Powłoka galwaniczna z czarnego niklu jest jak czarna magia! Proces ten przekształca metalową część w dobrze wyglądający, trwały produkt. Jak wiadomo, ludzie lubią bardziej unikalne i wydajne produkty, dlatego powstają nowe technologie. Powlekanie galwaniczne czarnym niklem jest jedną z najbardziej zaawansowanych technologii, jakie kiedykolwiek widziałeś. Niniejszy artykuł omawia głównie tę technologię i proces jej wytwarzania.
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.
Czym jest galwanizacja czarnym niklem?
Powłoka galwaniczna z czarnego niklu 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.
Technika ta polega na zanurzeniu metalowego elementu w roztworze czarnego niklu. Następnie stosuje się prąd elektryczny. Gdy elektrony przechodzą przez katodę lub podłoże, przyłączają jony niklu, aby się z nim połączyć. W ten sposób jony niklu osadzają się na powierzchni podłoża, tworząc warstwę czarnego niklu. Szczegółowy proces produkcji znajduje się w dalszych sekcjach.
Galwanizacja czarnym niklem jest technologią premium w wykańczaniu powierzchni. Generalnie oferuje wiele korzyści, z których jedną jest odporność na korozję. Ze względu na swoje zalety, części niklowane galwanicznie na czarno są szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu. W przemyśle samochodowym można znaleźć wiele części i akcesoriów samochodowych, które są niklowane na czarno. Podobne zastosowania można zaobserwować w elektronice, modzie i biżuterii, wystroju wnętrz i architekturze.
Zalety galwanizacji czarnym niklem
Powlekanie galwaniczne czarnym niklem oferuje zazwyczaj wiele korzyści. Ta najwyższej jakości technologia poprawia wygląd i trwałość metalowych przedmiotów. Oto kilka kluczowych zalet powlekania galwanicznego czarnym niklem.
Estetyka
Jednym z głównych powodów, dla których ludzie preferują czarne niklowanie, jest jego uderzający wygląd. Głębokie, bogate czarne wykończenie nadaje wysokiej jakości wygląd każdej metalowej części. Ludzie lubią używać go w modzie, biżuterii i częściach samochodowych. Gładka i błyszcząca powierzchnia tworzy elegancki i nowoczesny wygląd.
Odporność na rdzę
Powłoka galwaniczna z czarnego niklu jest również odporna na rdzę, co ma zasadnicze znaczenie w przypadku bardziej podatnych na rdzę części metalowych. Technika ta ma kluczowe znaczenie w przypadku części metalowych używanych w środowisku morskim lub narażonych na wilgoć.
Długa żywotność
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.
Niskie koszty utrzymania
Metalowe części z czarną powłoką galwaniczną niklu wymagają bardzo niewielkiej konserwacji. Jak wiadomo, zapewniają one odporność na korozję, zużycie i rozdarcie. Ponieważ mają dłuższą żywotność, wymagają również niewielkiej konserwacji. Można je czyścić po prostu przecierając miękką szmatką. Niskie koszty utrzymania oszczędzają zarówno czas, jak i wysiłek.
Jak działa galwanizacja czarnym niklem?
Powlekanie galwaniczne czarnym niklem jest praktycznie prostym i szybkim procesem. Wszystko, co musisz zrobić, to postępować zgodnie z odpowiednimi instrukcjami. Prawidłowe przestrzeganie tych instrukcji jest kluczowe z kilku powodów. Po pierwsze, pozwala uzyskać najlepszą jakość powłoki. Po drugie, pozwala uniknąć kosztownych błędów. Po trzecie, pozwala uzyskać spójne wyniki. Po czwarte, eliminuje takie problemy jak łuszczenie się i nierówne powłoki.
Co więcej, bezpieczeństwo jest tu zawsze kluczowe. Należy nosić sprzęt ochronny, taki jak rękawice i okulary ochronne. Prawidłowe obchodzenie się z chemikaliami i sprzętem zmniejsza ryzyko. Ogólnie rzecz biorąc, dokładne instrukcje sprawiają, że proces jest bardziej wydajny.
Krok #1 Wybór odpowiedniego materiału i techniki
Należy prawidłowo zebrać wszystkie elementy niezbędne do przeprowadzenia procesu. Najpierw należy wybrać odpowiednie podłoże. Jak wiadomo, galwanizacja czarnym niklem działa na każdym metalu i jego stopach. Jednak powszechnymi metalami są aluminium, stal, mosiądz, miedź i tytan.
Możesz samodzielnie wybrać dowolny kształt, ale musisz znać prawidłową powierzchnię. Im większa powierzchnia, tym więcej czasu potrzeba na wykonanie powłoki galwanicznej z czarnego niklu. Następnie należy zebrać następujące narzędzia i sprzęt do tego procesu. Mając wszystko gotowe, można wykonać zadanie szybciej i bardziej efektywnie.
1. A urządzenie polerujące is optional. If you want an excellent mirror-like finish, you can get this item. It mainly smooths the substrate’s surface.
2. Mydło/proszek odtłuszczający może pomóc w dokładnym wyczyszczeniu podłoża. Wybierając proszek odtłuszczający, należy sprawdzić jego kompatybilność z materiałem podłoża.
3. Woda destylowana jest niezbędny głównie do płukania, które może być konieczne kilka razy w trakcie procesu.
4. Zazwyczaj potrzebne są dwa oddzielne zbiorniki: zbiornik odtłuszczający i zbiornik galwaniczny z czarnym niklem.
5. A plastikowa łyżka 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. Mały szczelina płyty anodowej jest niezbędna w procesie galwanizacji czarnym niklem.
7. Do części katodowej potrzebne będą rura miedziana. Należy pamiętać, że miedziana rura zostanie umieszczona na górze zbiornika. Podłoże można podłączyć do miedzianej rury za pomocą miedzianego przewodu. Generalnie będzie to potrzebne dla wygody.
8. An pompa mieszająca zazwyczaj pomaga utrzymać roztwór galwaniczny w ruchu. Będzie to potrzebne do uzyskania jednolitej powłoki niklowej.
9. Na koniec będziesz potrzebować zasilacz prądu stałegoserce galwanizacji czarnym niklem.
Krok #2 Polerowanie w celu uzyskania jasnej powłoki galwanicznej
Podłoże można wypolerować, aby uzyskać jasne i gładkie wykończenie. Polerowanie zazwyczaj usuwa niedoskonałości i zapewnia czystość podłoża. W tym celu można użyć różnych maszyn do polerowania lub ręcznie szorować. Oba sposoby są dopuszczalne, o ile uzyskasz dobry wynik. Korzystanie z maszyny zazwyczaj przyspiesza proces i czyni go bardziej efektywnym.
Krok #3 Czyszczenie podłoża w odpowiedniej temperaturze
Gdy podłoże będzie gotowe, przygotuj zbiornik do czyszczenia. Napełnij go gorącą wodą. Pamiętaj, że temperatura procesu powinna wynosić 170 stopni Celsjusza. Teraz dodaj odpowiednią ilość mydła lub proszku odtłuszczającego. Dokładnie wymieszaj, aby te chemikalia rozpuściły się w wodzie. Taka mieszanka zazwyczaj pomaga usunąć olej i zanieczyszczenia.
Można również użyć innych metod czyszczenia, takich jak czyszczenie chemiczne lub ultradźwiękowe. Jeśli chodzi o chemikalia, w tym przypadku można użyć silnych zasad lub kwasów do rozpuszczenia zanieczyszczeń.
Prawidłowe czyszczenie podłoża zapewnia lepszą przyczepność podczas galwanizacji czarnego niklu. Podczas procesu czyszczenia należy zawsze delikatnie obchodzić się z podłożem. Nie używaj środków ściernych ani agresywnych chemikaliów, które mogą uszkodzić podłoże.
Krok #4 Płukanie w wodzie destylowanej
Płukanie jest zwykle konieczne do usunięcia środków czyszczących. Zasadniczo zapewnia to brak zanieczyszczeń 100%.
Dokładnie wypłukać podłoże. W tym przypadku należy użyć wody destylowanej. Należy pamiętać, że zwykła woda może pozostawiać osady mineralne, które mogą powodować zanieczyszczenie. Ostatecznie może to wpłynąć na jakość powlekania. Dlatego generalnie nie zalecamy stosowania zwykłej wody.
Krok #5 Obliczanie całkowitej powierzchni i czasu powlekania
Ten krok jest najważniejszą częścią galwanizacji niklu na czarno. Na podstawie wymagań należy obliczyć odpowiedni czas galwanizacji. FYI: właściwy czas galwanizacji zapewnia odpowiednią grubość powłoki niklowej.
