöikä on pidempi, ne vaativat myös vähän huoltoa. Voit puhdistaa ne yksinkertaisesti pyyhkimällä ne pehmeällä liinalla. Vähäinen ylläpito säästää sekä aikaa että vaivaa.
Miten musta nikkelipinnoitus toimii?
Mustan nikkelin galvanointi on käytännössä yksinkertainen ja nopea prosessi. Sinun tarvitsee vain noudattaa asianmukaisia ohjeita. Ohjeiden noudattaminen oikein on ratkaisevan tärkeää useista syistä. Ensinnäkin sillä voidaan saavuttaa paras pinnoitteen laatu. Toiseksi sillä vältetään merkittävästi kalliita virheitä. Kolmanneksi sillä voidaan saada tasaisia tuloksia. Neljänneksi se poistaa sellaiset ongelmat kuin kuoriutuminen ja epätasainen pinnoite.
Lisäksi turvallisuus on täällä aina ratkaisevan tärkeää. Käytä suojavarusteita, kuten käsineitä ja suojalaseja. Tiedoksi, että kemikaalien ja laitteiden oikea käsittely vähentää riskejä. Kaiken kaikkiaan tarkka ohjeistus tehostaa prosessia.
Vaihe #1 Oikean materiaalin ja tekniikan valinta
Kerää kaikki prosessia varten tarvittavat esineet oikein. Valitse ensin oikea substraatti. Kuten tiedät, mustan nikkelin galvanointi toimii kaikilla metalleilla ja niiden seoksilla. Yleisiä metalleja ovat kuitenkin alumiini, teräs, messinki, kupari ja titaani.
Voit valita itsenäisesti minkä tahansa muodon, mutta sinun on tiedettävä oikea pinta-ala. Mitä enemmän pinta-alaa on, sitä enemmän aikaa kuluu mustan nikkelin galvanointiin. Kerää seuraavaksi seuraavat työkalut ja laitteet prosessia varten. Kun kaikki on valmiina, voit suorittaa tehtävän nopeammin ja tehokkaammin.
1. A kiillotuslaite is optional. If you want an excellent mirror-like finish, you can get this item. It mainly smooths the substrate’s surface.
2. Saippua/rasvanpoistoaine jauhe voi auttaa sinua puhdistamaan alustan perusteellisesti. Kun valitset rasvanpoistojauhetta, tarkista yhteensopivuus alustan materiaalin kanssa.
3. Tislattu vesi tarvitaan lähinnä huuhteluun, joka voidaan joutua tekemään useita kertoja prosessin aikana.
4. Tarvitset yleensä kaksi erillistä säiliötä: rasvanpoistosäiliö ja mustan nikkelin galvanointisäiliö.
5. A muovilusikka is necessary for stirring the black electroplating nickel powder. You can also use other types of spoons, but it’s better to choose non-reactive materials.
6. Pieni anodilevyn rako on välttämätön mustan nikkelin galvanointiprosessissa.
7. Katodiosaa varten tarvitset seuraavat osatekijät kupariputki. Huomaa, että asetat tämän kupariputken säiliön päälle. Voit liittää alustan kupariputkeen kuparilangalla. Tarvitset sitä yleensä mukavuuden vuoksi.
8. An sekoituspumppu auttaa yleensä pitämään pinnoitusliuoksen liikkeessä. Tarvitset sitä tasaisen nikkelipinnoitteen aikaansaamiseksi.
9. Lopuksi tarvitset tasavirtalähde, mustan nikkelin galvanoinnin sydän.
Vaihe #2 Kiillotus kirkkaaksi pinnoitetuksi viimeistelyksi
Voit kiillottaa alustan kirkkaaksi ja sileäksi. Kiillotus poistaa yleensä epätäydellisyydet ja varmistaa, että alustasi on puhdas. Voit käyttää tähän erilaisia kiillotuskoneita, tai voit myös tehdä manuaalisen hankauksen. Kumpikin tapa on hyväksyttävä, kunhan saat hyvän tuloksen. Koneen käyttö tekee prosessista yleensä nopeamman ja tehokkaamman.
