نیکل یک فلز براق سفید است. دارای استحکام مکانیکی بالایی است، نسبتاً سخت است و در دمای معمولی پارامغناطیس است. حتی زمانی که در هوا داغ می شود، فقط به سختی اکسید می شود. با این حال، سطوح صیقلی در معرض اتمسفر به تدریج خورده می شوند.
نیکل به آرامی در هیدروکلریک و همچنین در اسید سولفوریک رقیق حل می شود. اسید نیتریک رقیق به سرعت به نیکل حمله می کند، اما غوطه ور شدن در اسید سولفوریک غلیظ سطح نیکل را غیرفعال می کند، در این حالت به راحتی مورد حمله قرار نمی گیرد.
نیکل ممکن است به صورت یک پوشش براق، نیمه براق یا مات رسوب کند. در حال حاضر اهمیت قابل توجهی بر روی خواص مکانیکی سپرده اعمال می شود.
برای کاربردهای مهندسی، شکل‌پذیری و سختی با تنظیم ترکیب محلول و شرایط عملیاتی از اهمیت زیادی برخوردار است، خواص پوشش را می‌توان برای برآورده کردن نیازهای کاربردهای مختلف تغییر داد. منجر به شکست زودرس پوشش می شود.
پوشش تزئینی
نیکل پرمصرف ترین فلز آبکاری است و بزرگترین کاربرد آن به عنوان یک روکش تزئینی است که در آن نیکل به دنبال کروم براق رسوب می کند. این پوشش، که عموماً به عنوان صفحه کروم براق شناخته می شود، ترکیبی از محافظت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش، تحمل در برابر دماهای بالا و جذابیت تزئینی است که توسط چند سیستم پوششی دیگر وجود دارد. لایه کروم ظاهر پوشش نیکل را حفظ می کند و همچنین ارزش محافظتی سیستم پوشش را بهبود می بخشد. روکش کروم نیکل براق معمول تر است، اما اکنون استفاده قابل توجهی از پوشش های نیکل کروم ساتن انجام می شود.پوشش نیکل ممکن است از محلول های آبکاری نیکل از انواع زیر استفاده شود:1. نیکل براق 2. آلیاژ آهن نیکل براق3. نیکل نیمه براق4. نیکل مات 5. نیکل گردان6. نیکل ساتن توجه داشته باشید، نیکل مشکی که در صفحه 402 در نظر گرفته شده است، ذخایر نیکل واقعی نیست. پوشش های کاربردی نیکل:علاوه بر این کاربردهای تزئینی، آبکاری نیکل الکترولس نیز به طور گسترده در صنعت استفاده می شود.کاربردها شامل ساخت قطعات فرسوده یا ماشین کاری شده است، الکتروفرمینگ گرامافون، ابزار پرس و قالب، روکش صفحات چاپ و تولید انواع الکترو برای صنعت چاپ، تولید مش نیکل ریز و آبکاری طیف وسیعی از قطعات که نیاز به پوشش سخت، مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر خوردگی دارند.رسوب نیکل ممکن است از محلول هایی که قبلا ذکر شد و علاوه بر آن از محلول هایی از انواع زیر اعمال شود:
7. نیکل سولفامات
8. نیکل الکترولس
ضخامت پوشش های نیکل همانطور که در فصل اصول کلی آبکاری، صفحات 279 و 284 نشان داده شد، ضخامت یک پوشش آبکاری شده به چگالی جریان و زمان آبکاری بستگی دارد. در اکثر مقالات، چگالی جریان در سطح بسیار بالا خواهد بود، و در لبه ها بیشتر از سطوح فرورفته است. هرچه شکل قطعه پیچیده‌تر باشد، این تغییرات بیشتر خواهد بود. در طراحی یک جیگ آبکاری، نکته مهم این است که طوری طراحی شود تا چگالی جریان قطعات مختلف کمترین اختلاف را با هم داشته باشند. ضخامت تخمینی پوشش سطح قطعه، از طریق میزان جریان اعمال شده و زمان آبکاری قابل محاسبه است. این مقدار محاسبه شده متوسط در کل سطح قطعات خواهد بود و در برخی نقاط ضخامت بیشتر از مقدار متوسط و در برخی دیگر مانند گودی یا فرورفتگی ها کمتر از مقدار متوسط خواهد بود. جدول زیر زمان مورد نیاز بر حسب دقیقه، برای پوشش ضخامت متوسط نیکل در چگالی جریان های مختلف را نشان می دهد. جدول بر اساس بازده کاتد 94 تا 96 درصد است.
