I. Panoramica teorica La placcatura chimica, nota anche come "placcatura autocatalitica", è un processo che non si basa su una corrente elettrica esterna. Al contrario, utilizza gli agenti riducenti presenti nella soluzione di placcatura per effettuare una reazione di ossidoriduzione. Questo processo, a sua volta, porta alla deposizione continua di ioni metallici sulla superficie del metallo, facilitata [...]
La placcatura chimica, nota anche come "placcatura autocatalitica", è un processo che non si basa su una corrente elettrica esterna.
Utilizza invece gli agenti riducenti presenti nella soluzione di placcatura per effettuare una reazione di ossidoriduzione.
Questo processo, a sua volta, porta alla continua deposizione di ioni metallici sulla superficie del metallo, facilitata dall'effetto catalitico della superficie.
Poiché la placcatura chimica avviene solo su materiali con proprietà autocatalitiche, i metodi che derivano i rivestimenti metallici da reazioni di spostamento o altre reazioni chimiche, non reazioni di riduzione autocatalitica, non sono definiti placcatura chimica.
La placcatura chimica è una tecnica che, basandosi sul principio delle reazioni di ossidoriduzione, utilizza forti agenti riducenti in una soluzione contenente ioni metallici per ridurre gli ioni a metallo e depositarli su varie superfici di materiali, formando uno strato denso di placcatura.
Le soluzioni più comuni utilizzate per la placcatura chimica includono argento, nichel, rame, cobalto, nichel fosforo e nichel boro fosforo.
La nichelatura chimica prevede l'utilizzo di un agente riducente per ridurre gli ioni di nichel nella soluzione e depositarli su una superficie cataliticamente attiva.
Nella nichelatura chimica possono essere utilizzati diversi agenti riducenti, ma il processo industriale più comunemente utilizzato impiega l'ipofosfito di sodio come agente riducente.
I meccanismi di reazione ampiamente accettati sono la "teoria dell'idrogeno atomico" e la "teoria dell'idruro".
La placcatura chimica è un nuovo metallo trattamento della superficie tecnologia. La sua semplicità, l'efficienza energetica e il rispetto dell'ambiente hanno attirato sempre più l'attenzione. L'applicazione della placcatura chimica è ampia e fornisce strati d'oro uniformi con buone caratteristiche decorative.
Migliora la resistenza alla corrosione e la durata dei prodotti in termini di prestazioni protettive ed eleva la resistenza all'usura, conducibilità elettricae lubrificazione e altre funzionalità specializzate dei pezzi lavorati, diventando così una tendenza in crescita nelle tecnologie di trattamento delle superfici a livello globale.
La tecnologia di placcatura chimica facilita il deposito di metallo attraverso reazioni di ossidoriduzione controllabili sotto l'effetto catalizzatore del metallo.
Rispetto alla galvanotecnica, la placcatura chimica offre vantaggi quali il rivestimento uniforme, i fori di spillo minimi, l'assenza di alimentazione a corrente continua, la possibilità di depositare su non conduttori e alcune proprietà speciali.
Inoltre, grazie alla riduzione degli scarichi, al minore inquinamento ambientale e all'economicità, la placcatura chimica sta gradualmente sostituendo la galvanica in molti settori, diventando un sistema ecologico. tecnica di trattamento della superficie.
Attualmente è ampiamente utilizzato in vari settori, tra cui l'elettronica, la produzione di valvole, i macchinari, la petrolchimica, l'industria automobilistica e aerospaziale.
L'applicazione della tecnologia di nichelatura chimica nell'industria della microelettronica è in rapida crescita.
Secondo quanto riportato, Xerox Corporation ha adottato la tecnologia di placcatura chimica selettiva in lega di nichel-fosforo nel processo di planarizzazione per il riempimento delle interconnessioni e dei fori passanti nei chip multistrato per circuiti integrati di dimensioni ultra-grandi. I loro prodotti hanno superato i test di resistenza al taglio, alla trazione, ai cicli ad alta e bassa temperatura e a varie prestazioni elettriche.
