niquelado y cromado

NIQUELADOEl niquelado consiste en la aplicacin en la superficie de un objeto una capa de nquel. La finalidad, generalmente, es mejorar la resistencia a la corrosin, o por cuestiones decorativas o como base para otros revestimientos galvanoplasticos.[1]Debido a su caractersticas especiales el nquel est particularmente bien adaptado para muchas aplicaciones como metal de revestimiento.[1] [2] El nquel es resistente al aire, el agua, los cidos y lcalis diluidos. El nquel no es resistente al cido ntrico, ni al cido clorhdrico o al amoniaco concentrados. Las superficies de nquel no son resistentes a la oxidacin, es decir, puede causar la decoloracin oscura con el tiempo. El nquel es de un color plateado, pero difiere de las superficies de cromo con un caracterstico color amarillento plido.Los recubrimientos de nquel se caracterizan por su aspecto ligeramente inferior de recubrimientos de cromo (peor brillo, posibilidad de puntos de luz), una menor resistencia a la corrosin y menor resistencia mecnica, pero que son ms baratos.El nquel se suele emplear ms a menudo con objetos de acero. Un recubrimiento duradero se consigue mediante un primer revestimiento con una gruesa capa de cobre, como capa intermedia para mejorar adherencia del acero y el nquel.[3] A continuacin, una capa ms delgada de nquel. En los recubrimientos de ms alta calidad tal sistema sirve como capa base para una capa de cromo.Existen dos mtodos para aplicar la capa de nquel:[1] [2] electroltico, se emplea electricidad para la transferencia del nquel, generalmente puro. qumico o no electroltico, se emplea reacciones qumicas para formar la pelcula de nquel, generalmente aleadoEl nquelado eletroltico es una tcnica de electrodeposicin de una delgada capa de nquel sobre objeto metlico. La capa de nquel puede tener una finalidad decorativa, proporcionar resistencia a la corrosin, resistencia al desgaste o se utiliza para la acumulacin de piezas desgastadas o inferior con la finalidad de ahorrar.[1]Informacin general

Figura 1. Diferencias en la uniformidad de un niquelado elctrico a otro qumicoLa electrodeposicin de nquel es un proceso de deposicin de nquel sobre una pieza metlica. Las piezas a tratar debe estar limpia y libre de suciedad, corrosin y defectos, antes de poder comenzar.[2] Para limpiar y proteger la pieza durante el proceso de recubrimiento se puede utilizar una combinacin de tratamiento trmico, limpieza, enmascaramiento, decapado y grabado.[1] Una vez preparada la pieza se sumerge en una solucin de electrolito y se utiliza como ctodo. El nodo de nquel se disuelve en el electrlito en forma de iones de nquel. Los iones viajan a travs de la solucin y se depositan en el ctodo.[3]Tipos y qumicaBaos WattLos baos Watts de nquel puede depositar tanto nquel brillante como semi-brillante. El nquel brillante se utiliza normalmente para fines decorativos y de proteccin contra la corrosin. Los recubrimientos semi-brillantes se utilizan para el nquel ingeniera donde no se desea un alto brillo. [4] [5]Nombre qumicoFrmulaBrillo[4]Semi-brillante[4]

Sulfato de nquelNiSO46H2O2040 oz/gal3040 oz/gal

Cloruro de nquelNiCl26H2O820 oz/gal46 oz/gal

cido bricoB(OH)357 oz/gal57 oz/gal

El sulfato de nquel es el principal proveedor de metal, el cloruro de nquel mejora el proceso debido a la contenido de cloruro de la disolucin andica. El cido brico acta como sustancia tampn, es decir, mantiene el pH dentro un rango.Sulfamato de nquelNiquelado con sulfamato se utiliza para muchas aplicaciones de ingeniera. Se deposita en las dimensiones correctas, resistencia a la abrasin y al desgaste, y proteccin contra la corrosin. Tambin se utiliza como una imprimacin para cromar.[6]Nombre qumicoFrmulaConcentracin[3]

Sulfamato de nquelNi(SO3N2)24060 oz/gal

Cloruro de nquelNiCl26H2O04 oz/gal

cido bricoB(OH)346 oz/gal

Todo cloruroLas soluciones todo cloruro permiten recubrimientos de nquel de espesor. Esto sucede porque trabajan a bajos voltajes. Sin embargo, el recubrimiento tiene altas tensiones internas.[3]Nombre qumicoFrmulaConcentracinn[3]


cido bricoB(OH)344.7 oz/gal

Sulfato de cloruroEl bao de sulfato de cloruro opera a tensiones ms bajas que el bao Watts y proporcionar una mayor tasa de deposicin. Aunque las tensiones internas son mayores que en el bao Watts son menores que en el bao de todo cloruro.[3]Nombre qumicoFrmulaConcentracin[3]

Sulfato de nquelNiSO46H2O2030 oz/gal



Todo sulfatoLa solucin todo sulfato se utiliza para electrodeposicin de nquel donde los nodos son insolubles. Por ejemplo, el recubrimiento interior de tuberas y accesorios de acero puede requerir un nodo as.[5]Nombre qumicoFrmulaConcentracin[3]



Nquel duroLa solucin de nquel duro se utiliza cuando se requiere un recubrimiento de una fuerza de alta resistencia y dureza.[3]Nombre qumicoFrmulaConcentracin[3]