Obliczymy na przykład grubość poszycia i podłoża. Możesz wykonać podobne kroki, aby znaleźć swoje.
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 Obliczanie gęstości i masy niklowania
Najpierw obliczamy gęstość niklowania, czyli pole powierzchni x grubość niklowania. Gęstość niklowania = 20 cm x 10 cm x 0,0015 cm = 0,3 cm3.
Po drugie, obliczamy całkowitą masę niklu. Jak wiadomo, gęstość niklu wynosi 8,9 g na cm3 lub 58,71 g/mol. W 0,3 cm3 potrzebujemy więc 2,67 g niklu. Jeśli przeliczymy to na mol, otrzymamy 2,67g/58,71 = 0,055mol.
#2 Obliczanie natężenia prądu i napięcia dla zasilacza
Najpierw obliczamy całkowity amperaż wymagany dla naszego procesu. Aby to zrobić, potrzebujemy powierzchni płyty anodowej. Na przykład, płyta anodowa o wymiarach 5 cm x 5 cm może dać 0,3 A/cm2. Tak więc 25 cm2 może dać 0,3 x 25 cm2 = 7,5A lub 7,5C/s. Rozważ frakcję, która redukuje nikiel. Zwykle jest to 75%, co daje 5,625A.
Po drugie, obliczamy napięcie potrzebne do galwanizacji czarnego niklu. Nasze standardowe równanie to V = IR = 5,625 x 0,4 = 2,25 V.
#3 Obliczanie czasu galwanizacji czarnym niklem
Oblicz całkowitą liczbę elektronów potrzebnych do galwanizacji. Zazwyczaj jon niklu potrzebuje dwóch elektronów. Dlatego całkowita liczba moli potrzebna do galwanizacji wynosi 0,055 x 2 = 0,11 mola.
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.
Tak więc amperomierz potrzebny do procesu wynosi 5,625 A, napięcie zasilania prądem stałym wynosi 2,25 V, a czas galwanizacji wynosi 31,45 s.
Krok #6 Przygotowanie roztworu galwanicznego czarnego niklu
Najpierw umieść plastikowe wiadro lub zbiornik do galwanizacji w bezpiecznym miejscu. Następnie dodaj wodę destylowaną. Rozmiar wiadra i ilość płynu można określić na podstawie liczby części i grubości powłoki.
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.
Gdy mieszanina będzie gotowa, umieść miedzianą rurę na wsporniku lub zbiorniku galwanicznym. Teraz umieść płytkę anodową po jednej stronie wiadra. Upewnij się, że płytka jest idealnie zanurzona w roztworze. Przymocuj podłoże do miedzianego drutu i podłącz go do miedzianej rury. Ostrożnie zanurz podłoże w roztworze.
Podłącz zasilacz prądu stałego do wiadra. Podłącz przewód ujemny (-) do miedzianej rurki, a przewód dodatni (+) do płytki anodowej. Ustaw parametry na napięcie 2,25 V i natężenie 5,625 A. Należy pamiętać, że te wartości parametrów dotyczą tylko płytki, którą wzięliśmy jako przykład. Dla swojej części należy najpierw obliczyć napięcie, natężenie i czas, a następnie odpowiednio ustawić te parametry. Więcej informacji można znaleźć w kroku #5.
Następnie należy zapewnić odpowiednie mieszanie podczas powlekania galwanicznego czarnym niklem. Mieszanie zapewnia spójną powłokę galwaniczną na metalowej części. Umieść pompę mieszającą w dowolnym rogu wiadra.
Krok #7 Powłoka galwaniczna z czarnego niklu
Gdy wszystko będzie gotowe, uruchom zasilanie. Zauważysz pojawiające się bąbelki, co oznacza, że proces już się rozpoczął. Teraz należy odczekać 31,45 minut dla naszych przykładowych części. Czas może się różnić w zależności od powierzchni i rozmiaru anody.
Należy stale monitorować proces. Zauważysz, że twoja metalowa część stopniowo nabiera czarnego koloru. Po obliczonym czasie zobaczysz magię! Twoja metalowa część całkowicie zmieniła się w czarną, idealnie wykończoną część.
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.
Krok #8 Płukanie w wodzie destylowanej
Po raz kolejny należy przepłukać metalową część. Zanurz galwanizowany element w wodzie destylowanej. Następnie dokładnie wymieszaj, aby usunąć wszystkie chemikalia. Powtórz płukanie, aby upewnić się, że wszystkie pozostałości zostały całkowicie usunięte. Teraz bardzo ostrożnie osusz przedmiot czystą i miękką szmatką.
Krok #9 Dodatkowa ochrona powierzchni w razie potrzeby
W razie potrzeby można również zapewnić dodatkową ochronę. W tym przypadku można wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe i przeznaczenie. W razie potrzeby można zastosować uszczelniacze lub lakiery. Postępuj zgodnie z instrukcjami dla każdego dodatkowego procesu.
Jakie metale można pokrywać galwanicznie niklem?
Galwanizacja czarnym niklem jest procesem wszechstronnym. Oznacza to, że można stosować tę technikę na dowolnym przewodzącym metalu. Możesz wybrać metale w zależności od potrzeb projektu i nadać im zadziwiający wygląd premium. Poniższa tabela wyszczególnia metale, które można pokrywać galwanicznie czarnym niklem. Można tam również znaleźć kilka przykładów.
|
Metal |
Opis |
Przykładowe produkty |
|
Stal |
Dobra wytrzymałość i trwałość |
Części samochodowe, narzędzia i elementy złączne |
|
Miedź |
Doskonała przewodność elektryczna i cieplna |
Złącza, płytki drukowane, instalacje hydrauliczne |
|
Mosiądz |
Stop miedzi i cynku, znany z przedmiotów dekoracyjnych |
Instrumenty muzyczne, sprzęt dekoracyjny |
|
Aluminium |
Lekkość i odporność na korozję |
Ramy rowerowe, części samolotów, materiały opakowaniowe |
|
Cynk |
Może tworzyć silne wiązanie z niklem, głównie w celu zapewnienia odporności na korozję. |
Sprzęt, śruby, nakrętki, części odlewane ciśnieniowo |
|
Żelazo |
Mocne i trwałe, ale bardziej podatne na rdzę |
Części maszyn, materiały budowlane |
Niklowanie bezprądowe a niklowanie elektrolityczne: Jaka jest różnica?
Zarówno bezprądowe, jak i galwaniczne procesy czarnego niklu są popularne w nowoczesnych gałęziach przemysłu. Każda technika ma swoje unikalne zalety i ograniczenia. W tej sekcji poznasz niektóre z ich istotnych różnic. W przyszłości porównanie to może pomóc w wyborze odpowiedniej metody dla danego projektu.
Galwanizacja bezprądowa a galwanizacja czarnego niklu: Typ procesu
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.
Z drugiej strony, galwanizacja wykorzystuje prąd elektryczny do osadzania niklu. W poprzedniej sekcji dowiedzieliśmy się, jak działa galwanizacja czarnego niklu. Gdy prąd przepływa przez ogniwo, jony niklu stopniowo gromadzą się po stronie katody i tworzą osad na metalowej części. W ten sposób galwanizacja czarnym niklem działa na metale.
Galwanizacja a powlekanie bezprądowe: Typ podłoża
Bezprądowe czarne niklowanie działa zarówno na podłożach przewodzących, jak i nieprzewodzących, które mogą być metalami lub niemetalami. Metale nieprzewodzące wymagają jednak wstępnej obróbki.
Dla kontrastu, galwanizacja Czarny nikiel działa tylko na materiałach przewodzących, głównie metalach. Typowe metale stosowane w tym przypadku to stal, miedź, mosiądz i aluminium. W przypadku galwanizacji metale te nie wymagają żadnej obróbki wstępnej. Należy je jednak oczyścić i wypolerować w razie potrzeby.
Niklowanie bezprądowe a elektrolityczne: Kontrola grubości
Bezprądowe czarne niklowanie zapewnia jednolitą grubość. Kontrola grubości niklowania jest ograniczona.
Z drugiej strony, galwanizacja czarnym niklem jest tutaj najlepsza. Grubość powłoki niklowej można kontrolować w dowolny sposób. W kroku #5 dowiedziałeś się, jak obliczyć czas galwanizacji, aby uzyskać pożądaną grubość powłoki. Na podstawie uzyskanego wyniku można ustawić napięcie i natężenie prądu zasilacza i odczekać obliczony czas. Ostatecznie można uzyskać żądaną grubość.