Queste pratiche indicano che l'applicazione della tecnologia di nichelatura chimica migliora gli aspetti tecnici ed economici della produzione microelettronica e aumenta l'affidabilità del prodotto.
| Composizione della soluzione di placcatura e condizioni di processo | Contenuto |
| Solfato di nichel (NiSO4-7H2O) /g- L-1 | 26 |
| Ipofosfito di sodio (NaH2OP2-H2O) /g- L-1 | 28 |
| Acetato di sodio (CH3COONa) /g- L-1 | 10 |
| Acido propionico (CH3CH2COOH) /g- L-1 | 2 |
| Acido lattico (C3H6O3) /g- L-1 | 33 |
| Sulfa /mg.L-1 | 4 |
| Valore del pH | 4.5 |
| Temperatura /℃ | 85 |
| Velocità di deposizione /μm-h-1 |
La stabilità della soluzione di nichelatura chimica viene misurata con il metodo dell'ebollizione. Duecento millilitri di soluzione vengono fatti bollire su una stufa elettrica. Dopo un certo periodo di ebollizione, si valuta la decomposizione della soluzione.
Se non si verifica alcuna decomposizione dopo 30 minuti di ebollizione, ciò indica una buona stabilità della soluzione.
In caso contrario, la stabilità della soluzione è scarsa. La temperatura iniziale di placcatura della soluzione è di 60℃. La superficie placcata ha una luminosità di livello tre (semi-luminosa). L'adesione della placcatura è buona, con una resistenza alla corrosione di 30~180 anni e una porosità di 16 cm².
Dopo il trattamento con il metodo della precipitazione chimica, l'acqua filtrata è incolore. Aumentare gradualmente la temperatura della soluzione di placcatura partendo da un punto più basso.
Una volta riscaldato a una certa temperatura, un campione di ferro preparato viene immerso nella soluzione di placcatura. Se si verifica una reazione (le bolle traboccano), significa che la reazione chimica di placcatura è iniziata a quella temperatura, che è la temperatura iniziale di placcatura.
In questo progetto, la temperatura di riscaldamento è suddivisa in cinque livelli: 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ e 90℃.
I pezzi in acciaio e rame sono lucido con carta vetrata per rimuovere gli ossidi superficiali e altre impurità.
Preparazione del campione Lucidatura meccanica - Sgrassaggio con solventi organici - Sgrassaggio chimico - Lavaggio con acqua calda - Lavaggio con acqua fredda - Attivazione - Lavaggio con acqua fredda - Lavaggio con acqua deionizzata - Nichelatura chimica - Lavaggio con acqua - Essiccazione ad aria
Prestazioni di placcatura:
L'ispezione visiva dello strato galvanico sulle parti metalliche è il metodo più semplice e comunemente utilizzato. I pezzi placcati che non superano l'ispezione visiva non devono essere sottoposti a ulteriori test. Le ispezioni vengono effettuate visivamente e, in base all'aspetto, i pezzi placcati possono essere classificati come accettabili, difettosi o di scarto.
I difetti superficiali includono buchi, chiazze, brufoli, vesciche, sbucciature, spargimenti, ombre, macchie, bruciature, aree scure, depositi dendritici e spugnosi e aree che dovrebbero essere rivestite ma non lo sono.
Test dei difetti di superficie del rivestimento
Tipi e caratteristiche dei difetti: La superficie di placcatura non deve presentare difetti quali fori di spillo, screziature, sbucciature, bolle, macchie, brufoli, ombre, aree appannate, bruciature, dendriti e rivestimenti spugnosi. Durante i test, questi devono essere rigorosamente differenziati. Di seguito viene fornita una breve introduzione alle loro caratteristiche per la valutazione visiva.
Test di porosità del rivestimento
Test di resistenza alla corrosione della placcatura
Raccogliere il liquido di scarto → Riscaldare → Aggiungere idrossido di sodio 15% fino a quando il pH del liquido di scarto è compreso tra 10 e 12 → Agitare e mantenere la temperatura per 1 ora → Aggiungere il precipitante → Filtrare → Raffreddare a 50 gradi Celsius, quindi utilizzare acido solforico diluito per regolare il pH della soluzione a 8,0 → Aggiungere Ca(ClO)2 in polvere (il rapporto tra Ca(ClO)2 e P totale è 3,5:1,0) → Agitare per 2 ore → Aggiungere la quantità appropriata di precipitante → Precipitare e filtrare.
La precipitazione chimica è un metodo comune per il trattamento delle acque reflue contenenti metalli pesanti. Quando il pH del liquido di invecchiamento viene regolato a un valore superiore a 8 utilizzando soda caustica, calce o carbonato di sodio, il Ni(OH)2 può formarsi. Dopo la decantazione, il residuo può essere separato, raggiungendo lo scopo di rimuovere il nichel dal liquido di invecchiamento.
Inoltre, il solfuro di ferro, lo xantato di amido giallo insolubile (ISX) e altri possono essere utilizzati come precipitanti per il trattamento delle acque reflue di nichel. La ricerca di cui sopra è solitamente rivolta al trattamento delle acque reflue di nichel con una concentrazione di nichel inferiore a 500/mg L-1.
Il fosforo presente nel liquido di invecchiamento della nichelatura elettrolitica può essere trattato con il metodo della precipitazione per ossidazione chimica, ovvero si utilizzano ossidanti come il permanganato di potassio e il perossido di idrogeno per distruggere il complesso di cromo nella soluzione di nichelatura e ossidare l'ipofosfito e altri elementi in fosfato.
Successivamente, il sale di fosfato viene fatto precipitare con un precipitante per ridurre il fosforo totale scaricato nelle acque reflue. Il trattamento delle acque reflue con nichel e fosforo mediante precipitazione chimica produce una grande quantità di residui.
Se non vengono gestiti correttamente, causano un inquinamento secondario. Attualmente non esiste un metodo migliore per trattare i residui, se non quello di seppellirli.
1. Luminosità del rivestimento
Rispetto al nichel galvanico giallo chiaro, la maggior parte delle placcature in nichel chimico sono di colore bianco argenteo, con un'eccellente resistenza allo scolorimento e la luminosità può essere mantenuta più a lungo.
Per la placcatura elettrolitica al nichel-fosforo, la luminosità del rivestimento aumenta con l'aumentare del contenuto di fosforo.
Dopo aver aggiunto una certa quantità di brillantante alla soluzione di placcatura elettrolitica, la riflettività del rivestimento può raggiungere più di 80%. Studi recenti dimostrano che la luminosità della lega nichel-rame-fosforo è buona e ha una maggiore resistenza allo scolorimento.
2. Durezza del rivestimento
La durezza del cromo duro galvanizzato è di 960HV. La sua durezza diminuisce drasticamente quando viene riscaldata. La durezza di uno strato di nichel placcato chimicamente, dopo essere stato trattato termicamente a 400°C per 1 ora, può raggiungere 1100HV.
Inoltre, la durezza del rivestimento varia di poco da temperatura ambiente a 400°C.
Pertanto, il nichel placcato chimicamente è un rivestimento resistente al calore, adatto all'uso in condizioni in cui l'attrito genera calore, mentre il cromo duro galvanizzato può essere utilizzato solo a temperatura ambiente.
3. Resistenza all'usura
Per i rivestimenti a medio-alto contenuto di fosforo, dopo un'adeguata trattamento termicoI rivestimenti in lega di nichel-fosforo hanno buone proprietà autolubrificanti. I rivestimenti a basso contenuto di fosforo hanno una durezza superiore.
Tuttavia, i test di resistenza all'usura mostrano che la resistenza all'usura dei rivestimenti ad alto tenore di fosforo è superiore a quella dei rivestimenti in lega a basso tenore di fosforo.
Per migliorare la resistenza all'usura dei rivestimenti di nichel-fosforo, sono stati utilizzati rivestimenti altamente duri. tungsteno (W) viene aggiunto al rivestimento di nichel-fosforo per formare un rivestimento in lega ternaria, che migliora notevolmente la resistenza all'usura.
4. Resistenza alla corrosione
Il nichel placcato chimicamente presenta una struttura amorfa uniforme. Non presenta difetti quali confini di grano, dislocazioni e difetti di impilamento. Ogni substrato è densamente legato, il che rende difficile per i mezzi corrosivi passare attraverso l'interfaccia di legame per corrodere il metallo del substrato, con conseguente migliore resistenza alla corrosione rispetto alla cromatura.
Inoltre, il nichel placcato chimicamente è quasi inattaccabile dalla corrosione dell'acqua di mare, dell'acqua salata e dell'acqua dolce. La sua resistenza alla corrosione in HCL e acido solforico è migliore di quella dell'acciaio inossidabile e può resistere alla corrosione di vari mezzi, come la soda caustica ad alta concentrazione, il solfuro di idrogeno, l'acido lattico e altri ancora.
5. Saldabilità
La principale applicazione del nichel placcato chimicamente nell'industria elettronica è quella dei dispositivi discreti. Ciò richiede non solo che il rivestimento abbia una buona resistenza all'usura, alla corrosione e ai contatti elettrici, ma anche una buona saldabilità.
Ad esempio, il saldabilità dell'alluminio I dissipatori di calore nei generatori sono scarsi. Tuttavia, placcando uno strato di 7-8 μm di nichel placcato chimicamente sulla superficie del substrato di alluminio, è possibile migliorarne la saldabilità, risolvendo il problema del collegamento tra il dissipatore di calore in alluminio e il transistor.
Inoltre, il nichel placcato chimicamente può essere utilizzato su dispositivi a microonde ad alta energia, connettori e componenti di comunicazione sottomarini. In genere, la saldabilità del nichel placcato chimicamente viene misurata con il metodo dell'area espansa. Un filo di saldatura di φ1,5 mm viene posizionato sulla superficie del rivestimento.
Dopo un riscaldamento a 400°C in un gas misto idrogeno-azoto per 30 minuti, l'area di diffusione viene misurata per determinare la relazione tra saldabilità e contenuto di fosforo nel rivestimento. Maggiore è l'area di diffusione, migliore è la saldabilità del rivestimento.
Un bagnomaria a temperatura costante a due fori, quattro becher da 100 mL, tre becher da 200 mL, un becher da 500 mL, un cilindro graduato da 10 mL e uno da 50 mL, una bilancia elettronica da 0,001 g (o 0,0001 g), una bilancia da 0,2 grammi, un micrometro, un misuratore di pH, un forno elettrico da 1000 watt, due termometri, una bottiglia di lavaggio, un set di pinzette, carta da filtro, anelli di ferro per il supporto e per la storta, carta da filtro, anelli di ferro per il supporto e per la storta.2 grammi, un micrometro, un misuratore di pH, un forno elettrico da 1000 watt, due termometri, un flacone di lavaggio, un set di pinzette, carta da filtro, anelli di ferro per il supporto e per il supporto della storta, imbuto di vetro, bacchetta di vetro, cucchiaio da medicina, buretta semiautomatica, pipetta, bulbo auricolare, spazzola per provette, guanti resistenti agli acidi, un lama per sega, mezzo foglio di carta abrasiva (n. 100~800), quattro batterie a secco n. 1.
Prodotti chimici: Ammonio purpurato, cloruro di sodio, idrossido di sodio, EDTA, carbonato di sodio, fosfato di sodio, OP-10, acido cloridrico, acido solforico, acido nitrico, solfato di nichel, fosfato monosodico, acido propionico, acetato di sodio, acido lattico, dodecilbenzensolfonato di sodio, tiourea, ferricianuro di potassio, idrossido di calcio, perossido di idrogeno, tungstato di sodio, coagulanti come il cloruro di polialluminio, diversi campioni di acciaio e rame.
Sono stati riassunti i principi di base e il processo di nichelatura elettrolitica. Sono state testate la stabilità della soluzione di nichelatura elettrolitica e la temperatura iniziale di placcatura.
Sono state eseguite prove di nichelatura elettrolitica sulle superfici di campioni di acciaio e rame; sono stati testati l'aspetto, la porosità, la resistenza alla corrosione, lo spessore, l'adesione, la fragilità, la durezza e altre proprietà dello strato di nichelatura elettrolitica.
La soluzione di scarto della nichelatura senza metalli è stata trattata con il metodo della precipitazione chimica. Il processo e i risultati dell'esperimento indicano che la soluzione di nichelatura elettrolitica utilizzata in questo esperimento ha un'eccellente stabilità e non si decompone nemmeno in stato di ebollizione per 30 minuti.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
IT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR