I. Visão geral teórica A galvanização química, também conhecida como "galvanização autocatalítica", é um processo que não depende de uma corrente elétrica externa. Em vez disso, ele usa os agentes redutores na solução de galvanização para realizar uma reação de oxidação-redução. Esse processo, por sua vez, resulta na deposição contínua de íons metálicos na superfície do metal, facilitada por [...]
A galvanização química, também conhecida como "galvanização autocatalítica", é um processo que não depende de uma corrente elétrica externa.
Em vez disso, ele usa os agentes redutores na solução de galvanização para realizar uma reação de oxidação-redução.
Esse processo, por sua vez, resulta na deposição contínua de íons metálicos na superfície do metal, facilitada pelo efeito catalítico da superfície.
Como a galvanização química ocorre somente em materiais com propriedades autocatalíticas, os métodos que derivam revestimentos metálicos de reações de deslocamento ou outras reações químicas, e não de reações de redução autocatalítica, não são definidos como galvanização química.
A galvanização química é uma técnica que, com base no princípio das reações de oxidação-redução, utiliza agentes redutores fortes em uma solução contendo íons metálicos para reduzir os íons a metal e depositá-los em várias superfícies de materiais, formando uma camada densa de galvanização.
As soluções comuns usadas na galvanização química incluem prata, níquel, cobre, cobalto, fósforo de níquel e fósforo de boro e níquel.
A niquelagem química envolve o uso de um agente redutor para reduzir os íons de níquel na solução e depositá-los em uma superfície cataliticamente ativa.
Vários agentes redutores podem ser usados na niquelagem química, mas o processo industrial mais comumente usado emprega hipofosfito de sódio como agente redutor.
Os mecanismos de reação amplamente aceitos são a "teoria do hidrogênio atômico" e a "teoria do hidreto".
A galvanização química é um novo metal tratamento de superfície tecnologia. Sua simplicidade, eficiência energética e respeito ao meio ambiente têm atraído cada vez mais atenção. A aplicação do revestimento químico é extensa, fornecendo camadas de ouro uniformes com bons atributos decorativos.
Ele aumenta a resistência à corrosão e a vida útil dos produtos em termos de desempenho de proteção e eleva a resistência ao desgaste, condutividade elétricaA tecnologia de tratamento de superfície é uma das principais características da tecnologia de tratamento de superfície global, que inclui a lubrificação, a lubrificação e outras funcionalidades especializadas das peças processadas, tornando-a uma tendência crescente nas tecnologias globais de tratamento de superfície.
A tecnologia de revestimento químico facilita a deposição de metal por meio de reações controláveis de oxidação-redução sob o efeito catalisador do metal.
Em comparação com a galvanoplastia, a galvanoplastia química oferece vantagens como 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 do descarte de resíduos, da poluição ambiental e da relação custo-benefício, a galvanoplastia química está substituindo gradualmente a galvanoplastia em muitas áreas, tornando-se um produto ecologicamente correto. técnica de tratamento de superfície.
Atualmente, ele é amplamente empregado em vários setores, incluindo o de eletrônicos, fabricação de válvulas, maquinário, petroquímico, automotivo e aeroespacial.
A aplicação da tecnologia de niquelagem química no setor de fabricação de microeletrônica está crescendo rapidamente.
Relatórios sugerem que a Xerox Corporation adotou a tecnologia de revestimento químico de liga seletiva de níquel-fósforo no processo de planarização para preencher interconexões e orifícios de passagem em chips multicamadas de circuitos integrados de escala ultragrande. Seus produtos foram aprovados em testes de resistência ao cisalhamento, resistência à tração, ciclos de alta e baixa temperatura e vários desempenhos elétricos.
Essas práticas indicam que a aplicação da tecnologia de niquelagem química melhora os aspectos técnicos e econômicos da fabricação de microeletrônicos e aumenta a confiabilidade do produto.
| 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 propiônico (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 por meio de um método de fervura. Duzentos mililitros da solução são fervidos em um fogão elétrico. Após a fervura por um determinado período, a solução é avaliada quanto à decomposição.
Se não houver decomposição após a fervura por 30 minutos, isso indica uma boa estabilidade da solução.