نرخ پوشش، زمان بر حسب دقیقه برای میانگین ضخامت مشخص شده:
|
دانسیته جریان فرآیند amp/dm2 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
|
زمان به دقیقه برای اعمال پوشش یک میکرون |
10.4 |
5.2 |
3.4 |
2.6 |
2.1 |
|
amp/dm2 دانسیته جریان فرآیند |
3 |
3.5 |
4 |
5 |
|
|
زمان به دقیقه برای اعمال پوشش یک میکرون |
1.7 |
1.4 |
1.3 |
1 |
0.85 |
|
amp/dm2 دانسیته جریان فرآیند |
7 |
9 |
|||
|
زمان به دقیقه برای اعمال پوشش یک میکرون |
0.74 |
0.65 |
0.57 |
0.52 |
0.47 |
برای کسب اطلاعات مرجع در مورد مشخصات مورد نیاز و رابطه بین میانگین ضخامت پوشش و حداقل ضخامت مورد نیاز به صفحه 369 مراجعه شود.اکثر مشخصات آبکاری نیازمند حداقل ضخامت معین در سطوح قابل توجه است، به طور کلی مناطقی که می توان با یک توپ 20 میلی متری لمس کرد. به منظور حصول اطمینان از حداقل ضخامت مورد نیاز، لازم است ضخامت متوسطی که بیشتر از حداقل ضخامت مورد نیاز ا ست لحاظ شود. که برای مثال، برای دستیابی به ضخامت 20 میکرون ، محاسبات بر اساس 25 میکرون لحاظ شود و برای اطمینان نمونه های ابکاری شده ضخامت واقعی اعمال شده کنترل و چک شود. بعد از ان زمان آبکاری قطعات برای اطمینان از برآورده شدن نیاز مشخص شده تنظیم گردد.علاوه بر آن باید به تغییرات چگالی جریان بر روی سطح یک قطعه در حال آبکاری، همچنین قطعات مختلف داخل یک جیگ و نیز قطعات شابلن های مختلف در نظر گرفت. ****روش های تعیین ضخامت پوشش نیکل در فصل 29 شرح داده شده است. ***مشخصات مورد نیازویژگیهای مختلف مورد نیاز پوشش‌های تزئینی نیکل کروم، تعیین کننده حداقل ضخامت پوشش مورد نیاز بر روی سطوح خاص می باشد و همچنین آزمایش‌های عملکردی برای تعیین اینکه آیا پوشش از کیفیت رضایت‌بخشی برخوردار است، را مشخص میکند. این تست ها شامل چسبندگی، شکل پذیری، تنش داخلی و مقاومت در برابر خوردگی میباشد. آزمایش‌های مختلفی که ممکن است مشخص شوند، در فصل 29 توضیح داده شده‌اند. کلیات ویژگیهای پوشش به شماره گروه یا طبقه‌بندی کاربردی قطعه مرتبط میباشد تا مشخصات کاربردی مورد نیاز را تامین نماید. زمانیکه که ویژگیهای مورد نیاز قطعه تعریف می شود بایستی در کنار تعریف خواص مورد نیاز ، طبقه بندی گروه پوشش نیز مشخص گردد. استاندارد بریتانیا 1224: 1970 پوشش های آبکاری شده نیکل و کرومضخامت مورد نیاز این مشخصات در زیر آورده شده است.مشخصات چهار شرط خدمات را پوشش می دهد:طبقه بندی سرویس دهی شماره 4-در شرایط خورندگی بسیار شدید در فضای باز طبقه بندی سرویس دهی شماره 3- فضای باز در شرایط عادی. طبقه بندی سرویس دهی شماره 2- در فضای سرپوشیده در فضاهایی که ممکن است متراکم شود، به عنوان مثال آشپزخانه و حمام.طبقه بندی سرویس دهی شماره 1- در فضای سرپوشیده در فضای خشک گرم، به عنوان مثال دفاتر سه نوع پوشش نیکل، یعنی:b - برای پوشش نیکل در شرایط کاملا براق.p - برای نیکل مات یا نیمه براق که نیاز به پرداخت برای براقی کامل دارد، حاوی کمتر از 0.005 درصد گوگرد و دارای کش آمدگی بیشتر از 8 درصد است.****d - برای پوشش نیکل دو لایه یا سه لایه که لایه زیرین آن حاوی کمتر از 005/0 درصد گوگرد و درصد افزایش طول (کشیدگی) بیشتر از 8 درصد و لایه بیرونی حاوی بیش از 04/0 درصد گوگرد است. ضخامت لایه زیرین در پوشش های دولایه نباید کمتر از 60 درصد ضخامت کل نیکل باشد و در پوشش های سه لایه نباید کمتر از 50 درصد کل ضخامت لایه رویی نیکل باشد. یعنی در هر صورت کمتر از 20 درصد کل ضخامت نیکل نباشد. اگر سه لایه وجود داشته باشد، لایه میانی باید حاوی گوگرد بیشتری نسبت به لایه بالایی باشد و نباید از 10 درصد ضخامت کل نیکل تجاوز کند.
جدول بر اساس داده های موجود در B.S. 1224; 1970» که حداقل ضخامت نیکل را بر روی فلزات پایه مختلف با انواع جایگزین پوشش کروم پوشش می دهد. مقادیر ضخامت بر حسب میکرومتر (میکرون) داده می شود -1 میکرومتر (PM) - 0.001 میلی متر - 0.00004 اینچ.
|
Nickel |
Service Condition Number |
||||||||
|
Deposit |
4 |
3 |
2 |
i |
|||||
|
|
r |
f |
mc/mp |
r |
f |
mc/mp |
* |
* |
|
|
Chromium deposit Nickel+Chromium on steel. |
b |
40 |
30 |
20 |
10 |
||||
|
Chromium deposit Nickel+Chromium on steel. |
p |
40 |
— |
30 |
30 |
— |
25 |
20 |
10 |
| Chromium deposit Nickel+Chromium on steel. |
d |
40 |
40 |
30 |
30 |
30 |
25 |
20 |
10 |
|
Copper+ Nickel+ |
b |
_ |
_ |
25x |
30x |
_ |
20x |
lOx |
5z |
|
Chromium on steel (or iron] |
P |
30x |
— |
25x |
25v |
— |
20y |
lOx |
5z |
|
x—Copper—20 pm y—Copper—15 Pm z—Copper—10 Pm |
d |
30x |
30x |
25x |
25y |
25y |
20y |
lOx |
5z |
|
Copper+Nickel+ |
b |
_ |
35 |
35 |
35 |
25 |
25 |
15 |
8 |
|
Chromium on Zinc |
p |
35 |
35 |
25 |
25 |
25 |
20 |
15 |
8 |
|
Alloy. Copper—8 pm. |
d |
35 |
35 |
25 |
25 |
25 |
20 |
15 |
8 |
|
Nickel+Chromium |
b |
_ |
_ |
25 |
20 |
20 |
20 |
10 |
5 |
|
on Copper or Copper |
P |
30 |
— |
25 |
20 |
20 |
20 |
10 |
5 |
|
Alloy. |
d |
30 |
30 |
25 |
20 |
20 |
20 |
10 |
5 |
|
Nickel-f Chromium |
b |
_ |
_ |
_ |
40 |
_ |
30 |
20 |
10 |
|
on Aluminium or |
P |
40 |
— |
30 |
30 |
— |
25 |
20 |
10 |
|
Aluminium Alloy. |
d |
40 |
— |
30 |
30 |
— |
25 |
20 |
10 |
*برای شرایط سرویس شماره 2 و 1، می توان از هر نوع پوشش کروم استفاده کرد به جز اینکه با آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم، کروم بدون ترک مجاز نیست. چهار نوع پوشش کروم براق، یعنی:r - برای کروم معمولی با حداقل ضخامت 0-3 میکرومتر .f - برای کروم بدون ترک از لبه‌های قطعه تا 25 درصد عرض قطعه یا 10 میلی‌متر هر کدام کمتر است، و حداقل ضخامت 0.8 میکرومتر.m or me - برای کروم ریز ترک خورده، داشتن بیش از 250 ترک در هر 10 میلی متر در هر جهت که یک شبکه بسته را در کل سطح قابل توجه تشکیل می دهد، که با یکی از روش های ارائه شده در ضمیمه E تعیین می شود، و دارای حداقل یک ضخامت 0.3 میکرومتر *. (با بسیاری از فرآیندها، ضخامت قابل ملاحظه ای بیشتر، تقریباً 0.8 میکرومتر ، برای دستیابی به الگوی ترک لازم مورد نیاز است.)
mp - برای کروم ریز متخلخل، حاوی حداقل 10000 ترک در 100 میلی‌متر مربع زمانی که با روش ارائه شده در پیوست E.2 تعیین می‌شود و دارای حداقل ضخامت 0.3 pm است. منافذ باید با چشم غیرمسلح نامرئی باشند.ممکن است پس از یک دوره کارکرد در مورد پوشش کروم mp و mp با ضخامت 0.3 pm مقداری درخشندگی از بین برود که در برخی از کاربردها غیرقابل قبول است. این تمایل را می توان با افزایش میزان ضخامت پوشش کروم تا 0.5 pm استفاده شده است که در این صورت نامگذاری های اصلاح شده باید به شرح زیر باشد:
Cr me (0.5)
Cr mp (0.5)
الگوی ترک مشخص شده در حداقل ضخامت کروم 0.3 pm را می توان با رسوب کروم بر روی یک لایه نیکل تحت تنش کششی به دست آورد. کاربر ممکن است شماره شرایط سرویس را مشخص کند و به پلیتر اجازه دهد تا انواع رسوبات نیکل و کروم مورد استفاده را انتخاب کند یا شماره طبقه بندی پوشش خاص مورد نیاز را ارائه دهد.مشخصات و توصیه های ISOمشخصات و توصیه های ISO توسط سازمان بین المللی استاندارد صادر شده است. تا سال 1971 نتایج ISO به عنوان توصیه های ISO و با پیشوند حرف R منتشر می شد. در ژانویه 1972 ISO شروع به صدور استانداردهای بین المللی کرد. به دلایل عملی، به هر دو نوع اسناد معمولاً استانداردها گفته می شود. پیش بینی می شود که در آینده استانداردهای ملی بر اساس استانداردهای صادر شده توسط سازمان بین المللی باشد.ضخامت نیکل مورد نیاز برای مشخصات زیر در جدول زیر آورده شده است. شماره‌های شرایط سرویس و انواع ذخایر نیکل و کروم مشخص شده برای استاندارد بریتانیا 1224 در صفحه 369 فهرست شده‌اند. استاندارد بین المللی ISO 1456: 1974پوشش های آبکاری شده نیکل به علاوه کروم.استاندارد بین المللی ISO 1457: 1974پوشش های آبکاری شده مس به اضافه نیکل به علاوه کروم روی آهن یا فولاد.جدول بر اساس داده های مندرج در مشخصات ISO 1456 و 1457، حداقل ضخامت نیکل را برای رسوب گذاری بر روی فلزات پایه مختلف با انواع جایگزین پوشش رویی کروم نشان می دهد.مقادیر ضخامت بر حسب میکرومتر (میکرون) داده می شود -1 میکرومتر (pm) = 0.001 میلی متر ^ 0.00004 اینچ.
|
Deposit |
Service Condition Number |
1 |
|||||||
|
Chromium deposit |
r |
f |
mc/mp |
r |
f |
mc/mp |
* |
* |
|
|
ISO 1456 Nickel -‘-Chromium |
b |
40 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|||
|
on steel. |
P |
40 |
|
30 |
30 |
|
-5 |
20 |
10 |
|
d |
40 |
40 |
30 |
30 |
30 |
25 |
20 |
10 |
|
|
ISO 1457 Copper —Nickel + |
b |
25x |
30x |
20x |
lOx |
5z |
|||
|
Chromium on steel (or iron) |
P |
30x |
— |
25x |
25y |
__ |
20y |
lOx |
5z |
|
d |
30x |
30x |
25x |
25y |
25v |
20y |
lOx |
5z |
|
|
x—Copper—20 pm y—Copper—15 pm z—Copper—10 pm |
|||||||||
|
ISO 1456 |
|||||||||
|
Copper + N ickel + |
b |
— |
35 |
35 |
35 |
25 |
25 |
15 |
8 |
|
Chromium on Zinc |
P |
35 |
35 |
25 |
25 |
25 |
20 |
15 |
8 |
|
Alloy. |
d |
35 |
35 |
25 |
25 |
25 |
20 |
15 |
8 |
|
Copper—8 pm. |
|||||||||
|
ISO 1456 |
|||||||||
|
N ickel + Chromium |
b |
— |
— |
25 |
20 |
20 |
20 |
10 |
5 |
|
on Copper or Copper |
P |
30 |
— |
25 |
20 |
20 |
20 |
10 |
5 |
|
Alloy. |
d |
30 |
30 |
25 |
20 |
20 |
20 |
10 |
5 |
* برای شرایط سرویس شماره 2 و 1 می توان از هر نوع پوشش کروم استفاده کرد.استاندارد بریتانیا 4601: 1970 پوشش های آبکاری شده نیکل به علاوه کروم روی مواد پلاستیکیشرایط سرویس مانند B.S.1224 است (لطفاً به صفحه 369 مراجعه کنید)، با حرف A یا B نشان دهنده شرایط دمایی است که باید در آزمایش چرخه حرارتی استفاده شود.الف - محدودیت دمایی 80 درجه سانتیگراد و دمای اتاق.ب - محدودیت دمایی -40 درجه سانتیگراد و 80 درجه سانتیگراد.نوع شرایط دمایی که احتمالاً پوشش در حین کار با آن مواجه می شود، آزمایش چرخه حرارتی را تعیین می کند که قطعه پوشش داده شده در معرض آن قرار می گیرد.جدول بر اساس داده های موجود در B.S. 4601: 1970، حداقل ضخامت نیکل را برای رسوب روی پلاستیک با انواع جایگزین روکش کروم می دهد.مقادیر ضخامت بر حسب میکرومتر (میکرون) داده می شود -1 میکرومتر (pm) = 0.001 میلی متر - 0.00004 اینچ.
|
Nickel |
Service Condition Number |
||||||
|
Deposit |
4A or 4B |
3A or 3B |
2AorB |
lAorB |
|||
|
Chromium deposit |
r | f j mc/mp |
r |
f |
mc/mp |
* |
• |
|
|
Nickel +Chromium |
b |
Thicknesses and types |
15 |
15 |
12 |
8 |
5 |
|
on plastics. |
P |
of coatings thicker |
15 |
15 |
12 |
8 |
5 |
|
d |
than those specified for Service Conditions No. 3A or 3B to be agreed between purchaser and supplier. |
15 |
15 |
12 |
8 |
5 |
|
* برای شرایط سرویس شماره 2 و I می توان از هر نوع پوشش کروم استفاده کرد. استاندارد بریتانیا 3382: 1965 پوشش آبکاری شده بر روی اجزای رزوه ایقسمت 3: نیکل یا نیکل به اضافه کروم روی اجزای فولادی.قسمت 4: نیکل یا نیکل به اضافه کروم روی مس و اجزای آلیاژ مس (از جمله برنج).این مشخصات مربوط به اجزای رزوه‌دار است و ضخامت رسوبی که باید اعمال شود با قطر رزوه پیچ مطابق جدول زیر مرتبط است. ضخامت پوشش نیکل
|
Millimetre dimensions |
Inch dimensions |
||||||
|
Basic major diameter of screw thread |
Batch average thickness |
Basic major diameter of screw thread |
Batch average thickness |
||||
|
Over |
Up to and including |
Minimum |
Maximum |
Over |
Up to and including |
Minimum |
Maximum |
|
mm |
mm |
mm |
mm |
in |
in |
in |
in |
|
1.52 |
3.20 |
0.0038 |
0.0051 |
0.060 |
0.126 |
0.000 15 |
0.000 20 |
|
3.20 |
6.35 |
0.0051 |
0.0064 |
0.126 |
0.250 |
0.000 20 |
0.000 25 |
|
6.35 |
12.70 |
0.0064 |
0.0076 |
0.250 |
0.500 |
0.000 25 |
0.000 30 |
|
12.70 |
19.05 |
0.0076 |
0.0089 |
0.500 |
0.750 |
0.000 30 |
0.000 35 |
تجهیزات آبکاری برای محلول های آبکاری نیکلنوع تجهیزات مورد استفاده برای آبکاری رک در فصل 7، صفحات 107 تا 142 توضیح داده شده است. برای تولید در مقیاس بزرگ معمولاً از تجهیزات آبکاری خودکار استفاده می شود که در آن اجزاء به طور خودکار از طریق مراحل پیش تصفیه، آبکاری و پس آبکاری مختلف منتقل می شوند. تجهیزات بارل به طور گسترده ای برای آبکاری نیکل براق قطعات کوچک استفاده می شود. برای این منظور در حال حاضر استفاده از بارل های آبکاری افقی غوطه ور مانند واحدهای Electrominik و Glydo همانطور که در صفحات 143 تا 154 توضیح داده شده است، معمول است.***
ویرایش تا تاریخ 20/02/02انجام شده
***مخازن
برای جلوگیری از احتمال آلودگی فلزی محلول، از تجهیزات لاستیکی یا پلاستیکی استفاده می شود. علاوه بر این، ضروری است که لاستیک از درجه تایید شده، یعنی Vulcron باشد. در برخی از لاستیک ها احتمال آلودگی محلول توسط شتاب دهنده ها و پرکننده های موجود در مخلوط لاستیک وجود دارد. به عنوان یک اقدام احتیاطی اضافی، تجهیزات جدید با روکش لاستیکی باید با اسید رقیق داغ همانطور که در صفحه 160 توضیح داده شده قبل از استفاده درمان شوند.
مخزن دارای اتصالات آند و کاتد لازم به داشتن منبع جریان مستقیم ولتاژ پایین است. با راه‌حل‌هایی که با سرعت 3.0 تا 6.5 آمپر بر dm2 (30 تا 60 آمپر/ft2) کار می‌کنند، یک منبع 8 ولتی به طور کلی کافی است. برای بارل آبکاری، عملیات با چگالی جریان بالا و در مخازن بسیار بزرگ ممکن است یکسوساز 12 یا 16 ولتی لازم باشد.محلول‌های آبکاری نیکل براق معمولاً در دمای 50 تا 55 درجه سانتیگراد (120 تا 130 درجه فارنهایت) کار می‌کنند و گرمایش محلول ممکن است با استفاده از کویل بخار تیتانیوم، مبدل حرارتی در سیستم گردش محلول، سیلیس یا تیتانیوم فراهم شود. بخاری‌های غوطه‌وری محفظه‌ای، یک سیم‌پیچ بخار نیکل در محفظه گرمایش، یا یک روکش آب گرم‌شده با گاز.در مواردی که از کویل های بخار تیتانیوم استفاده می شود، اقدامات احتیاطی شرح داده شده در صفحه 161 هنگام تمیز کردن مخزن لاستیکی با اسید باید رعایت شود.با کویل بخار نیکل، احتمال آندی شدن آن و حل شدن آن در محلول آبکاری وجود دارد. برای جلوگیری از این اثر سیم پیچ از طریق یک مقاومت متغیر به کاتد متصل می شود. این مقاومت به قدری تنظیم می شود که خوردگی سیم پیچ نیکل به حداقل می رسد و در شرایط عملیاتی معمولی میزان بسیار کمی از نیکل رسوب می کند. فیلتراسیون مداوم محلول آبکاری برای اطمینان از اینکه رسوبات درخشان به دست آمده عاری از زبری هستند ضروری است. موضوع فیلتراسیون در صفحات 195 تا 206 مورد بحث قرار گرفته است. تجهیزات فیلتراسیون تحت فشار نیز برای تصفیه محلول آبکاری با موادی مانند کربن فعال استفاده می شود.