Vaihe #3 Alustan puhdistaminen sopivassa lämpötilassa
Kun kasvualusta on valmis, valmistele puhdistusallas. Täytä se kuumalla vedellä. Muista, että prosessin lämpötilan tulee olla 170 astetta. Lisää nyt sopiva määrä saippuaa tai rasvanpoistojauhetta. Sekoita huolellisesti, jotta nämä kemikaalit liukenevat veteen. Tämä seos auttaa yleensä poistamaan öljyn ja epäpuhtaudet.
Voit käyttää myös muita puhdistusmenetelmiä, kuten kemiallista tai ultraäänipuhdistusta. Kemikaalien osalta voit käyttää vahvoja emäksiä tai happoja liuottamaan epäpuhtauksia tässä tapauksessa.
Alustan asianmukainen puhdistus takaa paremman tartunnan mustan nikkelin galvanoinnille. Käsittele alustaa aina varovasti puhdistusprosessin aikana. Älä käytä hankaavia kemikaaleja tai voimakkaita kemikaaleja, jotka saattavat vahingoittaa alustaa.
Vaihe #4 Huuhtelu tislatulla vedellä
Huuhtelu on yleensä tarpeen puhdistusaineiden poistamiseksi. Se takaa yleensä 100%:n kontaminaatiovapauden.
Huuhtele alusta huolellisesti. Käytä tässä tapauksessa tislattua vettä. Huomaa, että tavallisesta vedestä voi jäädä mineraalijäämiä, jotka voivat aiheuttaa saastumista. Lopulta tämä voi vaikuttaa pinnoituksen laatuun. Siksi emme yleensä suosittele tavallista vettä.
Vaihe #5 Kokonaispinta-alan ja pinnoitusajan laskeminen
Tämä vaihe on nikkelin mustan galvanoinnin tärkein osa. Sinun on laskettava oikea galvanointiaika tarpeidesi perusteella. Tiedoksi: oikea galvanointiaika luo sopivan paksuuden nikkelöintiä varten.
Laskemme esimerkiksi pinnoituksen paksuuden ja alustan. Voit seurata samanlaisia vaiheita selvittääksesi omasi.
Let’s take a 20 cm x 10 cm substrate. Our desired nickel plating thickness is 15 microns, which is 0.0015 cm. We will use a 5cm x 5cm anode plate. And the other values are generally the same for all situations.
#1 Nikkelipinnoitteen tiheyden ja painon laskeminen
Ensin lasketaan nikkelipinnoitteen tiheys, joka on pinta-ala x nikkelipinnoitteen paksuus. Nikkelipinnoitteen tiheys = 20cm x 10cm x 0,0015cm = 0,3 cm3.
Toiseksi lasketaan nikkelin kokonaismassa. Kuten tiedät, nikkelin tiheys on 8,9 g/cm3 eli 58,71 g/mol. Tarvitsemme siis 0,3 cm3:ssa 2,67 g nikkeliä. Jos muunnamme sen moliksi, saamme 2,67g/58,71 = 0,055mol.
#2 Virtalähteen ampeerin ja jännitteen laskeminen
Ensin lasketaan prosessimme tarvitsema kokonaisampeeri. Tätä varten tarvitsemme anodilevyn pinta-alan. Esimerkiksi 5 cm x 5 cm:n anodilevy antaa 0,3A/cm2. Joten 25 cm2 voi antaa 0,3 x 25 cm2 = 7,5A tai 7,5C/s. Tarkastellaan murto-osaa, joka vähentää nikkeliä. Tavallisesti se on 75%, joka antaa 5,625A.
Toiseksi lasketaan mustan nikkelin galvanointiin tarvittava jännite. Vakioyhtälömme on V = IR = 5,625 x 0,4 = 2,25 V.
#3 Mustan nikkelin galvanointiajan laskeminen
Laske pinnoitukseen tarvittavien elektronien kokonaismooli. Tyypillisesti nikkeli-ioni tarvitsee kaksi elektronia. Näin ollen galvanointiin tarvittava kokonaismooli on 0,055 x 2 = 0,11 moolia.
Finally, total need time (t) = Q/I = 0.11 x 96485.3/6.625 = 1886.82s or 31.45 mins. Note that the charge for every mol is 96485.3C/mol. You know, this value is Faraday’s constant.
Prosessiin tarvittava ampeeri on siis 5,625 A, tasavirtalähteen jännite on 2,25 V ja galvanointiaika 31,45 s.
Vaihe #6 Mustan nikkelin galvanointiliuoksen asettaminen käyttöön
Aseta ensin muoviämpäri tai pinnoitussäiliö turvalliseen paikkaan. Lisää sitten tislattu vesi. Voit päättää ämpärin koon ja nestemäärän osien lukumäärän ja pinnoituspaksuuden perusteella.
Now, pour the black electroplating nickel powder into the water. Then, stir it gently using the plastic spoon. You could also use a wooden spoon or metal spoon. For pH control, you can use some white vinegar. You don’t typically need pH control for general-purpose black nickel electroplating.
Kun seos on valmis, aseta kupariputki kiinnikkeeseen tai pinnoitussäiliöön. Aseta nyt anodilevy ämpärin toiselle puolelle. Varmista, että levy on upotettu täydellisesti liuokseen. Kiinnitä aluslevy kuparilankaan ja liitä se kupariputkeen. Upota substraatti varovasti liuokseen.
Vie tasavirtalähde ämpärin lähelle. Liitä (-) negatiivinen johto kupariputkeen ja (+) positiivinen johto anodilevyyn. Aseta parametreiksi jännite 2,25 V ja ampeeri 5,625 A. Huomaa, että nämä parametriarvot koskevat vain esimerkkinä käytettyä levyä. Laske omalta osaltasi ensin jännite, ampeeri ja aika ja aseta sitten nämä parametrit vastaavasti. Katso lisätietoja vaiheesta #5.
Seuraavaksi varmistetaan asianmukainen sekoittaminen mustan nikkelin galvanointia varten. Sekoittaminen takaa tasaisen pinnoituksen metalliosaan. Aseta sekoituspumppu mihin tahansa nurkkaan ämpärin sisällä.
Vaihe #7 Mustan nikkelin galvanointi
Kun kaikki on valmista, käynnistä virtalähde. Huomaat kuplien nousevan, mikä tarkoittaa, että prosessi on jo alkanut. Odota nyt 31,45 minuuttia esimerkkikappaleitamme varten. Aika voi vaihdella eri pinta-alojen ja anodin pinnoituskoon mukaan.
Seuraa prosessia jatkuvasti. Tulet huomaamaan, että metalliosasi saa vähitellen mustan värin. Lasketun ajan kuluttua näet taikuuden! Metalliosasi on muuttunut täysin mustaksi, täydellisesti viimeistellyksi osaksi.
If you still see some places that didn’t get the nickel plating, you can immerse the part again and wait a few minutes. But it’s not a good idea because the delayed ampere lowers the quality of the plating.
Vaihe #8 Huuhtelu tislatulla vedellä
Jälleen kerran sinun on huuhdeltava metalliosa. Upota pinnoitettu kappale tislattuun veteen. Sekoita sitä sitten perusteellisesti, jotta kaikki kemikaalit poistuvat. Toista huuhtelu varmistaaksesi, että kaikki jäämät ovat hävinneet kokonaan. Taputtele kappale nyt kuivaksi hyvin huolellisesti puhtaalla ja pehmeällä liinalla.
Vaihe #9 Lisäsuojaus pintaan tarvittaessa
Tarvittaessa voit myös antaa lisäsuojaa. Tässä tapauksessa voit miettiä ympäristötekijöitä ja käyttötarkoitusta. Tarvittaessa voit käyttää tiivisteitä tai lakkoja. Noudata kunkin lisäprosessin ohjeita.
Mitä metalleja voidaan galvanoida nikkelillä?
Mustan nikkelin galvanointi on monipuolinen prosessi. Tämä tarkoittaa, että voit käyttää tätä tekniikkaa mihin tahansa johtavaan metalliin. Voit valita metallit projektisi tarpeiden mukaan ja antaa niille hämmästyttävän ensiluokkaisen ulkonäön. Seuraavassa taulukossa on lueteltu metallit, jotka voidaan galvanoida mustalla nikkelillä. Sieltä löydät myös joitakin esimerkkejä.
|
Metalli |
Kuvaus |
Esimerkkituotteet |
|
Teräs |
Hyvä lujuuden ja kestävyyden kannalta |
Auton osat, työkalut ja kiinnikkeet |
|
Kupari |
Erinomainen sähkön- ja lämmönjohtavuus |
Liittimet, piirilevyt, LVI-kiinnikkeet |
|
Messinki |
Kuparin ja sinkin seos, joka on tunnettu koriste-esineissä. |
Soittimet, koristeelliset laitteistot |
|
Alumiini |
Kevyt ja korroosionkestävä |
Polkupyörän rungot, lentokoneiden osat, pakkausmateriaalit |
|
Sinkki |
Se voi muodostaa vahvan sidoksen nikkelin kanssa, ja sitä käytetään pääasiassa korroosionkestävyyteen. |
Laitteisto, pultit, mutterit, painevaletut osat |
|
Rauta |
Vahva ja kestävä, mutta alttiimpi ruostumiselle |
Koneiden osat, rakennusmateriaalit |
Sähkötön nikkelipinnoitus vs. elektrolyyttinen nikkelipinnoitus: Mikä on ero?
Mustan nikkelin elektrolyyttiset ja galvanointimenetelmät ovat suosittuja nykyaikaisessa teollisuudessa. Kummallakin tekniikalla on omat ainutlaatuiset etunsa ja rajoituksensa. Tässä jaksossa kerrotaan joitakin niiden merkittäviä eroja. Tulevaisuudessa tämä vertailu voi auttaa sinua valitsemaan oikean menetelmän projektiisi.
Electroless Plating vs Electroplating Black Nickel: Nick Nickel: Prosessityyppi
Electroless black nickel plating mainly depends on a chemical reduction reaction. It doesn’t need an electrical current to help deposit nickel ions. Instead, it uses a catalyst or reducing agent. Because of this, electroless plating is also known as auto-catalytic plating.
Toisaalta galvanoinnissa käytetään sähkövirtaa nikkelin saostamiseen. Edellisessä jaksossa opimme, miten mustan nikkelin galvanointi toimii. Kun virta kulkee kennon läpi, nikkeli-ionit kerääntyvät vähitellen katodin puolelle ja muodostavat metalliosaan saostuman. Näin mustan nikkelin galvanointi toimii metalleissa.
Galvanointi vs. sähkötön pinnoitus: Alustatyyppi
Sähkötön musta nikkelipinnoitus toimii sekä johtavilla että ei-johtavilla alustoilla, jotka voivat olla metalleja tai ei-metalleja. Ei-johtavat metallit vaativat kuitenkin esikäsittelyä.
Sitä vastoin, galvanointi musta nikkeli toimii vain johtaviin materiaaleihin, pääasiassa metalleihin. Tyypillisiä metalleja ovat teräs, kupari, messinki ja alumiini. Galvanoinnissa nämä metallit eivät tarvitse mitään esikäsittelyä. Se on kuitenkin puhdistettava ja tarvittaessa kiillotettava.
Sähkötön vs. elektrolyyttinen nikkelipinnoitus: Paksuuden säätö
Sähkötön musta nikkelipinnoitus antaa tasaisen paksuuden. Nikkelipinnoituksen paksuuden hallinta on rajoitettua.
Toisaalta galvanointi mustalla nikkelillä on tässä paras vaihtoehto. Voit säätää nikkelipinnoituksen paksuutta haluamallasi tavalla. Vaiheessa #5 opit laskemaan pinnoitusaikaa, jotta saat halutun pinnoitepaksuuden. Tuloksesi perusteella voit asettaa virtalähteen jännitteen ja ampeerin ja odottaa laskettua aikaa. Lopulta saat halutun paksuuden.
Sähkösuojaton vs. galvanointi musta nikkeli: Nick Nickel: Energiakustannukset
Electroless black nickel plating doesn’t need any external power source. It entirely depends on the chemical reaction. However, the process requires an additional catalyst for the chemical reaction, increasing the overall cost.
Toisaalta mustan nikkelin galvanoinnissa tarvitaan virtalähde prosessin pyörittämiseen. Kuten tiedät, prosessiin tarvitaan 0,3A/cm2 sähkövirtaa. Kun siis lasket koko prosessin, huomaat, että energiakustannukset ovat huomattavat.
Sähkötön nikkelipinnoitus vs. elektrolyyttinen nikkelipinnoitus: Asetusten monimutkaisuus
Electroless black nickel plating doesn’t need an electrical setup. Once you have prepared the solution, you can immerse the metal part. The chemical reaction will work; you can wait until it’s finished.
Toisaalta mustan nikkelin galvanointiprosessi edellyttää sähköistä asennusta. Anodi- ja katodiosat on sijoitettava huolellisesti, mikä edellyttää suhteellisen monimutkaista asennusta. Jälleen kerran sinun on laskettava tarkka tarvittava jännite ja ampeeri. Joten aloittelijoille se saattaa olla hankala prosessi. Mustan nikkelin galvanointi on kuitenkin tarkka ja hallittu prosessi.
Usein kysytyt kysymykset
Onko musta nikkelipinnoitus johtava?
Kyllä, musta nikkelipinnoite on erittäin johtava. Se muodostaa yleensä hyvin johtavan pinnan, ja se pinnoitetaan tasaisesti monimutkaisiin muotoihin. Tämän vuoksi mustaa nikkelipinnoitusta käytetään monissa elektroniikkasovelluksissa. Tämä pinnoitus kuitenkin vähentää heijastuskykyä; siksi se on musta.
Mitä eroa on nikkelin ja mustan nikkelipinnoituksen välillä?
Nikkelipinnoite on yleensä kiiltävän hopeanhohtoinen. Mustan nikkelipinnoitteen pinnalla on sen sijaan tumma, musta sävy. Joskus musta nikkelipinnoite säilyttää heijastavan, peilimäisen laadun. Tämä ensiluokkainen ulkonäkö sopii erityisesti televisioihin, vedenkeittimiin ja leivänpaahtimiin. Ero on vain niiden esteettisessä viehättävyydessä.
Mikä on mustan nikkelipinnoitteen kovuus?
Mustan nikkelipinnoitteen kovuus on tyypillisesti noin 54-56 RC. Tämä kovuus on sopiva kulutuksenkestävyyteen. Tämän vuoksi mustan nikkelin sähköpinnoitettuja osia käytetään eri teollisuudenaloilla. Sitä käytetään autoissa, elektroniikassa ja koristeteollisuudessa.
Ruostuuko musta nikkeli?
Mustan nikkelin galvanointi on erittäin korroosionkestävää. Se on jopa kestävämpi kuin muunlaiset pinnoitteet. Sen suojapinnoite säilyttää kiiltävän ulkonäön pitkään. Toisin kuin muut pinnoitteet, mustan nikkelin elektrolyyttiset pinnoitteet eivät ole niin alttiita sormenjäljille. Sitä paitsi se on myös helppo huoltaa.
Mikä on vaikein galvanointi?
Kovin sähköpinnoitus on kromipinnoitus tai kromipinnoitus. Prosessi luo erittäin paksun ja kovan pinnan. Useimmissa teollisuussovelluksissa kromipinnoitusta käytetään metalliosissa. Se parantaa kulutuskestävyyttä ja auttaa vähentämään kitkaa.
Mitkä ovat nikkelipinnoituksen haitat?
Nikkelipinnoituksessa on muutamia rajoituksia. Yksi tärkeimmistä syistä on se, että prosessi on tarkoitettu vain johtaville materiaaleille. Lisäksi mustan nikkelin kustannukset voivat olla korkeammat kuin perinteisen nikkelipinnoituksen.
Yhteenveto
Mustan nikkelin galvanointi on suosittu galvanointityyppi. Prosessi luo substraatin pinnalle mustan nikkelikerroksen. Tämä musta nikkelikerros antaa ainutlaatuisen, korkealaatuisen ulkonäön. Lisäksi se on korroosionkestävä ja kestää kulutusta.
The manufacturing process for electroplating black nickel is relatively simple. (1) Clean the substrate. (2) Prepare the electroplating black nickel solution. (3) set up the whole process. (4) Calculate the process’s time, voltage, and ampere. (5) Immerse the substrate and start the process. (6) Do additional protection if necessary.
Saatat hämmentyä sähköttömästä ja galvanoimattomasta mustasta nikkelistä. Ne ovat molemmat erilaisia prosesseja. Toinen tarvitsee sähköä, kun taas toinen ei, joten käytetään nimityksiä sähkötön ja elektrolyytti. Katalyytti auttaa pääasiassa kemiallisissa reaktioissa sähköttömässä mustan nikkelin valmistusprosessissa.
Mene osoitteeseen musta anodisoitu alumiini sivu tietää enemmän muista pintakäsittelystä, Jos sinulla on kysyttävää, ota rohkeasti yhteyttä meihin.