Caso contrário, a estabilidade da solução é ruim. A temperatura inicial de revestimento da solução é de 60 ℃. A superfície galvanizada tem um brilho de nível três (semibrilhante). A adesão do revestimento é boa, com uma resistência à corrosão de 30 a 180s e uma porosidade de 16cm².
Após o tratamento com o método de precipitação química, a água filtrada fica incolor. Aumente gradualmente a temperatura da solução de galvanização 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 (as bolhas transbordam), isso indica que a reação química de galvanização começou naquela temperatura, que é a temperatura inicial de galvanização.
Nesse projeto, a temperatura de aquecimento é 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 da superfície 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 deionizada - Niquelagem química - Lavagem com água - Secagem ao ar
Desempenho do revestimento:
A inspeção visual da camada galvanizada em peças metálicas é o método mais básico e comumente usado. As peças galvanizadas que não passam na inspeção visual não precisam ser submetidas a testes adicionais. As inspeções são realizadas visualmente e, com base na aparência, as peças galvanizadas podem ser classificadas como aceitáveis, defeituosas ou residuais.
Os defeitos de superfície incluem furos, manchas, espinhas, bolhas, descamação, descamação, sombras, manchas, queimaduras, áreas escuras, depósitos dendríticos e esponjosos e áreas que deveriam ser revestidas, mas não são.
Teste de defeitos de superfície do revestimento
Tipos e características de defeitos: A superfície do revestimento não deve apresentar defeitos como furos, manchas, descascamento, rebarbas, bolhas, pontos, espinhas, sombras, áreas embaçadas, queimaduras, revestimentos dendríticos e esponjosos. Durante o teste, eles devem ser rigorosamente diferenciados. A seguir, uma breve introdução às suas características para avaliação visual.
Teste de porosidade do revestimento
Teste de resistência à corrosão do revestimento
Colete o líquido residual → Aqueça → Adicione hidróxido de sódio 15% até que o pH do líquido residual esteja entre 10 e 12 → Mexa e mantenha a temperatura por 1 hora → Adicione o precipitante → Filtre → Resfrie a 50 graus Celsius e, em seguida, use ácido sulfúrico diluído para ajustar o pH da solução para 8,0 → Adicione Ca(ClO)2 em pó (a proporção de Ca(ClO)2 para o P total é de 3,5:1,0) → Mexa por 2 horas → Adicione a quantidade adequada de precipitante → Precipite e filtre.
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 mais de 8 usando 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 sulfeto de ferro, o xantato de amido amarelo insolúvel (ISX) e outros também podem ser usados como precipitantes para o tratamento de águas residuais de níquel. A pesquisa acima é geralmente para o tratamento de águas residuais de níquel com uma concentração de níquel inferior a 500/mg L-1.
O fósforo no líquido de envelhecimento do revestimento de níquel sem eletrólito pode ser tratado pelo método de precipitação por oxidação química, ou seja, oxidantes como permanganato de potássio e peróxido de hidrogênio são usados para destruir o complexo de cromo 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 na água residual. O tratamento de águas residuais de níquel e fósforo por precipitação química produzirá uma grande quantidade de resíduos.
Se não for tratado adequadamente, causará poluição secundária. Atualmente, não existe um método melhor para tratar o resíduo do que enterrá-lo.
1. Brilho do revestimento
Em comparação com o níquel galvanizado amarelo-claro, a maioria das chapas de níquel eletrolítico é branca prateada, com excelente resistência à descoloração, e o brilho pode ser mantido por 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 galvanização sem eletrólito, a refletividade do revestimento pode chegar a mais de 80%. Estudos recentes mostram que o brilho da liga eletrolítica de níquel-cobre-fósforo é bom e tem maior resistência à descoloração.
2. Dureza do revestimento
A dureza do cromo duro galvanizado é de 960HV. Sua dureza cai drasticamente quando aquecido. A dureza de uma camada de níquel quimicamente revestida, após ser tratada termicamente a 400°C por 1 hora, pode chegar a 1100HV.
Além disso, há pouca alteração na dureza do revestimento entre a temperatura ambiente e 400°C.
Portanto, o níquel quimicamente revestido é um revestimento resistente ao calor, adequado para uso em condições em que o atrito gera calor, enquanto o cromo duro galvanizado só pode ser usado em temperatura ambiente.
3. Resistência ao desgaste
Para revestimentos com fósforo médio-alto, após a devida tratamento térmicoOs revestimentos de liga de níquel e fósforo têm boas propriedades autolubrificantes. Os revestimentos com baixo teor de fósforo têm maior dureza.
No entanto, os testes de resistência ao desgaste mostram que a resistência ao desgaste dos revestimentos com alto teor de fósforo é maior do que a dos revestimentos de liga com baixo teor de fósforo.
Para melhorar a resistência ao desgaste dos revestimentos de níquel-fósforo, foram utilizados revestimentos de níquel-fósforo de alta dureza. tungstênio (W) é adicionado ao revestimento de níquel-fósforo para formar um revestimento de liga ternária, o que melhora significativamente sua resistência ao desgaste.
4. Resistência à corrosão
O níquel quimicamente revestido é uma estrutura amorfa uniforme. Não apresenta defeitos, como limites de grãos, deslocamentos e falhas de empilhamento. Cada substrato é densamente ligado, o que dificulta a passagem de meios corrosivos pela interface de ligação para corroer o metal do substrato, resultando em 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. 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, sulfeto de hidrogênio, ácido lático, entre outros.
A principal aplicação do níquel quimicamente revestido no setor de eletrônicos é em dispositivos discretos. Isso exige que o revestimento tenha boa resistência ao desgaste, resistência à corrosão e desempenho de contato elétrico, além de boa soldabilidade.
Por exemplo, o soldabilidade do alumínio A soldabilidade dos dissipadores de calor em geradores é ruim. Entretanto, ao aplicar uma camada de 7 a 8 μm de níquel quimicamente revestido na superfície do substrato de alumínio, sua soldabilidade pode ser melhorada, resolvendo o problema de conexão entre o dissipador de calor de alumínio e o transistor.
Além disso, o níquel quimicamente revestido pode ser usado em dispositivos de micro-ondas de alta energia, conectores e componentes de comunicação submarina. Em geral, 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 o aquecimento a 400°C em um gás misto de hidrogênio e nitrogênio por 30 minutos, a área expandida é medida para determinar a relação entre a soldabilidade e o teor de fósforo no revestimento. Quanto maior a área de difusão, melhor a soldabilidade do revestimento.
Um banho-maria de temperatura constante com dois orifícios, quatro béqueres de 100 ml, três béqueres de 200 ml, um béquer de 500 ml, um cilindro graduado de 10 ml e outro de 50 ml, uma balança eletrônica de 0,001 g (ou 0,0001 g), um micrômetro, um medidor de pH, uma fornalha elétrica de 1000 watts, dois termômetros, um frasco de lavagem, um conjunto de pinças, papel de filtro, anéis de ferro para o suporte e um suporte de retorta.2 gramas, um micrômetro, um medidor de pH, um forno elétrico de 1.000 watts, dois termômetros, um frasco de lavagem, um conjunto de pinças, papel de filtro, anéis de ferro para suporte e suporte de retorta, funil de vidro, bastão de vidro, colher de remédio, bureta semiautomática, pipeta, bulbo auricular, escova de tubo de ensaio, luvas resistentes a ácido, um lâmina de serrameia folha de lixa (nº 100~800), quatro pilhas secas nº 1.
Produtos químicos: Purpurato de amônio, 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 propiônico, acetato de sódio, ácido lático, dodecilbenzenossulfonato de sódio, tioureia, ferricianeto de potássio, hidróxido de cálcio, peróxido de hidrogênio, tungstato de sódio, coagulantes como cloreto de polialumínio, várias amostras de aço e cobre.
Os princípios básicos e o processo de niquelagem sem eletrólito foram resumidos. A estabilidade da solução de niquelagem sem eletrólito e a temperatura inicial da niquelagem foram testadas.
Foram realizados testes de niquelagem eletrolítica nas superfícies de amostras de aço e cobre; a aparência, a porosidade, a resistência à corrosão, a espessura, a adesão, a fragilidade, a dureza e outras propriedades da camada de niquelagem eletrolítica foram testadas.
A solução de resíduos de niquelagem eletrolítica foi tratada usando o método de precipitação química. O processo e os resultados do experimento indicam que a solução de niquelagem eletrolítica usada neste experimento tem excelente estabilidade e não se decompõe mesmo em estado de ebulição por 30 minutos.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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