Bezprądowe a galwaniczne powlekanie czarnym niklem: Koszt energii
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.
Z drugiej strony, galwanizacja czarnym niklem wymaga zasilania, aby uruchomić proces. Jak wiadomo, proces ten wymaga prądu elektrycznego o natężeniu 0,3 A/cm2. Tak więc, obliczając cały proces, można zauważyć znaczny koszt energii.
Niklowanie bezprądowe a niklowanie elektrolityczne: Złożoność konfiguracji
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.
Z drugiej strony, proces niklowania galwanicznego na czarno wymaga konfiguracji elektrycznej. Musisz ostrożnie umieścić części anody i katody, co wymaga stosunkowo złożonej konfiguracji. Ponownie, musisz obliczyć dokładne napięcie i wymagany amper. Dla początkujących może to być więc kłopotliwy proces. Galwanizacja czarnym niklem jest jednak procesem precyzyjnym i kontrolowanym.
Często zadawane pytania
Czy czarny nikiel przewodzi prąd?
Tak, czarna powłoka niklowa jest wysoce przewodząca. Zazwyczaj zapewnia powierzchnię o wysokiej przewodności i jest równomiernie powlekany na złożonych kształtach. Z tego powodu czarny nikiel jest używany w wielu zastosowaniach elektronicznych. Powłoka ta zmniejsza jednak współczynnik odbicia; dlatego jest czarna.
Jaka jest różnica między niklowaniem a czarnym niklowaniem?
Niklowanie ma zazwyczaj błyszczący, srebrzysty wygląd. Z drugiej strony, czarne niklowanie ma ciemny, czarny odcień na powierzchni. Czasami wykończenie z czarnego niklu zachowuje odblaskową, lustrzaną jakość. Ten wysokiej jakości wygląd jest szczególnie odpowiedni dla telewizorów, czajników i tosterów. Różnica polega jedynie na ich estetycznym wyglądzie.
Jaka jest twardość czarnej powłoki niklowej?
Czarny nikiel galwaniczny ma zazwyczaj twardość około 54 do 56 RC. Ten poziom twardości jest odpowiedni dla odporności na zużycie. Z tego powodu części galwanizowane czarnym niklem są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu. Można je znaleźć w samochodach, elektronice i przemyśle dekoracyjnym.
Czy czarny nikiel rdzewieje?
Powłoka galwaniczna z czarnego niklu jest wysoce odporna na korozję. Jest nawet trwalszy niż inne rodzaje wykończeń. Jego powłoka ochronna utrzymuje błyszczący wygląd przez dłuższy czas. W przeciwieństwie do innych wykończeń, czarny nikiel galwaniczny jest mniej podatny na odciski palców. Poza tym, jest również łatwe w utrzymaniu.
Jaka jest najtwardsza powłoka galwaniczna?
Najtwardszą powłoką galwaniczną jest chromowanie. Proces ten tworzy bardzo grubą i twardą powierzchnię. Większość zastosowań przemysłowych wykorzystuje chromowanie części metalowych. Poprawia ono odporność na zużycie i pomaga zmniejszyć tarcie.
Jakie są wady niklowania?
Niklowanie ma kilka ograniczeń. Jednym z głównych powodów jest to, że proces ten dotyczy tylko materiałów przewodzących. Poza tym, koszt czarnego niklu może być wyższy niż tradycyjnego niklowania.
Podsumowanie
Galwanizacja czarnym niklem jest popularnym rodzajem galwanizacji. Proces ten tworzy warstwę czarnego niklu na powierzchni podłoża. Ta warstwa czarnego niklu nadaje unikalny, wysokiej jakości wygląd. Poza tym jest odporna na korozję i wytrzymuje zużycie.
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.
Możesz być zdezorientowany, jeśli chodzi o bezprądowe i galwaniczne nakładanie czarnego niklu. Cóż, są to dwa różne procesy. Jeden z nich wymaga energii elektrycznej, podczas gdy drugi nie; dlatego stosuje się elektrolity i elektrolit. Katalizator pomaga głównie w reakcjach chemicznych w procesie bezprądowego wytwarzania czarnego niklu.
Przejdź do Czarne anodyzowane aluminium Jeśli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami.