Elettrodeposizione di nichel nero è come una magia nera! Il processo trasforma un pezzo di metallo in un prodotto bello e resistente. Come sapete, le persone amano prodotti più unici ed efficienti, per cui nascono sempre nuove tecnologie. La galvanoplastica al nichel nero è una delle tecnologie più avanzate che abbiate mai visto. Questo articolo tratta principalmente di questa tecnologia e del suo processo di realizzazione.
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.
Che cos'è la nichelatura nera?
Elettrodeposizione di nichel nero 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.
Questa tecnica immerge innanzitutto l'oggetto metallico in una soluzione di nichel nero. Quindi applica una corrente elettrica. Quando gli elettroni passano attraverso il catodo o il substrato, attaccano gli ioni di nichel per combinarsi con esso. In questo modo, gli ioni di nichel si depositano sulla superficie del substrato, formando uno strato di nichel nero. Il processo di produzione dettagliato è riportato nelle sezioni successive.
La nichelatura nera è una tecnologia di punta nella finitura delle superfici. Offre generalmente molti vantaggi, uno dei quali è la resistenza alla corrosione. Grazie ai suoi vantaggi, i componenti in nichel galvanico nero sono ampiamente utilizzati in molti settori. Nell'industria automobilistica, si possono trovare molti componenti e accessori per auto placcati in nichel nero. Applicazioni simili si possono osservare nell'elettronica, nella moda e nella gioielleria, nell'arredamento e nell'architettura.
Vantaggi della nichelatura nera
La nichelatura nera offre molti vantaggi. Questa tecnologia premium migliora l'aspetto e la durata degli oggetti metallici. Ecco alcuni dei principali vantaggi della nichelatura nera.
Estetica
Uno dei motivi principali per cui si preferisce la nichelatura nera è il suo aspetto sorprendente. La finitura nera profonda e ricca conferisce un aspetto eccellente a qualsiasi parte metallica. Si usa volentieri nella moda, nella gioielleria e nelle parti di automobili. La superficie liscia e lucida crea un look elegante e moderno.
Resistenza alla ruggine
La nichelatura nera resiste anche alla ruggine, essenziale per le parti metalliche più soggette alla ruggine. Questa tecnica è fondamentale per le parti metalliche utilizzate in mare o esposte all'umidità.
Lunga durata
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.
Manutenzione ridotta
Le parti metalliche con nichel galvanico nero richiedono una manutenzione molto ridotta. Come è noto, offrono resistenza alla corrosione, all'usura e alla lacerazione. Poiché hanno una durata maggiore, richiedono anche una manutenzione ridotta. Per pulirli è sufficiente passare un panno morbido. La manutenzione ridotta consente di risparmiare tempo e fatica.
Come funziona la nichelatura nera?
La galvanizzazione del nichel nero è praticamente un processo semplice e veloce. È sufficiente seguire le istruzioni corrette. Seguire correttamente le istruzioni è fondamentale per diversi motivi. In primo luogo, consente di ottenere la migliore qualità del rivestimento. In secondo luogo, evita in modo significativo errori costosi. In terzo luogo, si possono ottenere risultati costanti. In quarto luogo, si eliminano problemi come il peeling e il rivestimento non uniforme.
Inoltre, la sicurezza è sempre fondamentale. Indossate dispositivi di sicurezza, come guanti e occhiali. A titolo informativo, la corretta manipolazione dei prodotti chimici e delle attrezzature riduce i rischi. In generale, istruzioni precise rendono il processo più efficiente.
Fase #1 Scelta del materiale e della tecnica giusta
Raccogliere correttamente tutti gli elementi necessari per il processo. Innanzitutto, selezionare il substrato corretto. Come è noto, la nichelatura nera funziona su qualsiasi metallo e sulle sue leghe. Tuttavia, i metalli più comuni sono alluminio, acciaio, ottone, rame e titanio.
È possibile scegliere autonomamente qualsiasi forma, ma è necessario conoscere la superficie corretta. Maggiore è la superficie, maggiore è il tempo necessario per completare la galvanizzazione del nichel nero. Quindi, raccogliete i seguenti strumenti e attrezzature per il processo. Con tutto ciò che è pronto, è possibile completare il lavoro in modo più rapido ed efficace.
1. A dispositivo di lucidatura is optional. If you want an excellent mirror-like finish, you can get this item. It mainly smooths the substrate’s surface.
2. Polvere di sapone/sgrassante possono aiutarvi a pulire a fondo il substrato. Nella scelta della polvere sgrassante, verificare la compatibilità con il materiale del substrato.
3. Acqua distillata è necessario soprattutto per il risciacquo, che può essere effettuato più volte durante il processo.
4. In genere sono necessari due serbatoi separati: una vasca di sgrassaggio e una vasca per la galvanizzazione del nichel nero.
5. A cucchiaio di plastica 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. Un piccolo fessura della piastra anodica è indispensabile per il processo di galvanizzazione del nichel nero.
7. Per la parte catodica sono necessari un tubo di rame. Il tubo di rame deve essere posizionato sopra la vasca. È possibile collegare il substrato al tubo di rame con un filo di rame. In genere ne avrete bisogno per comodità.
8. Un pompa di agitazione In genere aiuta a mantenere in movimento la soluzione di placcatura. È necessario per ottenere un rivestimento uniforme di nichel.
9. Infine, è necessario un alimentatore CC, il cuore della galvanizzazione del nichel nero.
Fase #2 Lucidatura per finitura placcata lucida
È possibile lucidare il substrato per ottenere una finitura brillante e liscia. La lucidatura rimuove le imperfezioni e garantisce la pulizia del substrato. A tale scopo si possono usare diverse macchine lucidatrici o si può anche strofinare manualmente. Entrambi i metodi sono accettabili, purché si ottenga un buon risultato. L'uso della macchina rende il processo più rapido ed efficace.
Fase #3 Pulizia del substrato a una temperatura appropriata
Una volta che il substrato è pronto, preparare la vasca di pulizia. Riempitela con acqua calda. Ricordate che la temperatura del processo deve essere di 170 gradi Celsius. A questo punto, aggiungete una quantità adeguata di sapone o di polvere sgrassante. Mescolare accuratamente per consentire a queste sostanze chimiche di sciogliersi nell'acqua. Questa miscela aiuta a rimuovere l'olio e i contaminanti.
È possibile utilizzare anche altri metodi di pulizia, come la pulizia chimica o a ultrasuoni. Per quanto riguarda i prodotti chimici, in questo caso è possibile utilizzare basi o acidi forti per sciogliere le impurità.
Una corretta pulizia del substrato garantisce una migliore adesione per la galvanizzazione del nichel nero. Maneggiare sempre il substrato con delicatezza durante il processo di pulizia. Non utilizzare prodotti chimici abrasivi o aggressivi che potrebbero danneggiare il substrato.
Fase #4 Risciacquo in acqua distillata
Il risciacquo è in genere necessario per rimuovere gli agenti detergenti. In genere garantisce l'assenza di contaminazione 100%.
Sciacquare accuratamente il substrato. In questo caso, utilizzare acqua distillata. Si noti che l'acqua normale può lasciare depositi minerali che possono causare contaminazione. Ciò può compromettere la qualità della placcatura. Per questo motivo, in genere non consigliamo l'acqua normale.
Fase #5 Calcolo dell'area superficiale totale e del tempo di placcatura
Questa fase è la parte più importante della galvanizzazione del nichel nero. In base alle vostre esigenze, dovete calcolare il tempo di galvanizzazione adeguato. Per vostra informazione: un tempo di galvanizzazione adeguato crea lo spessore appropriato per la nichelatura.
Calcoleremo, ad esempio, lo spessore della placcatura e il substrato. Potete seguire la stessa procedura per scoprire il vostro.
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 Calcolo della densità e del peso della nichelatura
Per prima cosa, calcoliamo la densità della nichelatura, che è data dalla superficie x lo spessore della nichelatura. La densità della nichelatura = 20 cm x 10 cm x 0,0015 cm = 0,3 cm3.
In secondo luogo, calcoliamo la massa totale del nichel. Come sapete, la densità del nichel è di 8,9 g per cm3 o 58,71 g/mol. Quindi, in 0,3 cm3, abbiamo bisogno di 2,67 g di nichel. Se lo convertiamo in mol, otteniamo 2,67g/58,71 = 0,055mol.
#2 Calcolo degli Ampere e della tensione per l'alimentazione elettrica
Innanzitutto, calcoliamo gli ampere totali necessari per il nostro processo. A tal fine, abbiamo bisogno della superficie della piastra anodica. Ad esempio, una piastra anodica di 5 x 5 cm può fornire 0,3A/cm2. Quindi, una piastra di 25 cm2 può fornire 0,3 x 25 cm2 = 7,5A o 7,5C/s. Consideriamo la frazione che riduce il nichel. Normalmente è 75%, che fornisce 5,625A.
In secondo luogo, calcoliamo la tensione necessaria per la galvanizzazione del nichel nero. La nostra equazione standard è V = IR = 5,625 x 0,4 = 2,25V.
#3 Calcolo del tempo di galvanizzazione del nichel nero
Calcolare la mole totale di elettroni necessari per la placcatura. In genere, uno ione di nichel ha bisogno di due elettroni. Pertanto, la mole totale per la galvanizzazione è 0,055 x 2 = 0,11 mole.
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.
Quindi, l'ampere necessario per il processo è di 5,625A, la tensione dell'alimentatore CC è di 2,25V e il tempo di galvanizzazione è di 31,45s.
Fase #6 Preparazione della soluzione galvanica di nichel nero
Per prima cosa, collocare il secchio di plastica o la vasca di placcatura in un luogo sicuro. Quindi, aggiungere l'acqua distillata. È possibile decidere le dimensioni del secchio e la quantità di liquido in base al numero di pezzi e allo spessore della placcatura.
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.
Una volta che la miscela è pronta, posizionare il tubo di rame sulla staffa o sulla vasca di placcatura. A questo punto, posizionare la piastra anodica su un lato del secchio. Assicurarsi che la piastra sia perfettamente immersa nella soluzione. Collegare il substrato a un filo di rame e collegarlo al tubo di rame. Immergere con cura il substrato nella soluzione.
Prendere l'alimentatore CC vicino al secchio. Collegare il filo negativo (-) al tubo di rame e il filo positivo (+) alla piastra anodica. Impostare i parametri per la tensione di 2,25 V e l'ampere di 5,625A. Si noti che questi valori dei parametri sono solo per la piastra presa come esempio. Per la vostra parte, calcolate prima la tensione, l'ampere e il tempo e poi impostate questi parametri di conseguenza. Per ulteriori informazioni, consultare il passo #5.
Successivamente, è necessario garantire un'agitazione adeguata per la galvanizzazione del nichel nero. L'agitazione assicura una placcatura uniforme sul pezzo metallico. Posizionare la pompa di agitazione in un angolo qualsiasi del secchio.
Fase #7 Elettrodeposizione di nichel nero
Una volta che tutto è pronto, avviare l'alimentazione. Si noterà la comparsa di bolle, il che significa che il processo è già iniziato. Attendere ora 31,45 minuti per i nostri pezzi di esempio. Il tempo può variare in base alla superficie e alle dimensioni della placcatura anodica.
Monitorare costantemente il processo. Si osserverà che la parte metallica diventa gradualmente di colore nero. Dopo il tempo calcolato, vedrete la magia! Il vostro pezzo di metallo si è completamente trasformato in un pezzo nero, perfettamente rifinito.
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.
Fase #8 Risciacquo in acqua distillata
Anche in questo caso è necessario risciacquare la parte metallica. Immergere l'oggetto placcato in acqua distillata. Quindi, agitare accuratamente per rimuovere tutte le sostanze chimiche. Ripetete il risciacquo per assicurarvi che ogni residuo sia completamente eliminato. A questo punto, asciugate con cura l'articolo con un panno pulito e morbido.
Fase #9 Protezione aggiuntiva della superficie, se necessaria
Se necessario, è possibile fornire una protezione aggiuntiva. In questo caso, si può pensare ai fattori ambientali e all'uso previsto. Se necessario, si possono applicare sigillanti o lacche. Seguire le istruzioni per ogni processo aggiuntivo.
Quali metalli possono essere galvanizzati con il nichel?
La nichelatura nera è un processo versatile. Ciò significa che è possibile utilizzare questa tecnica su qualsiasi metallo conduttore. Potete scegliere i metalli in base alle esigenze del vostro progetto e conferire loro un sorprendente aspetto premium. La tabella seguente illustra i metalli che possono essere galvanizzati con il nichel nero. Vi si possono trovare anche alcuni esempi.
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Metallo |
Descrizione |
Prodotti di esempio |
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Acciaio |
Ottimo per la resistenza e la durata |
Parti di ricambio per auto, strumenti e dispositivi di fissaggio |
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Rame |
Eccellente conducibilità elettrica e termica |
Connettori, schede di circuito, impianti idraulici |
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Ottone |
Una lega di rame e zinco, nota per gli oggetti decorativi. |
Strumenti musicali, hardware decorativo |
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Alluminio |
Leggero e resistente alla corrosione |
Telai di biciclette, parti di aeromobili, materiali da imballaggio |
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Zinco |
Può formare un forte legame con il nichel, utilizzato principalmente per la resistenza alla corrosione. |
Hardware, bulloni, dadi, parti pressofuse |
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Ferro |
Forte e durevole, ma più incline alla ruggine |
Parti di macchinari, materiali da costruzione |
Nichelatura elettrolitica e nichelatura elettrolitica: Qual è la differenza?
Entrambi i processi di nichel nero, elettrolitico e galvanico, sono molto diffusi nelle industrie moderne. Ciascuna tecnica presenta vantaggi e limiti unici. In questa sezione, conoscerete alcune delle loro differenze significative. In futuro, questo confronto potrà aiutarvi a scegliere il metodo corretto per il vostro progetto.
Placcatura elettrolitica vs placcatura elettrolitica del nichel nero: Tipo di processo
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.
La galvanoplastica, invece, utilizza la corrente elettrica per depositare il nichel. Nella sezione precedente abbiamo appreso come funziona la galvanotecnica del nichel nero. Quando la corrente passa attraverso la cella, gli ioni di nichel si raccolgono gradualmente sul lato del catodo e creano un deposito sulla parte metallica. Ecco come funziona la nichelatura nera sui metalli.
Placcatura elettrolitica vs placcatura elettrolitica: Tipo di substrato
La nichelatura nera elettrolitica funziona sia su substrati conduttivi che non conduttivi, che possono essere metalli o non metalli. Tuttavia, i metalli non conduttivi necessitano di un pretrattamento.
Al contrario, galvanotecnica Il nichel nero funziona solo su materiali conduttivi, principalmente metalli. I metalli tipici utilizzati in questo caso sono acciaio, rame, ottone e alluminio. Nella galvanica, questi metalli non necessitano di alcun pretrattamento. Tuttavia, è necessario pulirli e lucidarli se necessario.
Nichelatura elettrolitica vs nichelatura elettrolitica: Controllo dello spessore
La nichelatura nera elettrolitica offre uno spessore uniforme. Il controllo dello spessore della nichelatura è limitato.
D'altra parte, la nichelatura nera è la migliore. È possibile controllare lo spessore della nichelatura in qualsiasi modo si desideri. Nella fase #5, avete imparato a calcolare il tempo di placcatura per ottenere lo spessore di deposito desiderato. In base al risultato ottenuto, è possibile impostare la tensione e gli ampere dell'alimentatore e attendere il tempo calcolato. Alla fine, si può ottenere lo spessore desiderato.
Nichel nero per elettrodeposizione vs. nichel nero per elettrodeposizione: Costo energetico
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.
D'altra parte, la galvanizzazione del nichel nero richiede un'alimentazione elettrica per eseguire il processo. Come è noto, per il processo sono necessari 0,3A/cm2 di corrente elettrica. Quindi, calcolando l'intero processo, si scopre un costo energetico significativo.
Nichelatura elettrolitica vs nichelatura elettrolitica: Complessità dell'impostazione
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.
D'altra parte, il processo di nichelatura nera richiede una configurazione elettrica. È necessario posizionare con cura le parti anodiche e catodiche, il che richiede una configurazione relativamente complessa. Inoltre, è necessario calcolare l'esatta tensione e gli ampere necessari. Quindi, per i principianti, potrebbe essere un processo problematico. Tuttavia, la nichelatura nera è un processo preciso e controllato.
Domande frequenti
La nichelatura nera è conduttiva?
Sì, la nichelatura nera è altamente conduttiva. In genere fornisce una superficie altamente conduttiva e viene placcata uniformemente su forme complesse. Per questo motivo, la nichelatura nera è utilizzata in molte applicazioni elettroniche. Tuttavia, questa placcatura riduce la riflettività e quindi è nera.
Qual è la differenza tra nichelatura e nichelatura nera?
La nichelatura ha in genere un aspetto lucido e argenteo. La nichelatura nera, invece, ha una tonalità scura e nera sulla superficie. A volte, la finitura in nichel nero mantiene una qualità riflettente, simile allo specchio. Questo aspetto pregiato è particolarmente adatto a televisori, bollitori e tostapane. La differenza sta solo nell'estetica.
Qual è la durezza della nichelatura nera?
La nichelatura nera ha una durezza di circa 54 - 56 RC. Questo livello di durezza è adatto a resistere all'usura. Per questo motivo, i componenti in nichel nero sono utilizzati in diversi settori industriali. È possibile trovarne l'impiego nelle automobili, nell'elettronica e nell'industria decorativa.
Il nichel nero arrugginisce?
La nichelatura nera è altamente resistente alla corrosione. È ancora più durevole di altri tipi di finiture. Il suo rivestimento protettivo mantiene un aspetto brillante per un lungo periodo. A differenza di altre finiture, la nichelatura nera è meno incline a mostrare le impronte digitali. Inoltre, è facile da mantenere.
Qual è la placcatura più dura?
La galvanica più dura è la cromatura o cromatura. Il processo crea una superficie molto spessa e dura. La maggior parte delle applicazioni industriali utilizza la cromatura per le parti metalliche. Migliora la resistenza all'usura e contribuisce a ridurre l'attrito.
Quali sono gli svantaggi della nichelatura?
La nichelatura presenta alcune limitazioni. Uno dei motivi principali è che il processo è riservato ai materiali conduttivi. Inoltre, il costo del nichel nero può essere superiore a quello della nichelatura tradizionale.
Sintesi
La nichelatura nera è un tipo di galvanizzazione molto diffuso. Il processo crea uno strato di nichel nero sulla superficie del substrato. Questo strato di nichel nero conferisce un aspetto unico e pregiato. Inoltre, è resistente alla corrosione e all'usura.
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.
Potreste confondervi tra nichel nero elettrolitico e galvanico. Si tratta di due processi diversi. Uno ha bisogno di elettricità, mentre l'altro non ne ha bisogno; quindi, si usano elettrolisi ed elettrolita. Nel processo di nichel nero elettrolitico, un catalizzatore contribuisce principalmente alle reazioni chimiche.
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