I. Síntese teórica A metalização química, também conhecida como "metalização autocatalítica", é um processo que não depende de uma corrente eléctrica externa. Em vez disso, utiliza os agentes redutores na solução de revestimento para realizar uma reação de oxidação-redução. Este processo, por sua vez, resulta na deposição contínua de iões metálicos na superfície do metal, facilitada por [...]
A galvanização química, também conhecida como "galvanização autocatalítica", é um processo que não depende de uma corrente eléctrica externa.
Em vez disso, utiliza os agentes redutores na solução de revestimento para realizar uma reação de oxidação-redução.
Este processo, por sua vez, resulta na deposição contínua de iões metálicos na superfície metálica, facilitada pelo efeito catalítico da superfície.
Uma vez que a metalização química só ocorre em materiais com propriedades autocatalíticas, os métodos que obtêm revestimentos metálicos a partir de reacções de deslocamento ou outras reacções químicas, e não de reacções de redução autocatalíticas, não são definidos como metalização química.
A galvanização química é uma técnica que, com base no princípio das reacções de oxidação-redução, utiliza agentes redutores fortes numa solução que contém iões metálicos para reduzir os iões a metal e depositá-los em várias superfícies de materiais, formando uma camada densa de galvanização.
As soluções comuns utilizadas na galvanização química incluem a prata, o níquel, o cobre, o cobalto, o fósforo de níquel e o fósforo de boro e níquel.
A niquelagem química envolve a utilização de um agente redutor para reduzir os iões de níquel na solução e depositá-los numa superfície cataliticamente ativa.
Podem ser utilizados vários agentes redutores na niquelagem química, mas o processo industrial mais utilizado emprega o hipofosfito de sódio como agente redutor.
Os mecanismos de reação amplamente aceites são a "teoria do hidrogénio atómico" e a "teoria dos hidretos".
A galvanização química é um novo metal tratamento de superfície tecnologia. A sua simplicidade, eficiência energética e respeito pelo ambiente têm chamado cada vez mais a atenção. A aplicação do revestimento químico é extensa, proporcionando camadas de ouro uniformes com bons atributos decorativos.
Aumenta a resistência à corrosão e a vida útil dos produtos em termos de desempenho de proteção e eleva a resistência ao desgaste, condutividade eléctricaA utilização da tecnologia de tratamento de superfícies para a lubrificação, lubrificação e outras funcionalidades especializadas de peças processadas, tornando-a uma tendência crescente nas tecnologias globais de tratamento de superfícies.
A tecnologia de revestimento químico facilita a deposição de metal através de reacções de oxidação-redução controláveis sob o efeito catalisador do metal.
Em comparação com a galvanoplastia, a galvanoplastia química oferece vantagens como o revestimento uniforme, o mínimo de furos, a não necessidade de uma fonte de alimentação de corrente contínua, a capacidade de depositar em não condutores e certas propriedades especiais.
Além disso, devido à redução da descarga de resíduos, à menor poluição ambiental e à relação custo-eficácia, a galvanoplastia química está a substituir gradualmente a galvanoplastia em muitas áreas, tornando-se uma solução ecológica técnica de tratamento de superfície.
Atualmente, é amplamente utilizado em várias indústrias, incluindo eletrónica, fabrico de válvulas, maquinaria, petroquímica, automóvel e aeroespacial.
A aplicação da tecnologia de niquelagem química na indústria de fabrico de microeletrónica está a crescer rapidamente.
Os relatórios sugerem que a Xerox Corporation adoptou a tecnologia de revestimento químico seletivo de liga de níquel-fósforo no processo de planarização do preenchimento de interconexões e orifícios de passagem em chips multicamadas de circuitos integrados de escala ultra grande. Os seus produtos passaram nos testes de resistência ao cisalhamento, resistência à tração, ciclos de alta e baixa temperatura e vários desempenhos eléctricos.
Estas práticas indicam que a aplicação da tecnologia de niquelagem química melhora os aspectos técnicos e económicos do fabrico de microeletrónica e aumenta a fiabilidade dos produtos.
| Composição da solução de galvanização e condições do processo | Conteúdo |
| Sulfato de níquel (NiSO4-7H2O) /g- L-1 | 26 |
| Hipofosfito de sódio (NaH2PO2-H2O) /g- L-1 | 28 |
| Acetato de sódio (CH3COONa) /g- L-1 | 10 |
| Ácido propiónico (CH3CH2COOH) /g- L-1 | 2 |
| Ácido Láctico (C3H6O3) /g- L-1 | 33 |
| Sulfa /mg.L-1 | 4 |
| Valor do pH | 4.5 |
| Temperatura /℃ | 85 |
| Taxa de deposição /μm-h-1 |
A estabilidade da solução de niquelagem química é medida através de um método de ebulição. Duzentos mililitros da solução são fervidos num fogão elétrico. Depois de ferver durante um determinado período, a solução é avaliada quanto à sua decomposição.
Se não ocorrer decomposição após ebulição durante 30 minutos, isso indica uma boa estabilidade da solução.
