Alumiini on varsin yleinen eri teollisuudenaloilla, koska sen etuja ovat keveys, korroosionkestävyys ja lujuus. Sen pinta on kuitenkin reaktiivinen, ja joissakin tapauksissa siitä voi puuttua kulutuskestävyys tai kovuus, jotta se voisi täyttää joitakin teollisuuden sovelluksia. Tällöin kuvaan tulee termi alumiinin sähkötön nikkelöinti - pintakäsittelymenetelmä, joka parantaa huomattavasti alumiinin suorituskykyominaisuuksia.

Artikkelissa tarkastellaan tarkemmin alumiinin sähköettömän nikkelipinnoituksen tiedettä, etuja, tekniikoita ja haasteita, prosessin taustalla olevaa tiedettä, prosessin etuja, prosessissa käytettäviä tekniikoita ja prosessin teollista käyttöä. Valmistuksen ammattilaiselle, jonka on tiedettävä, miten alumiinin nikkelöinti voidaan tehdä tehokkaasti, tai ehkä uteliaalle insinöörille, on suuri vaikutus tuotteen kestävyyteen ja suorituskykyyn vain siksi, että tiedät, miten se tehdään.

Mikä on sähkötön nikkelöinti?

Sähkötön nikkelöinti on kemiallinen käsittelytekniikka, jossa nikkeli-fosforiseos tai nikkeli-boori pinnoitetaan pinnalle ilman ulkoista sähkövirtaa. Perinteiseen galvanointiin verrattuna tämä tapahtuu ylläpitämällä kemiallista reaktiota, jolloin pinnoite on tasainen ja johdonmukainen riippumatta komponentin geometriasta tai muodosta.

Alumiiniin sovellettuna tuote on osa niin sanottua nikkelöityä alumiinia, jonka kaikki arvot ovat kasvaneet: kulutuskestävyys, kovuus ja korroosionkestävyys. Tekniikka on yleistynyt autoteollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä lääketieteellisissä ja sähköteknisissä sovelluksissa luotettavuuden ja monipuolisuuden ansiosta.

Miksi alumiinia pinnoitetaan sähköttömällä nikkelillä?

Alumiinilla on taipumus kehittää pintaan oksidikalvo, mikä voi haitata materiaalien tarkkaa pinnoittamista. Erilaisilla esikäsittelyprosesseilla ja aktivointivaiheilla voidaan kuitenkin tehdä alumiinista sellainen materiaali, joka soveltuu nikkelin kanssa pinnoitettavaksi sähköttömässä pinnoitusprosessissa.

Seuraavassa on lueteltu edut, joita saadaan käyttämällä alumiinin sähkötöntä nikkelöintiä:

• Tasaisen tasainen pinnoitepaksuus: Jopa monimutkaisessa geometriassa se saa aikaan tasaisen nikkelin paksuuden.
• Parannettu korroosionkestävyys: Nikkeli-fosforipinnoite estää alumiinia syövyttävän ympäristön vaikutuksen.
• Kovuus: Sähkösuojatun nikkelipinnoitteen kovuus voidaan nostaa tasolle, joka on seuraava kova kromi kun se on lämmitetty.
• Sähköä ei tarvita: Tämä edellyttää yksinkertaistettua asennusta ja tiettyjen sovellusten kustannuksia.

Alumiinin nikkelipinnoitusprosessista kiinnostuneet teollisuudenalat käyttävät yleensä sähköttömiä prosesseja niiden vakauden ja ennustettavuuden vuoksi.

Electroless nikkelipinnoitus alumiinin prosessi

Alumiinin nikkelipinnoitus on kemiallinen pinnoitusprosessi, joka vaatii tarkkaa pinnan valmistelua ja hyvin säänneltyä kemiaa, jotta nikkelipinnoite saadaan pitkäikäiseksi. Alumiini muodostaa luonnostaan passivoivan oksidipinnoitteen, ja sen vuoksi on varauduttava siihen, että nikkelipinnoite tarttuu kunnolla. Tätä vaihetta on noudatettava:

1. Puhdistus ja rasvanpoisto

Alumiinikomponentti pestään liinalla öljyjen, pölyn ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi. Tämä tapahtuu yleensä emäksisillä puhdistusaineilla tai ultraäänipuhdistusjärjestelmällä. Pinnan on oltava puhdasta metallia, murrays on oltava vapaa kaikista jäämistä, koska tämä voi häiritä pinnoituksen tarttuvuutta.

2. Pinta on kaiverrettu

Päällystettävä osa voidaan rasvata ja sitten syövyttää emäksisessä liuoksessa (esim. natriumhydroksidissa). Tämä poistaa luonnostaan muodostuneen alumiinioksidikerroksen ja jättää myös hieman karhennetun pinnan, jotta nikkelin mekaaninen kiinnittyminen on parempi.

3. Desmutting

Syövytyksen yhteydessä voi jäädä jäljelle ei-metallisia jäämiä [oksideja ja metallien välisiä aineita], joita kutsutaan myös smutiksi. Tällaisten epäpuhtauksien poistamiseen käytetään typpihappo- tai rikkihappoliuosta, joka jättää alumiinista kemiallisesti puhtaan pinnan.

4. Sinkkihoito

Tämä on erittäin kriittinen vaihe alumiinin sähköttömässä nikkelöinnissä. Alumiinikomponentti liotetaan sinkkiliuokseen, jolloin oksidikalvo korvataan ohuella sinkkikalvolla. Kyseessä on sideaine, joka asetetaan alumiinin ja tulevan nikkelikerroksen väliin sinkkikerroksella. Kaksoissinkitys on yleistä erityisesti suurvirtaisissa sovelluksissa: ensimmäinen sinkkikerros poistetaan ja levitetään uudelleen tartunnan lisäämiseksi.

5. Nickel Strike (valinnainen)

Joskus, kun korkea tarttuvuus on kriittinen, ohut elektrolyyttinen pinnoite (jota kutsutaan myös nikkelipinnoitteeksi) kerrostetaan ennen sähkötöntä pinnoitusliuosta. Tämä sitoo nikkelipinnoitteen vahvemmin sinkkipinnoitetun alumiinipinnan pintaan.

6. Sähkötön nikkelöinti

Komponentti kuumennetaan lämpimässä nikkelikylvyssä (yleensä 85-95 C). Kylvyssä on:

• yleensä nikkelisulfaatti tai nikkeliasetaatti Nikkeli-ionit Nikkeli (useimmiten nikkelisulfaatti tai nikkeliasetaatti)
• Pelkistävät aineet (kuten natriumhypofosfiitti).
• Stabilointiaineet ja kompleksin.g Raaka palmuöljy on luonnostaan triglyseridien, rasvahappojen, fytosterolien ja fytosterolien kompleksi. 
• Raakapalmuöljyn käsittelyssä stabilointiaineiden ja kompleksinmuodostajien on säilytettävä kompleksin eheys.

Kemiallinen reaktio voi käsitellä nikkeli-ioneja ja jättää tasaisen nikkelifosforiseoskerroksen kaikille reikien sisäpinnoille, reunoille ja kuolleisiin kohtiin ilman sähköä.

7. Lämpökäsittely ja pinnoituksen jälkeinen huuhtelu (valinnainen)

Deionisoitua vettä käytetään osan puhdistamiseen pinnoituksen jälkeen. Joihinkin sovelluksiin tehdään sen jälkeen lämpökäsittely (yleensä 300-400 o C 12 tunnin ajan). Tämä vahvistaa nikkelipinnoitetta, jolloin se on kovempi ja kulutusta kestävämpi, koska fosfori saostuu nikkelifosfidiksi.

8. Tarkastus ja laadunvalvonta

Lopuksi pinnoitettu alumiinikomponentti tarkastetaan, ja tähän voi sisältyä:

• Tartunnan testaus
• Paksuuden mittaus
• Yhtenäisyyden mittaaminen visioinnin avulla
• Korroosiotestaus suolasuihkutestillä

Näillä prosesseilla varmistetaan, että nikkelöity alumiini täyttää tarvittavat mekaaniset, sähköiset ja esteettiset vaatimukset.

Mitkä materiaalit ovat nikkelöityjä?

Nikkelipinnoitus on trendikäs tapa parantaa lukuisten materiaalien pintaominaisuuksia. Nikkelipinnoitusta on käytetty eri teollisuudenaloilla parantamaan korroosionkestävyyttä sekä parantamaan komponentin kovuutta ja kulutusominaisuuksia. Kaikki materiaalit eivät kuitenkaan ole hyvin yhteensopivia nikkelipinnoituksen kanssa. Materiaalit, jotka voidaan nikkelipinnoittaa, on jaettu yksityiskohtaisesti, ja ne on luokiteltu ja selitetty mahdollisimman yksinkertaisella tavalla, kuten jäljempänä esitetään.

1. Metallin nikkelöinti

a. Teräs (hiiliteräs, seosteräs, ruostumaton teräs)

Tavallisimmin nikkelöity metalli on teräs. Se on hyvin tarttuvaa ja soveltuu elektrolyyttiseen ja sähköttömään nikkelipinnoitukseen. Nämä teräksen osat saavat etuja, jotka ovat lisääntynyt kulutuskestävyys, ruostesuojaus ja kovuusaltistus pinnalla. Prosessi kulkee yleensä rasvanpoiston, happopuhdistuksen ja aktivoinnin kautta, jotta saavutetaan optimaalinen pinnoitusteho.

b. Alumiini ja alumiiniseokset

Alumiini on myös kevyttä, vahvaa ja oksidinkestävää, vaikka oksidikerros onkin ongelma pinnoitukselle. Alumiinin nikkelipinnoittamiseksi tehokkaasti ja sen tarttumisen varmistamiseksi tehdään erityisiä esikäsittelytoimenpiteitä, kuten sinkitys tai kaksinkertainen sinkitys. Nikkelin sähköpinnoitusta käytetään, koska se pystyy peittämään monimutkaiset muodot tasaisesti, kun kyseessä on alumiinikomponentin pinnoitus.

c. Kupari ja kupariseokset (messinki, pronssi)

Nikkelipinnoitus soveltuu kuparille ja sen seoksille, jotka ovat hyviä alustoja. Ne ovat sähkönjohtavuudeltaan suotuisia, ja ne tarjoavat myös hyvän nikkelikerrosten tarttuvuuden. Tämä tekee niistä koristeellisia ja hyödyllisiä toiminnallisessa käytössä, esimerkiksi LVI-kalusteissa, sähköliittimissä ja soittimissa. Kuparipinnoite Kun pinnoitetaan muovia tai terästä, käytetään yleensä kuparipinnoitetta.

d. Sinkki ja sinkkiseokset

Muottiinvalussa käytetään yleisesti sinkkiä sekä sinkkipohjaista Zamak-seosta. Materiaalit nikkelöidään toisinaan, jotta ne olisivat korroosionkestäviä ja pinnaltaan kestäviä. Ne ovat kuitenkin reaktiivisia ja vaativat pintojensa asianmukaista valmistelua, kuten puhdistusta ja mahdollisen kuparilakkakerroksen päällystämistä (ensimmäisen sidoksen parantamiseksi).

e. Nikkeliseokset

Nikkelipitoiset seokset puolestaan voidaan nikkelöidä, erityisesti silloin, kun tarvitaan erityistä pintaefektiä, kovuuden parantamista tai korroosionkestävyyttä. Nikkeliseosten nikkelipinnoitusta käytetään ilmailu- ja avaruustekniikassa sekä merenkulkualalla, jossa ankarissa ympäristöissä halutaan antaa lisäsuojaa.

f. Titaani

Titaani on erittäin korroosionkestävä metalli, jota käytetään erittäin tärkeillä aloilla, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ja lääketieteessä. Sitä on kuitenkin vaikea levyttää sen luonnostaan passiivisen oksidikerroksen vuoksi. Nikkeli on kerrostettava erityisellä aktivointiprosessilla, johon yleensä liittyy fluoripohjainen syövytys, jotta nikkelin kerrostaminen olisi mahdollista.

g. Magnesium

Magnesium on erittäin reaktiivista ja kevyttä. Nikkelöintiä voidaan käyttää, mutta tällöin siihen liittyy lukuisia esikäsittelykerroksia, kuten pinnan syövytys, sinkitys ja jopa kuparointi. Prosessi on monimutkaisempi, ja se rajoittuu yleensä ilmailu- ja avaruusalan sekä asevoimien erikoissovelluksiin.

2. Nikkelipinnoitus ei-metallisille materiaaleille

Nikkelipinnoitusta käytetään myös ei-johtaviin materiaaleihin, kuten muoveihin ja keramiikkaan; nämä on ensin tehtävä johtaviksi, jotta pinnoitusprosessi voi tapahtua.

a. Muovit (ABS, polykarbonaatti ja nailon)

Jotkin muovit, erityisesti ABS (akryylinitriilibutadieenistyreeni), soveltuvat hyvin nikkelöitäviksi. Se alkaa pinnan syövyttämisellä, sitten herkistämällä ja aktivoimalla se, jotta se raivostuisi johtavaksi muuttumisen kautta. Yleensä käytetään ohutta kuparikerrosta ja sitten nikkelikerrosta. Menetelmä on yleinen kaikkialla autojen viimeistelyssä, kulutuselektroniikassa ja kodinkoneiden viimeistelyssä.

b. Keramiikka

Keramiikka voidaan nikkelöidä erityissovelluksia varten, joihin kuuluvat sähkömagneettinen suojaus, lämmönjohtavuuden lisääminen tai lääketieteelliset sovellukset. Ennen nikkelöintiä keraaminen pinta karhennetaan ja päällystetään useimmiten johtavalla kalvolla.

c. Lasi

Harvoin nikkelipinnoitus voidaan tehdä lasin päälle, yleensä optisten instrumenttien, tieteellisten laitteiden tai koristeeksi. Lasi on ensin päällystettävä johtavalla kalvolla yleensä höyrypinnoitusmenetelmällä, ennen kuin se voidaan niklata.

3. Komposiitin nikkelipinnoitus

a. Hiilikuituvahvisteiset polymeerit (CFRP)

Korkean suorituskyvyn sovellukset, kuten lujuuden ja painon säästäminen, ovat tärkeitä ominaisuuksia, ja siksi niissä käytetään komposiittimateriaaleja, kuten hiilikuituvahvisteisia muoveja. Tällaisten komposiittien niklattuina ne suojaavat kryogeenisiä sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ja lisäävät mekaanista kestävyyttä ja kulumiskestävyyttä. Ennen pinnoitusprosessia pinta on syövytettävä ja sen jälkeen siihen on levitettävä johtava kerros.

4. Huomioitavaa ennen nikkelöintiä

a. Pinnan valmistelu

Hyvän nikkelipinnoituksen aikaansaamiseksi pinnan valmistelu on välttämätöntä. Siihen kuuluu puhdistus, rasvanpoisto, syövytys ja toisinaan sinkitys tai lakkapinnoitus materiaalista riippuen. Pinnan esikäsittelyn ansiosta nikkeli ankkuroituu hyvin ja saa aikaan oikeanlaisen halutun suorituskyvyn.

b. Pinnoitusmenetelmän valinta

• Elektrolyyttinen nikkelipinnoitus - Tämä menetelmä kuluttaa sähkövirtaa ja toimii hyvin johtavien ja muodoiltaan vähemmän monimutkaisten metallien kanssa.
• Sähkösuojaton nikkeli on kemiallinen prosessi, ja se sopii erinomaisesti, kun osat ovat monimutkaisia muotoja tai ei-metallisia.
• On tärkeää valita sopiva menetelmä halutun lopputuloksen saavuttamiseksi.

c. Turvallisuus- ja ympäristökysymykset

Nikkelipinnoitus on vaarallista, koska siinä käytetään joitakin vaarallisia kemikaaleja, joihin on suhtauduttava varovaisesti. Nykyaikaisessa pinnoitusprosessissa on välttämätöntä, että käytössä on asianmukainen ilmanvaihto ja jätteenkäsittelyjärjestelmät ja että noudatetaan ympäristösäädösten (kuten REACH- ja RoHS-asetuksen) vaatimuksia.

5. Yhteenvetotaulukko materiaaleista, jotka voidaan nikkelöidä.

Sähkösuojatut nikkelipinnoitteet

Sähkötön nikkelöinti Sähkötön nikkelöinti on kemiallinen prosessi; nikkelöintiin verrattuna se laskee nikkelin ja joko fosforin tai boorin seoksen alustalle, eikä prosessin käyttämiseen tarvita sähköä. Sähkösuojattujen nikkelipinnoitteiden ominaisuudet voidaan valita säätämällä niitä pinnoituskylvyn fosfori- tai booripitoisuudesta riippuen; korroosionkestävyys, kovuus ja kulutuskestävyys saavutetaan sähkösuojattujen nikkelipintojen avulla. 

1. Vähän fosforia sisältävä sähkötön nikkelipinnoite (2- 5 prosenttia fosforia)

Vähän fosforia sisältävän pinnoitteen kovuus, kulutuskestävyys ja tarttuvuus ovat erittäin korkeat. Alhainen fosforipitoisuus johtaa kiderakenteeseen, joka tekee pinnoitteesta erittäin kovan, kun se levitetään laskeutuneena.

Tärkeimmät ominaisuudet:

• Kovuus jopa 700-750 VHN (ja jopa yli 1000 VHN lämpökäsittelyn jälkeen).
• Soveltuu parhaiten hankaustapauksissa.
• Vähemmän korroosionkestävä kuin korkean fosforipitoisuuden omaava pinnoite.
• Käytetään työkaluissa, muoteissa, muotissa ja autonosissa.

Sovellukset:

• Ruiskuvalumuotit
• Teolliset työkalut
• Hydrauliset sylinterit

2. Keskisuuren fosforin sähkötön nikkelipinnoite (5-9% fosfori)

Tämä on ollut yleisimmin käytetyn nikkelipinnoitteen muoto, ja se tarjoaa kompromissin korroosionkestävyyden ja kovuuden välillä. Se on mikrokiteinen ja sitä voidaan käyttää monissa teollisissa prosesseissa.

Tärkeimmät ominaisuudet:

• Monikäyttöinen ja kustannustehokas.
• Melko suuri kovuus ja riittävä kulutuskestävyys.
• Sopiva suoja kohtalaisen aggressiivisissa olosuhteissa.
• Sopii hyvin tekniikkaan keskittymisen kannalta.

Sovellukset:

• Autoteollisuuden komponentit
• Mekaaniset kiinnikkeet
• Teollisuuskoneet
• Öljykentän työkalut

3. Sähkötön nikkelipinnoite (10-13 prosenttia fosforia)

Korkean fosforipitoisuuden omaavien pinnoitteiden rakenne on amorfinen (siinä ei ole raerajoja), mikä on merkittävä tekijä niiden erinomaisen korroosionkestävyyden kannalta. Pinnoitteilla on erityistä arvoa kemianteollisuuden, merenkulun ja elektroniikan alalla.

Tärkeimmät ominaisuudet:

• Hyvä korroosionkestävyys ja myös hapoille.
• Ei-magneettinen ja tasainen talletus.
• Vähemmän kovaa kuin matalafosforiset tyypit (voidaan kovettaa lämpökäsittelyllä).
• Erittäin sileä läpäisemätön (ei-) huokoinen pinta.

Sovellukset:

• Kemian- ja elintarviketeollisuuden laitteet
• Integroitu piiri, painettu piirilevy (PCB)
• Ilmailu- ja avaruusalan komponentit
• Merenkulun laitteisto

4. Sähkösuojatut nikkeli-booripinnoitteet

Nämä pinnoitteet perustuvat fosforin sijasta booriseokseen. Nikkeli-boorilla on äärimmäinen kovuus jopa ilman lämpökäsittelyä, ja se antaa hyvän kulumis- ja kulutuskestävyyden.

Tärkeimmät ominaisuudet:

• Kovuus on 9501000 VHN.
• Hieno lisäaineena sovelluksissa, joihin liittyy kitkaa, liukumista ja kulumista.
• Ei ole yhtä korroosionkestävä kuin fosforipohjainen pinnoite.
• Voidaan lämpökäsitellä kovemmaksi.

Sovellukset:

• Leikkaustyökalut
• Venttiilin osat
• Holkit ja laakerit Laakerit ja holkit
• Ilmailu- ja avaruusteollisuuden ja puolustuksen komponentit

5. FI + hiukkaset Komposiitti sähköttömät nikkelipinnoitteet

Komposiittipinnoitteet ovat pinnoitteita, jotka koostuvat hiukkasista, kuten PTFE:stä (teflonista), piikarbidista (SiC) tai timantista, jotka on sijoitettu sähköttömään nikkeliin ja jotka antavat sähköttömälle nikkelille sen ominaisuudet.

Suosittuja komposiitteja:

• Nikkeli-PTFE: Se on kuivavoiteluaine, joka vähentää kitkaa ja tarttumista.
• Nikkeli-SiC tai nikkeli-timantti: Parantaa kulutuskestävyyttä ja pinnan kovuutta.

Sovellukset:

• Muotit ja muotit, jotka edellyttävät irrotusominaisuuksia
• Pumpun osat
• Nopeasti pyörivät laitteet

Ilmailu- ja avaruusteollisuuden varaosat

Vertailutaulukko

Alumiinin nikkelöinnin vaikeudet

Niin paljon kuin nikkelipinnoitusalumiinin käyttöön liittyykin paljon etuja, sen soveltamiseen liittyy myös selviä vaikeuksia:

• Oksidikerroksen hallinta: Alumiinin pinnalla oleva oksidikerros on poistettava tehokkaasti, jotta alumiinin pinnoittaminen onnistuu.
• Tartuntaongelmat: Asianmukaisen esikäsittelyn puute voi johtaa hilseilyyn tai tartunnan puutteeseen.
• Kylpyammeen huolto: Kylpyä on seurattava asianmukaisesti ja sitä on lisättävä jatkuvasti, jotta laatu pysyy tasaisena.
• Kustannukset: Se on erittäin tehokas suuressa mittakaavassa, mutta pienissä laitoksissa kemikaalit ja alkuvaiheen perustamiskustannukset voivat olla kohtuuttomat.

Tehokkaasti koulutetut operaattorit ovat välttämättömiä, jotta alumiinin sähkötön nikkelipinnoitusprosessi saataisiin onnistuneesti päätökseen erityisesti korkean tarkkuuden teollisuudessa.

Kovuuden ja suorituskyvyn lämpökäsittely

Jälkipinnoituksen lämpökäsittelyä käytetään yleisesti parantamaan kyseisen materiaalin mekaanisia ominaisuuksia nikkelöity alumiini. Kovuutta ja sisäisiä jännityksiä voidaan vähentää merkittävästi kuumentamalla pinnoitettua komponenttia korkeissa lämpötiloissa (300 400 C).

Lämpökäsitellyn steitsytkehittämättömän nikkelin kovuus on 8001000 Vickersin kovuutta, joten se soveltuu esimerkiksi ruiskuvalumuottien, moottorin osien ja jopa sotilasvarusteiden valmistukseen. 

Kemian osuus nikkelipinnoituksessa

Nikkelipinnoitus on pintakäsittelymenetelmä, jossa sähkövirtaa käytetään levittämään ohut nikkelipeite alustaan. Nikkelin viimeistelyn luonne, kuten kovuus, kirkkaus, korroosionkestävyys ja sitkeys, riippuu pääasiassa pinnoituskylvyssä olevista reagensseista.

1. Nikkelisuola

Nikkeli-ionien pääasialliset aiheuttajat kylvyssä ovat nikkelisuolat. Yleisimmät muodot ovat nikkelisulfaatti, nikkelisulfamaatti ja nikkelikloridi. Kullakin tyypillä on erilainen vaikutus pinnoitukseen, esim. nikkelisulfaatti aiheuttaa alhaisen sisäisen jännityksen, ja sitä käytetään suurimmaksi osaksi tekniikan alalla, kun taas nikkelisulfaatti on varsin käyttökelpoinen koristeellisissa töissä.

2. Puskurit

Boorihapot ja muunlaiset puskurit varmistavat, että kylvyn pH-arvo pysyy 3,5 ja 4,5 välillä. Tasaisen pH:n avulla voidaan saavuttaa tasainen laskeuma ja välttää virheet, kuten reikiintyminen tai palaminen. Kun PH-arvo karkaa käsistä, seurauksena on tylsiä tai hauraita nikkelipintoja.

3. Kirkasteet ja tasoitteet Kirkasteet ja tasoitteet

Kirkastimet ja tasoitteet ovat orgaanisia lisäaineita, jotka saavat pinnoitetun nikkelin näyttämään paremmalta. Ne auttavat saamaan sileän, peilimäisen pinnan pitämällä kiinni pienistä virheistä ja tekemällä pinnasta sileän. Nämä ovat tavanomaisia koristeellisia nikkelipinnoitteita.

4. Kostutusaineet

Kosteutusaineet (joita kutsutaan myös pinta-aktiivisiksi aineiksi) vähentävät pintajännitystä ja estävät kaasukuplia tarttumasta kappaleeseen. Tämä vähentää pintakäsittelyä ja tekee pinnasta tasaisen, erityisesti osissa, joiden muoto on monimutkainen tai joissa on syvennyksiä.

5. Kovuus- ja sitkeyslisäaineet

Tietyt kemialliset lisäaineet voivat lisätä nikkelikerroksen kovuutta, kun taas toiset lisäävät joustavuutta. Esimerkiksi kobolttia lisätään kovettamaan nikkeliä, kun kulumiskestävyys on tärkeää, mutta sulfaattipohjaisia kylpyjä käytetään pitämään se sitkeänä teknisten osien valmistuksessa.

6. Kloridi-ionit

Anodi liuotetaan suurella teholla ja pidetään johtokykyisenä kloridi-ionien avulla, jotka ovat useimmiten nikkelikloridia tai suolahappoa. Liian suuri määrä kloridia voi kuitenkin aiheuttaa pinnoitteeseen jännitystä tai karheaa pintaa.

7. Stressin vähentäjät

Halkeilun/kuoriutumisen estämiseksi kylpyyn lisätään jännitystä lievittäviä aineita. Niitä käytetään vähentämään pinnoitteen sisäisiä jännityksiä, ja ne ovat erittäin hyödyllisiä tarkkuusosissa, joissa mittojen säilyttäminen on tärkeää.

8. Kylpytyyppi, joka vaikuttaa lopullisiin ominaisuuksiin Kylpytyyppi

Kemikaalien sekoitusten erilaiset kemialliset ominaisuudet johtavat erilaisiin nikkelipinnoituskylpyihin. Esimerkkinä voidaan mainita Watts-kylvyt, jotka ovat koristeellisia pinnoitteita, ja sulfamaattikylvyt, joita käytetään mieluiten teknisissä sovelluksissa, koska niissä on matalaa rasitusta aiheuttavat saostumat.

Nikkelipinnoituskylpytyypit ja niiden kemialliset vaikutukset

Electroless Nickel plating alumiinin käyttö

Sähkötön nikkelilevy alumiinilla on niin yleinen teollisuudessa, jossa tarvitaan korkean suorituskyvyn materiaaleja. Tämän prosessin avulla pystymme lisäämään alumiinin korroosionkestävyyttä, kovuutta ja kestävyyttä ja siten nikkelöidyn alumiinin arvoa monissa eri sovelluksissa.

Ilmailu- ja avaruusteollisuus

Alumiini on kevyempää, mutta se ei kuitenkaan aina kestä ilmailuolosuhteita. Alumiinin nikkelipinnoitus parantaa korroosionkestävyyttä ja pinnan kovuutta, joten se soveltuu lentokoneiden valmistukseen, kuten toimilaitteisiin, venttiileihin ja koteloihin.

Autoteollisuus

Nikkelilevystä valmistettuja moottoreita, vaihteistokoteloita, koristeellisia koristeita jne. on erityisesti autoissa, jotka on rakennettu suorituskykyisiksi ja ylellisiksi. Nikkelipinnoite kestää suurta rasitusta sekä kuumuutta, kitkaa ja kulumista.

Elektroniikka ja sähkötekniikka

Alumiini olisi tehtävä johtavaksi ja juotettavaksi pintakäsittelyn avulla. Alumiinin sähkötön nikkelipinnoitus on ratkaisu, koska sillä saadaan aikaan korkealaatuisia johtavia kontakteja, piirilevyjä ja koteloita.

Öljy- ja kaasuteollisuus

Öljy- ja kaasuteollisuudessa työkalut ja komponentit altistuvat korroosiolle ja kovalle kulutukselle. Alumiini voidaan nikkelöidä, jotta saadaan kova korroosionkestävä pinta; tällaisia pintoja on usein venttiileissä, pumpuissa ja porauslaitteissa.

Teollisuuskoneet

Laitteissa on nikkelöityä alumiinia, jonka pitäisi olla kevyttä ja vahvaa. Sitä on myös painorullissa, pneumaattisissa työkaluissa ja koneiden osissa, jotka altistuvat kulumiselle.

Lääketieteellinen laboratorio

Lääkinnällisten laitteiden käyttö on edullista puhtaiden ja huokosettomien pintojen ansiosta. Kirurgiset instrumentit, kuvantamislaitteet ja laboratoriotyökalut voidaan niklata käyttämällä tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä sähkötön nikkelöinti alumiinille: tekniikka tuottaa sileän pinnan ja korkean kestävyyden sterilointikemikaaleja vastaan.

Puolustus ja armeija

Sotilasjärjestelmien komponenttien odotetaan toimivan vaikeissa olosuhteissa. Nikkelilevystä valmistettua alumiinia käytetään kestäviin, kovakäyttöisiin ohjuskomponentteihin, liittimiin sekä kevyisiin panssariosiin.

Ympäristönäkökohdat

Kemialliset prosessit ovat joutuneet tarkastelun kohteeksi, kun teollisuudenalat vaativat entistä enemmän kestävän kehityksen käytäntöjä. Niin pätevä kuin sähkötön nikkelipinnoitusjärjestelmä onkin, se sisältää raskasmetalleja ja fosforiyhdisteitä, joilla voi olla vaikutuksia ympäristöön, jos niitä ei valvota.

Ympäristövaikutusten minimoimiseksi:

• Pinnoituskemikaalit pitäisi neutraloida tai kierrättää.
• Kylvyn käyttöikää olisi pidennettävä suodattamalla ja lisäämällä kemikaaleja.
• Veden täsmällinen käyttö on maksimoitava huuhteluveden talteenottorakenteilla.

Kestävä tarkoittaa sitä, että nikkelilevyn alumiinikapasiteetti täyttää edelleen ympäristönsuojelun nykyaikaiset standardit.

Laadunvalvonta ja tarkastus

Nikkelöidystä alumiinista valmistetun komponentin suorituskyvyn takaamiseksi valmistusprosessia on valvottava tarkasti. Tekniikoihin kuuluvat mm:

• Paksuuden mittaus: Röntgenfluoresenssi tai mikrometrien käyttö pinnoitteiden oikean tason tarkistamiseksi.
• Adheesiotestaus: Liimauslujuus mitataan mekaanisilla veto- tai taivutuskokeilla.
• Pinnan kovuus: Mekaaninen eheys tarkastetaan Vickersin tai Rockwellin kovuuskokein.
• Korroosiotestaus: Siinä käytetään suolasuihkukammioita, joiden tarkoituksena on jäljitellä käytönaikaisia olosuhteita.
• Tällaiset arvioinnit ovat ratkaisevan tärkeitä aloilla, joilla epäonnistumisia ei suvaita lainkaan, esimerkiksi ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ja puolustusteollisuudessa.

Tulevaisuuden suuntaukset nikkelipinnoitus alumiini

Materiaalitieteen ja valmistuksen tulevaisuus ohjaa alumiinin nikkelipinnoituksen tulevaisuutta:

• Nanorakenteiset pinnoitteet: Nanohiukkasten lisääminen nikkelikylpyihin voi parantaa kulumiskestävyyttä ja johtavuutta.
• Hybridipinnoitteet: Sähkösuojatun nikkelin ja PTFE:n (teflon) seos muodostaa tarttumattomia voitelupintoja.
• Automaatio: Itse pinnoitusprosessista on tulossa entistä toistettavampi ja tehokkaampi robotiikan ja älykkään ohjauksen avulla.
• REACH ja RoHS: Uusissa koostumuksissa pyritään minimoimaan haitalliset aineet ja säilyttämään silti sama suorituskyky.

Kaikki nämä edistysaskeleet tähtäävät siihen, että lajike, nimittäin alumiinin sähkötön nikkelipinnoitus, voi olla kilpailukykyinen muuttuvilla markkinoilla.

Päätelmä

Sähkösuojattu nikkelipinnoitus on tehokas keino täydentää alumiinin luontaisia etuja, jolloin sitä voidaan käyttää teollisuuden vaativissa olosuhteissa. Ratkaisemalla tarttuvuuteen, oksidien irtoamiseen ja pinnoitteen tasalaatuisuuteen liittyvät ongelmat on mahdollista tuottaa luotettavasti hyväksyttävä pinnoitus, joka on yhtä laadukas kuin korkealaatuinen nikkelipinnoitus alumiinille.

Ilmailu- ja avaruusteollisuuden elektroniikkaan mahdollisuus nikkelin viimeistelyyn alumiini vaihtoehtoisella stanssittomalla prosessilla asettaa uusia rajoja innovaatiolle ja pitkäikäisyydelle. Teknologia kehittyy jatkuvasti, ja sama koskee myös työkaluja ja menetelmiä, joita käytetään alumiinin sähköettömän nikkelipinnoituksen parantamiseen.

Riippumatta siitä, haluatko parantaa korroosionkestävyyttä, rakentaa kovemman pinnan tai muotoilla toistettavia tuloksia, minkä tahansa yrityksen, joka pyrkii saavuttamaan tuotteen menestyksen pitkällä aikavälillä, tulisi vaatia nikkelöintialumiinin tieteen ja taiteen täydellistämistä.

Usein kysytyt kysymykset

1. Miksi mennä läpi alumiinin sähköttömällä nikkelöinnillä?

Laserkäsitellyn alumiinin, alumiinin sähköttömän nikkelipinnoituksen, tavoitteena on alumiinin pintaominaisuuksien, eli sen korroosion, kovuuden ja kulutuksen torjuntakyvyn, tehokas uudistaminen. Raaka-alumiini on pehmeää ja reaktiivista kemikaaleille, joten nikkelikerros suojaa kerrosta ja pidentää käyttöikää ja kestää kovia olosuhteita, joille tämä osa voi altistua.

2. Onko galvanointi erilainen ja sähkötön nikkelöinti erilainen?

Kyllä. Sähköpinnoitus toimii siten, että nikkeliä kerrostetaan ulkopuolisella sähkövirralla, kun taas alumiinin sähkötön nikkelipinnoitusprosessi perustuu paljon enemmän kemialliseen reaktioon. Tämä johtuu siitä, että sähköttömällä pinnoituksella saadaan tasaisempi pinnoite, erityisesti monimutkaisissa tai epäsäännöllisissä geometrioissa, minkä vuoksi se soveltuu hyvin alumiinista valmistettujen tarkkojen komponenttien valmistukseen.

3. Missä sovelluksessa käytetään nikkelöityä alumiinia?

Nikkelipinnoitettua alumiinia käytetään monilla eri teollisuudenaloilla, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, autoteollisuudessa, elektroniikassa sekä öljy- ja kaasuteollisuudessa. Sen merkittävin arvo on aloilla, joilla kevyitä materiaaleja käytettäessä vaaditaan joko lujuutta tai korroosionkestävyyttä, esimerkiksi polttoainejärjestelmissä, elektronisissa liittimissä ja mekaanisissa koteloissa.