Caso contrário, a estabilidade da solução é fraca. A temperatura inicial de revestimento da solução é de 60 ℃. A superfície revestida tem um brilho de nível três (semi-brilhante). A adesão do revestimento é boa, com uma resistência à corrosão de 30 ~ 180s e uma porosidade de 16cm².
Após tratamento pelo método de precipitação química, a água filtrada é incolor. Aumentar gradualmente a temperatura da solução de revestimento a partir de um ponto mais baixo.
Quando aquecida a uma determinada temperatura, uma amostra de ferro preparada é imersa na solução de galvanização. Se ocorrer uma reação (transbordamento de bolhas), isso indica que a reação química de revestimento começou a essa temperatura, que é a temperatura inicial de revestimento.
Neste projeto, a temperatura de aquecimento está dividida em cinco níveis: 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ e 90℃.
As peças de aço e cobre são polido com uma lixa para remover os óxidos superficiais e outras impurezas.
Preparação da amostra - Polimento mecânico - Desengorduramento com solvente orgânico - Desengorduramento químico - Lavagem com água quente - Lavagem com água fria - Ativação - Lavagem com água fria - Lavagem com água desionizada - Niquelagem química - Lavagem com água - Secagem ao ar
Desempenho da galvanização:
A inspeção visual da camada galvanizada em peças metálicas é o método mais básico e mais comummente utilizado. As peças galvanizadas que não passam na inspeção visual não precisam de ser submetidas a mais testes. As inspecções são realizadas visualmente e, com base no aspeto, as peças galvanizadas podem ser classificadas como aceitáveis, defeituosas ou resíduos.
Os defeitos de superfície incluem buracos, manchas, borbulhas, bolhas, descamação, descamação, sombras, manchas, queimaduras, áreas escuras, depósitos dendríticos e esponjosos e áreas que deveriam ser revestidas mas não o são.
Ensaio de defeitos de superfície do revestimento
Tipos e características dos defeitos: A superfície de revestimento não deve apresentar defeitos tais como buracos, manchas, descamação, rebarbas, bolhas, manchas, borbulhas, sombras, áreas embaciadas, queimaduras, revestimentos dendríticos e esponjosos. Durante os testes, estes devem ser rigorosamente diferenciados. Segue-se uma breve introdução às suas características para avaliação visual.
Ensaio de porosidade do revestimento
Ensaio de resistência à corrosão do revestimento
Recolher o líquido residual → Aquecer → Adicionar hidróxido de sódio 15% até que o pH do líquido residual se situe entre 10 e 12 → Agitar e manter a temperatura durante 1 hora → Adicionar o precipitante → Filtrar → Arrefecer até 50 graus Celsius e, em seguida, utilizar ácido sulfúrico diluído para ajustar o pH da solução a 8,0 → Adicionar Ca(ClO)2 em pó (a proporção de Ca(ClO)2 para o P total é de 3,5:1,0) → Agitar durante 2 horas → Adicionar a quantidade adequada de precipitante → Precipitar e filtrar.
A precipitação química é um método comum de tratamento de águas residuais de metais pesados. Quando o pH do líquido de envelhecimento é ajustado para um valor superior a 8 utilizando soda cáustica, cal ou carbonato de sódio, o Ni(OH)2 pode ser formado. Após a decantação, o resíduo pode ser separado, atingindo o objetivo de remover o níquel do líquido de envelhecimento.
Além disso, o sulfureto de ferro, o xantato de amido amarelo insolúvel (ISX) e outros podem também ser utilizados como precipitantes para o tratamento de águas residuais de níquel. A investigação acima referida destina-se geralmente ao tratamento de águas residuais de níquel com uma concentração de níquel inferior a 500/mg L-1.
O fósforo no líquido de envelhecimento da niquelagem electrolítica pode ser tratado pelo método de precipitação por oxidação química, ou seja, são utilizados oxidantes como o permanganato de potássio e o peróxido de hidrogénio para destruir o complexo de crómio na solução de revestimento e oxidar o hipofosfito e outros em fosfato.
Em seguida, o sal de fosfato é precipitado com um precipitante para reduzir a descarga total de fósforo nas águas residuais. O tratamento de águas residuais de níquel e fósforo por precipitação química produzirá uma grande quantidade de resíduos.
Se não for tratado corretamente, provocará uma poluição secundária. Atualmente, não existe um método melhor para tratar os resíduos do que enterrá-los.
1. Brilho do revestimento
Em comparação com o níquel galvanizado amarelo-claro, a maioria das chapas de níquel electroless são brancas prateadas, com excelente resistência à descoloração, e o brilho pode ser mantido durante mais tempo.
No caso do revestimento eletrolítico de níquel-fósforo, o brilho do revestimento aumenta com o aumento do teor de fósforo.
Depois de adicionar uma certa quantidade de abrilhantador à solução de revestimento eletrolítico, a refletividade do revestimento pode atingir mais de 80%. Estudos recentes mostram que o brilho da liga electrolítica de níquel-cobre-fósforo é bom e tem uma maior resistência à descoloração.
2. Dureza do revestimento
A dureza do cromo duro galvanizado é de 960HV. A sua dureza diminui acentuadamente quando aquecido. A dureza de uma camada de níquel quimicamente revestida, depois de ser tratada termicamente a 400°C durante 1 hora, pode atingir 1100HV.
Para além disso, a dureza do revestimento sofre poucas alterações desde a temperatura ambiente até aos 400°C.
Por conseguinte, o níquel quimicamente revestido é um revestimento resistente ao calor, adequado para utilização em condições em que a fricção gera calor, enquanto o crómio duro galvanizado só pode ser utilizado à temperatura ambiente.
3. Resistência ao desgaste
Para revestimentos com fósforo médio-alto, após tratamento térmicoOs revestimentos de ligas de níquel-fósforo têm boas propriedades auto-lubrificantes. Os revestimentos com baixo teor de fósforo têm maior dureza.
No entanto, os ensaios de resistência ao desgaste mostram que a resistência ao desgaste dos revestimentos com elevado teor de fósforo é superior à dos revestimentos de ligas com baixo teor de fósforo.
A fim de melhorar a resistência ao desgaste dos revestimentos de níquel-fósforo, são utilizados revestimentos de alta dureza tungsténio (W) é adicionado ao revestimento de níquel-fósforo para formar um revestimento de liga ternária, o que melhora significativamente a sua resistência ao desgaste.
4. Resistência à corrosão
O níquel quimicamente revestido é uma estrutura amorfa uniforme. Não apresenta defeitos como limites de grão, deslocações e falhas de empilhamento. Cada substrato está densamente ligado, o que dificulta a passagem de meios corrosivos através da interface de ligação para corroer o metal do substrato, resultando numa melhor resistência à corrosão do que a cromagem.
Além disso, o níquel quimicamente revestido quase não é afetado pela corrosão da água do mar, da água salgada e da água doce. A sua resistência à corrosão em HCL e ácido sulfúrico é melhor do que a do aço inoxidável e pode suportar a corrosão de vários meios, como soda cáustica de alta concentração, sulfureto de hidrogénio, ácido lático, entre outros.
A principal aplicação do níquel quimicamente revestido na indústria eletrónica é em dispositivos discretos. Isto requer não só que o revestimento tenha uma boa resistência ao desgaste, resistência à corrosão e desempenho de contacto elétrico, mas também uma boa soldabilidade.
Por exemplo, o soldabilidade do alumínio A soldabilidade dos dissipadores de calor em geradores é fraca. No entanto, ao colocar uma camada de 7-8 μm de níquel quimicamente revestido na superfície do substrato de alumínio, a sua soldabilidade pode ser melhorada, resolvendo o problema de ligação entre o dissipador de calor de alumínio e o transístor.
Além disso, o níquel quimicamente revestido pode ser utilizado em dispositivos de micro-ondas de alta energia, conectores e componentes de comunicações submarinas. Geralmente, a soldabilidade do níquel quimicamente revestido é medida pelo método da área expandida. Um fio de solda de φ1,5 mm é colocado na superfície do revestimento.
Após aquecimento a 400°C num gás misto de hidrogénio e nitrogénio durante 30 minutos, a área expandida é medida para determinar a relação entre a soldabilidade e o teor de fósforo no revestimento. Quanto maior for a área de difusão, melhor será a soldabilidade do revestimento.
2 gramas, um micrómetro, um medidor de pH, um forno elétrico de 1000 watts, dois termómetros, um frasco de lavagem, um conjunto de pinças, papel de filtro, anéis de ferro para suporte e suporte de retorta, funil de vidro, vareta de vidro, colher para medicamentos, bureta semi-automática, pipeta, bolbo auricular, escova para tubos de ensaio, luvas resistentes a ácidos, um lâmina de serrameia folha de lixa (n.º 100~800), quatro pilhas secas n.º 1.
Produtos químicos: Purpurato de amónio, cloreto de sódio, hidróxido de sódio, EDTA, carbonato de sódio, fosfato de sódio, OP-10, ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, sulfato de níquel, fosfato monossódico, ácido propiónico, acetato de sódio, ácido lático, dodecilbenzenossulfonato de sódio, tioureia, ferricianeto de potássio, hidróxido de cálcio, peróxido de hidrogénio, tungstato de sódio, coagulantes como o cloreto de polialumínio, várias amostras de aço e cobre.
Os princípios básicos e o processo de niquelagem electrolítica foram resumidos. A estabilidade da solução de niquelagem electrolítica e a temperatura inicial de niquelagem foram testadas.
Foram realizados testes de niquelagem electrolítica nas superfícies de amostras de aço e cobre; foram testados o aspeto, a porosidade, a resistência à corrosão, a espessura, a aderência, a fragilidade, a dureza e outras propriedades da camada de niquelagem electrolítica.
A solução de resíduos de niquelagem electrolítica foi tratada utilizando o método de precipitação química. O processo e os resultados da experiência indicam que a solução de niquelagem electrolítica utilizada nesta experiência tem uma excelente estabilidade e não se decompõe mesmo em estado de ebulição durante 30 minutos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
PT 
EN 
ES 
FR 
RU 
DE 