Cloruro de amonioNH4Cl33.3 oz/gal


Nquel negroEl niquelado negro se aplica a chapa de latn, bronce o acero con el fin de producir una superficie no reflectante.[7] Este tipo de recubrimiento se utiliza con fines decorativos y no ofrece mucha proteccin.[1]Nombre qumicoFrmulaConcentracin[7]

Nickel ammonium sulfateNiSO4(NH4)2SO46H2O8 oz/gal

Sulfato de cincZnSO41.0 oz/gal

Tiocianato de sodioNaCNS2 oz/gal

AplicacionesEl nquel brillante decorativo se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Ofrece un acabado de alto brillo, proteccin contra la corrosin y resistencia al desgaste. En la industria automotriz el nquel brillante se puede encontrar en los parachoques, llantas, tubos de escape y molduras. Tambin se utiliza para trabajos brillantes en bicicletas y motocicletas. Otras aplicaciones incluyen herramientas de mano y artculos del hogar tales como iluminacin y accesorios de bao y electrodomsticos.[4]Ingeniera nquel se utiliza cuando el brillo no se desea. Aplicaciones no decorativas proporcionan proteccin contra la corrosin y el desgaste, as como de baja tensin acumulada de recuperacin dimensional.El niquelado qumico es una tcnica qumica de auto-cataltica utilizada para depositar una capa de aleacin nquel-fsforo o nquel-boro en una pieza de metal o plstico. El proceso es una reduccin en fase acuosa y caliente, en la presencia de un agente reductor, por ejemplo: hipofosfito sdico hidratado (NaPO2H2H2O), que reacciona con los iones metlicos para depositar el metal. La reaccin es catalizada al inicio por el metal de la pieza y luego por el nquel depositado. Son posibles aleaciones con diferentes porcentajes de fsforo, desde 2-5 (bajo en fsforo) a un mximo de 11-14 (alto de fsforo). Las propiedades metalrgicas de las aleaciones dependern del porcentaje de fsforo.El niquelado qumico se caracteriza por un espesor de capa uniforme, incluso en piezas complicadas y en las superficies interiores. Adems, las superficies se caracterizan por una dureza muy alta, una resistencia de salida buena, y proteccin contra la corrosin excelente. Los revestimientos qumicos de nquel son soldables y, aunque el nquel es uno de los metales ferromagnticos, no es ferromagntico.El recubrimiento de nquel brillante es una aleacin de nquel-fsforo, el cual est aplicando poroso. Las propiedades de la capa de un recubrimiento de nquel qumico dependen de la pureza del material de base, el tratamiento previo y el espesor de la capa. La mayora de los mtodos se utilizan el contenido de fsforo esta entre el 8,5 al 12%.Informacin generalEl niquelado qumico es una reaccin auto-cataltica utilizada para depositar un revestimiento de nquel sobre un sustrato. A diferencia de la galvanoplastia, no pasa una corriente elctrica a travs de la solucin para formar un depsito. Esta tcnica de recubrimiento es til para evitar la corrosin y el desgaste. Esta tcnica tambin se puede utilizar para la fabricacin de revestimientos compuestos mediante la suspensin de polvo en el bao. Por ejemplo si se aade polvo de diamante se obtiene una buenas limas y si se aade Tefln aumenta su resistencia al desgaste.El niquelado qumico posee varias ventajas frente a la galvanoplastia. Libre de densidad de flujo y las cuestiones de suministro de energa, que proporciona un depsito incluso independientemente de la geometra de la pieza, y con la correcta pre-placa catalizador, se pueden depositar en las superficies no conductoras.[1]Resumen de la tecnologaEl niquelado qumico los depsitos se clasifican normalmente como recubrimientos funcionales e histricamente se han encontrado uso en aplicaciones que requieren proteccin o bien a la corrosin o al desgaste y en algunos casos, ambos. Debido a las propiedades nicas del depsito y la uniformidad de la pelcula resultante, muchas otras aplicaciones que han surgido seguir capitalizando sobre la naturaleza camalenica de nquel electroltico. La mayora de las pelculas de nquel utilizadas comercialmente son depositados a partir de soluciones empleando hipofosfito sdico como agente reductor.[2] Esto da lugar a pelculas de nquel aleado con fsforo en oscila entre 1 y 12% en peso.Las propiedades mecnicas de NIP (PEV) depsitos puede mejorarse an ms, no slo por la co-deposicin de las partculas inertes tales como tefln, carburo de silicio o nitruro de boro, sino tambin mediante la aleacin con un tercer elemento, formando una aleacin ternaria de NiPX, donde X puede ser de cobre, tungsteno, molibdeno o estao en funcin de la formulacin particular.La aleaciones de nquel con boro (NIB) tambin aparecen en la literatura,[3] a pesar de que son menos viables comercialmente que las aleaciones de NIP. Las pelculas se generan utilizando borohidruro de sodio o dimetilaminoborano como agente reductor y puede variar su contenido en boro del 1 al 5 por ciento en peso. Las pelculas NIB se utilizan normalmente en la industria de la electrnica donde se requieren revestimientos de baja resistividad y tambin encuentran uso en aplicaciones industriales cuando se necesita un recubrimiento de extrema dureza y resistencia al desgaste.El niquelado qumico, al igual que el electroltico, es tan fuerte como el eslabn ms dbil del proceso. Ms claramente, el xito niquelado qumico requiere la adherencia estricta a las directrices de funcionamiento del bao y la preparacin de la superficie ptima. Un proceso bien formulado de niquelado qumico no supera una inadecuada preparacin de la superficie. De forma anloga, aplicar el niquelado qumico de forma incorrecta tambin dar un pobre recubrimiento aunque el sustrato est maravillosamente preparado.Los siguientes enlaces son fundamentales: La preparacin adecuada de la superficie Eleccin de nquel no electroltico Conformidad con las Directrices de funcionamiento.La incapacidad para reconocer la interconexin de estos tres elementos bsicos en ltima instancia conduce a una insuficiencia en algn punto de la lnea de fabricacin.Preparacin de la superficieAntes de realizar el niquelado qumico, el material a tratar debe limpiarse con una serie de productos qumicos, esto se conoce como el proceso de pre-tratamiento. Si no se consigue deshacerse de "suelos" no deseados el resultado de la superficie de la pieza ser pobre. Cada pretratamiento qumico debe ser seguido por un aclarado con agua (normalmente dos o tres veces) para eliminar los productos qumicos que pueden adherirse a la superficie. El desengrasado elimina los aceites de la superficie, mientras que la limpieza con cido elimina las incrustraciones.La activacin se realiza con el mordido de un cido dbil, o nquel huelga o, en el caso de substrato no metlico, una solucin propietaria.El pre-tratamiento requerido para la deposicin de nquel y cobalto sobre una superficie no conductora normalmente consiste en la preparacin de la superficie inicial para hacer el sustrato hidrfilo. Despus de esta etapa inicial, la superficie es activada mediante una solucin de un metal noble, por ejemplo, cloruro de paladio. Tambin se utiliza nitrato de plata para activar el ABS y otros plsticos. La formacin bao electroltico vara segn el activador. El sustrato ya est listo para iniciar la deposicin de nquel.Al finalizar el proceso de recubrimiento, materiales chapados debe ser terminado con un anti-oxidacin o anti-deslustre qumico como el fosfato trisdico o cromato, seguido por un aclarado con agua para evitar manchas. El objeto enjuaguado entonces debe secarse completamente seca al horno para obtener la dureza total de la pelcula de recubrimiento.TiposAunque el nquel puede aparecer aleado con boro lo normal es el fsforo, y atendiendo a la concentracin de este se distinguen tres grandes grupos:Nquel qumico con baja concentracin de fsforoBajo tratamiento fsforo se aplica para los depsitos con dureza hasta 60 Rockwell C. Este tipo ofrece un espesor muy uniforme dentro de configuraciones complejas, as como fuera, que a menudo elimina molienda despus de placas. Tambin es excelente para la resistencia a la corrosin en ambientes alcalinos.[4]Nquel qumico con concentracin media de fsforoTratamiento con fsforo medio tiene una tasa de velocidad de depsito de alto y ofrece opciones de brillantes y semi-brillante para la particularizacin cosmtica. El tratamiento es muy estable, de uso frecuente para las industrias relativas a la eliminacin de purn. Este es el tipo ms comn de nquelado qumico.Nquel qumico con alta concentracin de fsforoDe nquel electroltico de alta fsforo ofrece resistencia a la corrosin, por lo que es ideal para los estndares de la industria que requieren proteccin contra ambientes cidos altamente corrosivos, tales como la perforacin de petrleo y la minera del carbn. Con microdureza que van hasta 600 VPN, este tipo asegura superficie muy poca porosidad donde se requiere pozo sin recubrimiento y no es propenso a las manchas. Los depsitos no son magnticos cuando el contenido de fsforo es mayor que el 11,2%.[5] Por contra son difciles de soldar.Ventajas e inconvenientesLas ventajas incluyen: No se utiliza energa elctrica. Incluso recubrimiento en la superficie de las piezas se puede lograr. No hay plantillas sofisticadas o estantes son obligatorios. Hay flexibilidad en volumen de chapado y espesor. El proceso puede huecos y orificios ciegos con un grosor estable. Reposicin qumica se puede controlar automticamente. No se requiere un complejo mtodo de filtrado. se puede obtener acabados mates, semibrillantes o brillantes.Las desventajas incluyen: Vida til de los productos qumicos es limitado. El coste del tratamiento de residuos es alto debido a la rpida renovacin qumica.Cada tipo de nquel no electroltico tambin tiene ventajas particulares dependiendo de la aplicacin y el tipo de aleacin de nquel.[6]Propiedades fsicas y mecnicasMicroestructura y composicin de las pelculas de la NQPUna de las ventajas del proceso de deposicin no electroltica de nquel es la capacidad para producir una aleacin de nquel y fsforo en una composicin variable. Dependiendo de la formulacin y el funcionamiento la composicin de pelcula puede variar desde 2 hasta 13 por ciento en peso de fsforo[7] ]. Esta variacin en el contenido de la aleacin tiene un efecto significativo sobre la microestructura de depsito y las caractersticas del rendimiento y ofrece flexibilidad para chapistas e ingenieros bien informados que pueden sacar el mximo provecho de estas diferencias.El nquel electrodepositado tiene una pureza de ms del 99% y esta altamente cristalino. Por otro contra, las deposiciones qumicas de nquel que contienen ms de 10,5% de fsforo parecen ser amorfas, es decir, carente de estructura cristalina.[8] Los depsitos ES con menos de 7 por ciento en peso de fsforo tienen una clara estructura microcristalina (2-6 nm tamao de grano ) y las propiedades de la pelcula son muy diferentes.[9] Algunos estudios han encontrado que el aumento de los depsitos de fsforo (fsforo por encima del 10,5 por ciento en peso), no puede ser verdaderamente amorfa, sino ms bien una mezcla de microcristalina y fases amorfas.Dejando de lado algunos de las caractersticas conocidas acerca de fsforo de depsito, es decir, la dureza o la resistencia a la corrosin que veremos un poco ms tarde, los depsitos con un alto grado de composicin amorfa estn libres de los lmites de grano, que por lo general actan como sitios para la corrosin intergranular comnmente encontradas en depsitos cristalinos. Tambin hay aplicaciones que se benefician de la estructura cristalina. Duncan seal que en la condicin de un deposit de nquel no electroltico[10] el revestimiento puede contener tanto las fases cristalinas y amorfas o slo puede contener una. Cada fase ofrece distintos beneficios y la comprensin de lo que existe en el depsito es relevante para su utilizacin.[11]Uniformidad

Figura 1. Diferencias en la uniformidad de un niquelado elctrico a otro qumico

Figure 2Una ventaja significativa del proceso de nquel no electroltico es la capacidad de producir depsitos con un espesor uniforme en las piezas con geometras y formas complejas.[12] Como se trata de una reaccin qumica, cualquier catalizador superficie expuesta a la solucin de metalizacin se placa de manera uniforme, que se adecue los criterios establecidos unos pocos prrafos antes. La densidad de corriente afecta tpicamente asociados con galvanoplastia no son un factor, por lo tanto, los bordes afilados, rebajes profundos y agujeros ciegos son fcilmente chapada de espesor uniforme con la qumica de nquel no electroltico. Muchas aplicaciones de nquel electroltico existen hoy en da porque a menudo es la nica forma de ciertos componentes de la placa. La diferencia en la uniformidad de depsito se ilustra en la figura 1. La figura 2 es una foto de golpes ES enchapadas en un flip chip, algo imposible de lograr con un depsito galvanizado.El grado de uniformidad puede variar en los bordes, hilos, pequeos agujeros o huecos profundos donde el intercambio de una nueva solucin puede ser difcil. Esto tambin puede ocurrir bajo condiciones con agitacin bao excesivo, especialmente en la presencia de metales pesados.[13] Esta variacin espesor puede ser controlado mediante la optimizacin de la dinmica de la solucin o controlando la concentracin de determinados aditivos formulados en el bao de chapado ES.Punto de fusin

Figura 3. Fallo del recubrimiento por elevada temperaturaA diferencia de nquel electrodepositado, depsitos qumicos de nquel no tiene un punto de fusin precisos sino que tienen un intervalo de fusin. El nquel puro tiene un punto de fusin de 1455 C (2650 F), sin embargo ES es una aleacin y como el contenido de fsforo se incrementa dentro de la pelcula, el depsito comienza a ablandarse a temperaturas ms bajas y contina para ablandar hasta que eventualmente se derrite. El intervalo de fusin disminuye linealmente a medida que aumentan los niveles de fsforo. El punto de fusin eutctico o menor para las aleaciones de NIP es 880 C (1620 F) y se produce con un contenido de fsforo depsito del 11% en peso.[14] El punto de fusin ms alto es para los depsitos de fsforo bajo (menos de 3%) que tienen puntos de fusin a 1.200 C (2.200 F). Algunas aplicaciones de alta temperatura han fallado ya que no se reconoci plenamente que incluso con un alto un rango de la pelcula todava tendr una fase lquida a temperaturas mucho ms bajas. La Figura 3 ilustra lo que sucede se somete a temperaturas superiores a su punto de fusin.Resistividad elctrica

Figura 4. Resistividad elctricaLa resistividad elctrica de las aleaciones de nquel qumico es mayor que la de nquel puro. El nquel de alta pureza tiene una resistividad especfica de 7,8 x 10-6 ohm-cm. Aumentando el contenido de fsforo aumenta la resistividad elctrica de la pelcula. (Figura 4). Los valores van desde 30-100 x 10-6 ohm-cm. El tratamiento trmico de la pelcula PEV puede afectar la resistividad. A temperaturas tan bajas como 150 C la resistividad se reducir debido a la liberacin de hidrgeno absorbido fsicamente. A temperaturas superiores a 250 C, una disminucin similar marcado se producir como resultado de la migracin de fsforo y la transformacin estructural de fosfuro de nquel.[15]

Propiedades magnticas

Figura 5. Efecto del fsforo sobre el ferromagnetismo.Una aplicacin importante del nquel qumico es como una subcapa para los discos duros para computadoras. Para cumplir con los requisitos, el recubrimiento debe permanecer no magntico, incluso despus de una hora de duracin los ciclos de horneado de 250-300 C. En los ltimos aos, la industria de almacenamiento de datos ha elevado a la parte alta de este rango de temperaturas. Esto slo se puede lograr con aleaciones alto contenido en fsforo (P> 10,5%) o con aditivos especficos. La propiedad no magntico de estas pelculas de fsforo es una de las caractersticas fsicas ms importantes.[16] La figura 5 muestra el efecto del contenido de fsforo sobre el ferromagntismo.No todas las aleaciones con alto contenido de fsforo mantienen el mismo nivel de estabilidad termomagntico. El rendimiento de la pelcula tambin depende de la formulacin qumica y la dinmica de la solucin durante el proceso de recubrimiento. La reduccin de la aparicin y la velocidad de cristalizacin, lo que minimiza la fraccin de volumen de microcristales y mantiene una estructura de grano homognea a temperaturas ms altas en el horno son requisitos clave para la optimizacin del rendimiento pelculas termomagntico.[17]Resistencia a la corrosinLa aplicacin ms generalizada de la tecnologa de nquel no electroltico es proporcionar mayor proteccin contra la corrosin en una multitud de entornos corrosivos. Los datos del mercado indica claramente que el mayor uso del niquelado qumico es sobre sustratos de acero y aluminio que son nodos o menos noble que el nquel.[18] El niquelado qumico acta como un revestimiento de barrera que protege al proporcionar un revestimiento barrera libre de poros contra el ambiente corrosivo. Esto diferente de las pelculas consumibles formadas con zinc o aleacin de zinc que proteger al material de base por sacrificar ellas.La naturaleza del ambiente corrosivo y la resistencia al ataque qumico son criterios importantes cuando se selecciona un determinado recubrimiento para un rendimiento ptimo. Los recubrimientos de alto contenido en fsforo (10.12%) son ms fcilmente atacado en medios altamente alcalinos que de baja concentracin de fsforo (1-3%). Sin embargo, los primeros resisten mucho mejor en un medio cido.[19] Esto se ilustra en los siguientes grficos.Resistencia al pH

Figura 6. Medio bsico

Figura7. Medio cidoPara optimizar el rendimiento de los recubrimientos ES de proteccin contra la corrosin se requiere que el recubrimiento sea continuo y libre de cualquier microporosidad, rugosidad, ndulos e irregularidades dentro de la microestructura. Dado que la microestructura de fsforo alto ES pelculas son amorfos son esencialmente libres de los lmites de los granos que potencialmente podran servir como sitios para la corrosin. La ausencia de lmites de fase tales y la capacidad del fsforo alto ES pelcula para formar una pelcula pasiva en su superficie, lo convierten en una eleccin excelente para la proteccin de aluminio y acero sustratos altamente corrosivos, en ambientes cidos.[20]Sin embargo el contenido de fsforo solo no es suficiente para maximizar la resistencia a la corrosin del recubrimiento en un ambiente dado. Los factores que afectan el comportamiento de la corrosin de las pelculas de ES son las siguientes: 1. Adecuada seleccin del proceso de ES y el espesor de depsito.[21] 2. Operacin y mantenimiento del proceso, minimizando depositados impurezas co- 3. Minimizar defectos del sustrato mediante la formacin OEM mejora en la seleccin de sustrato (reparto vs extrusionado) y varias placas de pre-operaciones mecnicas (que forma, estampado, pulido, etc) 4. Selecin del ciclo de pretratamiento ptimo 5. Operaciones Post placa (tanto buenas como malas). Bad-alta despus del tratamiento de temperatura que pueden producir micro-depsitos-Bad agrietada. Buen post-salsas, hornea a baja temperatura, etcEl estado de la superficie juega un papel importante en la determinacin del espesor del depsito requerido y rendimiento en el campo bueno. Por ejemplo, mecanizar sustratos aleados con azufre o plomo son particularmente vulnerables a un alto grado de porosidad, ya que estos componentes de aleacin son venenos catalticos en el proceso de deposicin. Los sustratos con altos valores de rugosidad ms gruesos requieren depsitos para proporcionar una proteccin adecuada a la corrosin. Esto se debe principalmente a la formacin de ndulos durante las etapas iniciales de deposicin, lo que deviene en una microporosidad de la pelcula PEV.El aumento del espesor de la pelcula puede minimizar este efecto. Los sustratos lisos requieren un espesor de 25 micras para obtener una pelcula con un mnimo de porosidad mientras que las superficies speras puede requerir hasta tres veces ese espesor para proporcionar proteccin contra una corrosin similar.[22]El uso de pulverizacin de sal neutra, de acuerdo con la especificacin ASTM B 117, para la medicin de resistencia a la corrosin est bien documentado en la literatura y sigue siendo el mtodo ms ampliamente aceptado para la evaluacin de un revestimiento.[23] Los resultados de la exposicin de niebla salina neutra, contenido de fsforo y el espesor de depsito se resumen en la siguiente tabla:Resistencia a la corrosin mediante el test ASTM B-117 Spray de sal neutra

Grosor del recubrimiento4-5% ENP7-8% ENP6.5-8% ENP10.5-12.0% ENP

12 microns (0.4 mils)242424250

22 microns (0.8 mils)9696961,000

38 microns (1.4 mils)9696961,000

50 microns (2.0 mils)9696961,000

Dureza de la pelcula

Figura 8. Microdureza

Figura 9. Tratamiento trmicoLa dureza de la pelcula es una de las propiedades tribolgicas clave de la tecnologa de recubrimiento NQ. Los factores que afectan la dureza de pelcula son: la composicin (% P), la temperatura de tratamiento trmico y la curacin de tratamiento trmico. Los valores tpicos de microdureza estn en la gana de 500 a 720 VHN (Figura 8). Esto contrasta con el nquel depositado electrolticamente, que tienen valores tpicos de 150 a 400VHN.[24]El tratamiento trmico de la pelcula aumenta significativamente la microdureza. La figura 9 ilustra el rango de temperatura efectiva y el tiempo requerido para alcanzar valores especficos.En los casos en que el sustrato no puede soportar los requisitos de temperatura para alcanzar la mxima dureza, a menudo, se recomienda el empleo de baja concentracin de fsforo. El aumento de la microdureza de pelculas se atribuye a las transformaciones de fases que tienen lugar durante el ciclo de calentamiento para formar nquel metlico y fosfuro de nquel. Se producir algunos contraccin de volumen y agrietamiento de la pelcula y se debe tener en cuenta si la aplicacin requiere proteccin contra la corrosin.Resistencia al desgasteEl revestimiento qumico de nquel y fsforo emplea en una amplia variedad de aplicaciones de ingeniera relacionadas con la resistencia al desgaste. Esto se debe principalmente al hecho de que los recubrimientos no slo tienen alta dureza y lubricidad intrnseca, sino tambin proporcionar resistencia excelente a la corrosin y a la uniformidad de la pelcula. Las propiedades de desgaste de las pelculas se puede mejorarse mediante la codeposicin de partculas inertes, tales como PTFE, carburo de silicio o nitruro de boro formando un revestimiento compuesto.[22]

Figure 10El desgaste por abrasin de las pelculas de la PEV se mide tpicamente mediante la aplicacin de una accin mecnica de un disco abrasivo, girando sobre la superficie chapada y midiendo la prdida de peso (en miligramos) del recubrimiento a intervalos de 1000 ciclos. Esta prueba se conoce como el ndice de desgaste Taber (IST). Y tal vez es el mtodo utilizado ms frecuentemente para evaluar las caractersticas de desgaste de las pelculas de la PEV.[25] Los resultados tpicos de prdida de peso de varias pelculas se ilustra en la Figura 10.El "porque" los revestimientos de baja concentracin de fsforo tienden a resistir el desgaste por abrasin mejor que de alta, se atribuye en gran medida a superiores valores de dureza. Sin embargo despus del tratamiento trmico de las tendencias siguen siendo las mismos, aunque la dureza del depsito es similar, lo que sugiere que otros factores, tales como la composicin de depsito, jugar un papel en la resistencia al desgaste abrasivo.El desgaste adhesivo se define como la eliminacin de material entre las superficies de contacto y mide la capacidad de resistir a las pelculas de soldadura por frotamiento, o agarrotamiento.[26] Si las superficies de contacto son de nquel no electroltico, un rendimiento ptimo se logra cuando las superficies en contacto tienen propiedades diferentes, tales como contenido de fsforo o dureza. La resistencia al desgaste adhesivo de la Poltica Europea de Vecindad pelculas mejora con el contenido de fsforo en aumento.[27]Es importante tener en cuenta tantas variables como sea posible en la evaluacin de una poltica europea de vecindad para la capa de aplicaciones tribolgicas. Factores tales como la dureza, contenido de fsforo, la presencia de lquidos o gases corrosivos, la temperatura, la naturaleza de la superficie de contacto, el grado de lubricacin y las caractersticas del sustrato son crticas para el rendimiento ptimo.Lubricidad

Figura 11. Coeficientes de friccin.Como se seal anteriormente, la lubricidad juega un papel importante en la optimizacin de la resistencia al desgaste. Lo hace por contacto entre la inhibicin de las superficies de contacto, reduciendo la friccin y el calor asociado. Hard Chrome es bien conocido como poseedor de una pelcula de la curacin y auto lubricados. Considerando que la ES no presenta esta caracterstica todava ofrece una excelente lubricidad y encuentra muchas aplicaciones que pueden sacar provecho de esta propiedad.[28] La figura 11 muestra grficamente el coeficiente de friccin vs no lubricado de acero. Cromo duro se desempean mejor que el estndar alto de fsforo ES (HP ES), pero con la oclusin de diversas partculas blandas que pueden alcanzar valores mucho ms bajos.La mayora de los entornos de desgaste tienen mltiples puntos de contacto y es muy comn que todas las superficies de contacto estn chapados. La siguiente tabla muestra el mejor desempeo de nquel electroltico cuando ambas superficies de contacto estn chapados en que los resultados son comparables a las de cromo duro.Coeficientes de friccin de varias Mating superficies

Mating SurfaceCoeficiente de friccin

Sin lubricanteLubricada

Electroless nickel vs Steel0.380.20

cromo vs acero0.210.13

acero vs acerogalling0.2

cromo vs cromo0.430.26

EN vs EN0.450.20

Elecroless nickel vs Cromo0.430.30

EN PTFE vs acero0.12

EN Boron nitride vs acero0.07

DuctilidadAunque el nquel qumico es ampliamente considerado como un revestimiento de ingeniera no se compara bien con otros recubrimientos en trminos de ciertas propiedades mecnicas. La ductilidad es una de ellas. El nquel qumico se considera un material muy fuerte pero frgil. La ductilidad relativamente baja se debe a las diversas estructuras microcristalinas y amorfa que limitan la deformacin plstica,[29] es decir, la capacidad de "estirar" sin fractura. No es infrecuente que los depsitos pesados de generacin (mayores de 25 micras) a agrietarse cuando se expone a cargas severas. Esto es especialmente evidente en las pelculas de fsforo de baja concentracin o aquellos chapado de mayores baos (en exceso de 150 g / l de ortofosfato) con tensin de traccin alta.Tensin interna

Figure 12

Figure 13

Figure 14La tensin interna es sin duda una de las propiedades mecnicas ms importantes de nquel electroltico y, a menudo los ms ignorados. La tensin interna juega un papel en la adhesin, la resistencia al desgaste y a la corrosin y por lo tanto deben ser regulados o, como mnimo, saber que existe. Las tensiones internas se pueden desarrollar tanto extrnseca y la intrnseca.La tensin extrnseca es la menos insidiosa y es provocada por diferencias en el coeficiente de expansin trmica entre la pelcula y el sustrato. Cuando las superficies chapadas se enfri primero hay un encogimiento inherente al componente. Nquel electroltico tpicamente reduce aproximadamente 0,1% en refrigeracin a partir de la temperatura del bao operativo. Cuando cultivaron sobre sustratos que tienen un mayor coeficiente de dilatacin de ES (latn y aluminio, por ejemplo) el depsito ES se desarrollan esfuerzos de traccin. En los sustratos que tienen un menor coeficiente de dilatacin que EN depsito de estar en un estado de compresin. Esto, por supuesto, no asume la prdida de adhesin o agrietamiento grave como el componente pretende adaptarse a la contraccin.La tensin intrnseca es causada por el proceso de galvanizado en s. Aunque el sustrato tambin juega un pequeo papel, la tensin intrnseca es controlada por la formacin de las capas de nquel debido principalmente a la formulacin ES y condiciones de operacin del bao. Una observacin general para orientar su proceso de pensamiento sera que el aumento de fsforo ES procesos efectuados de acuerdo con las buenas prcticas se producen depsitos con el estrs neutral o de compresin. En la mayora de las aplicaciones, el esfuerzo de compresin se desea, ya que tiene un efecto insignificante sobre la prdida de la fatiga, mejora la adhesin y algunas han encontrado una mejor proteccin a la corrosin. El grfico de la figura 12 refleja la tensin de depsito frente a contenido de fsforo. Ntese que la reduccin de fsforo (menos de 4% en peso) en la pelcula tambin exhiben menor esfuerzo de traccin. Esto puede atribuirse a la presencia de fases homogneas estructurales que Duncan observo.[30]Suponiendo que se ha seleccionado la correcta formulacin de ES para ofrecer el nivel de estrs deseado, una reduccin de la tensin de compresin o incluso un cambio a la traccin es posible bajo ciertas condiciones y deben ser evitadas. El funcionamiento de un bao en fuera de sus directrices recomiendan afectar el estrs. Como Plater desea impulsar un proceso ms rpido a la placa, aumentando el pH es a menudo la primera opcin. Cuando se incrementa el pH el depsito de fsforo aumenta, el esfuerzo de compresin se reduce y esto puede conducir a resultados negativos.[31] Los chapistas se suelen sorprender al encontrar un proceso de chapado sin fisuras por tensin ni falta de adhesin, el da anterior, ahora est produciendo fallos. Una visin de los registros o un anlisis rpido revela el culpable. El responsable ms comn para el aumento del carcter a traccin ES depsitos es la edad bao. Esta bien documentado que un proceso de ES diseado para producir un depsito a la compresin deja de hacerlo despus que el bao tenga de cierta edad (alrededor de unas 5 rotaciones de metal). Es en este punto donde la presencia de reaccin de productos, ortofosfato de sodio, comienza a contribuir a la traccin. Se puede seguir empleando este bao, pero debe ser consciente de que la tensin aumentar y pueden aparecer fallos de adhesin o roturas. Esto es ms evidente, de nuevo, con pelculas ms gruesas. La figura 13 representa este fenmeno. Hay ciertos aditivos que, cuando se usa con cuidado, pueden reducir la tensin de traccin, incluso a medida que el bao en. Las fotos de la figura 14 corresponden a dos partes idnticas, recubiertas en el mismo bao, pero las edades del bao diferentes. La parte de la derecha se coloc en un bao relativamente nuevo mientras que la de la izquierda en un bao de casi 10 renovaciones de metal. Se habr dado cuenta la clara evidencia de la descamacin y la separacin debido a la alta tensin interna.Armado con una mejor comprensin de las propiedades de depsitos de nquel electroltico de fsforo, ambos chapistas e ingenieros deben ser capaces de seleccionar eficazmente el proceso adecuado ES as como guas necesarias de funcionamiento para cada aplicacin que se encuentran. La siguiente seccin proporciona una visin general de estas aplicaciones.Aplicaciones

Uso del niquelado qumicoEl niquelado qumico esta ganado aceptacin en el mercado desde los anos 60 del siglo XX a travs de una combinacin de pruebas y errores, excelentes iniciativas de marketing y el compromiso de muchos pioneros de enchapado de tiendas dispuestas a tomar en una tecnologa incipiente. Hoy en da, niquelado qumico ofrece a la comunidad de ingeniera una tecnologa fiable y diversa en el cumplimiento de diversos problemas de aplicacin. Un desglose aproximado de aplicaciones en todo el mundo para el niquelado qumico se detalla a continuacin:Automvil

Figura 15. Eje

Figura 16. PistnEsta industria saca el mximo provecho de las muchas ventajas que ofrece el niquelado qumico. Las propiedades de la pelcula tales como la uniformidad, la resistencia a la corrosin, la lubricidad y la resistencia al desgaste son razones por las que el uso en aplicaciones de automocin contina creciendo. Histricamente, un segmento de mercado sensible al coste, los fabricantes de automviles han adoptado el uso de los materiales de bajo coste chapados con una fina capa de niquelado qumico para satisfacer los estrictos requisitos de una manera econmica. Los sistemas de inyeccin de combustible, filtros de combustible de aluminio, pasadores de freno y las vlvulas de escape son slo unas pocas aplicaciones que aprovechan al mximo la resistencia a la corrosin de la pelcula. Los ejes diferenciales de pin y una variedad de pasadores y arandelas estn chapados en grandes cantidades de revestimientos debido a la lubricidad, propiedades de resistencia al desgaste y anti-gripaje(Figura 15). Los pistones de freno estn recubiertos en nquel no electroltico brillante, con una riqueza madia de fsforo y tratados trmicamente para aumentar la dureza y resistencia al desgaste. En los pistones se emplean gruesos depsito brillantespara mejora el acabado superficial y obtener una menor friccin (Figura 16). Los yugos de hierro deslizantes se recubren para eliminar el ruido asociado con el gripado.Las futuras aplicaciones ms probable es que incluyen el uso de materiales compuestos ES como PTFE, nitruro de boro y carburo de silicio. El uso y el crecimiento de la tecnologa de pila de combustible en los automviles se muestra prometedor y nquel podra desempear un papel importante. La ES se enfrent con un desafo cuando entr en vigor la Directiva sobre el final de la Vida del Vehculo (ELV)[32] que prohbe el uso de varios metales txicos a menudo se encuentran en los depsitos ES. Cuando se promulgo se consider como una barrera, pero muchos expertos consideran que la Directiva de VFU y otras iniciativas ecolgicas similares han hecho avanzar la tecnologa ES.AeroespacialLos ingenieros de diseo han encontrado que la combinacin de las propiedades funcionales de nquel qumico son muy atractivas para su uso aeroespacial. Debido a los problemas de fiabilidad obvios asociados con este segmento de mercado, a largo plazo, la evaluacin, a fondo de nquel electroltico ha estado en marcha y ha realizado un lento progreso. El xito de las pruebas y la solicitud de un nmero de aos dio lugar a una mejor comprensin de cundo y cmo utilizar el nquel no electroltico. Su empleo en los montajes de motor, servovlvulas, tren de aterrizaje, labes de turbina y similares han encontrado un uso extendido. A diferencia de cromo duro, hizo hincapi en la compresin depsitos altos de fsforo no reducen significativamente la resistencia a la fatiga de los componentes crticos. Por esta razn y razones expuestas anteriormente, parece seguro que continuara ampliando su uso.[33]Electrnica

Figura 17. Disco duro

Figure 18

Figure 19El uso de nquel electroltico para aplicaciones electrnicas sigue creciendo y es sin duda el segmento de mercado ms diverso. Las propiedades magnticas, la resistencia a la corrosin y soldabilidad son las caractersticas que ms han contribuido a su xito.Se utiliza ampliamente en la fabricacin de unidades de disco duro (Figura 17), como una forma de proporcionar un revestimiento atmicamente liso en los discos de aluminio, las capas magnticas se deposita entonces en la parte superior de esta pelcula, usualmente por pulverizacin y el acabado con carbono y capas de proteccin de lubricacin. Estas dos ltimas capas proteger la capa subyacente magntica de avera de la cabeza de lectura / escritura si pierde su cojn de aire y entra en contacto con la superficie. La uniformidad, no magntico de carcter suave y fiable, la naturaleza libre de defectos prestan a su uso continuado.Los disipadores de calor, los semiconductores, paquetes y componentes para las bateras, son ejemplos de otras aplicaciones electrnicas de alto volumen con nquel no electroltico (Figura 18). P.e. una matriz de conectores de aluminio y zinc fundido recubiertos con nquel para mejorar la resistencia al desgaste y la corrosin (Figura 19). La uniformidad, conductividad elctrica y soldabilidad son propiedades importantes para esta aplicacin.Un rea de inters y crecimiento es el revestimiento de componentes de microondas. Con formas complejas y profundas zonas rebajadas nquel no electroltico es ideal para actuar como una pelcula de barrera resistente a la corrosin en la parte superior de aluminio y por debajo de la plata o capa final estao electrolticamente.A pesar de ciertos obstculos tcnicos debe ser superado, el uso de nquel electroltico de fsforo por debajo de medio de oro de inmersin en placas de circuitos, se muestra prometedor. Comnmente conocido como el ENIG ( oro electroltico inmersin nquel ) proceso, que ofrece una mejor vida til en condiciones de humedad y mantiene excelente soldabilidad durante perodos de almacenamiento a largo. La energa renovable tambin parece ofrecer una promesa para ES en su uso para la metalizacin las clulas fotovoltaicas, se est desarrollando rpidamente.Tratamiento qumicoLos requisitos para esta aplicacin incluyen a menudo la necesidad de mantener la pureza del producto, adems de las necesidades tpicas para la uniformidad y resistencia a la corrosin. La seleccin del nquel qumico adecuado es a menudo crucial para una aplicacin con xito. Estudios recientes han encontrado el contenido de fsforo juega un papel importante en el rendimiento general del depsito de ES en un entorno especfico. Bombas, vlvulas y bridas son normalmente recubiertas con 50-100 micras de nquel no electroltico para aplicaciones muy severas.Industria de petroleo y del gasUn campo de pruebas para nquel no electroltico en los ltimos 25 aos, el xito de nquel electroltico de estas aplicaciones est bien documentado. Las vlvulas de bola, intercambiadores de calor, bombas, etc. fabricados con materiales menos costosos y recubiertos con el fsforo de alta ES ha contribuido en gran medida al xito. La resistencia a la corrosin en ambientes agresivos y la resistencia al desgaste, as como su uniformidad permitir ES para mantener su posicin dominante en este segmento del mercado.[34]Otras aplicaciones

Figure 20

Figure 21Manipulacin de alimentos, la proteccin del molde, herramientas de fundicin, placas a los no conductores y la industria de la impresin son algunas otras aplicaciones donde se encuentra el uso de nquel electroltico significativo. Aplicaciones textiles (Figura 20) utilizan una excelente resistencia al desgaste y las caractersticas de lubricidad. Recubrimientos con materiales compuestos, tales como el nitruro de ES / boro han encontrado un mayor uso en aplicaciones que requieren extender la vida de servicio (Figura 21).La forma ms comn de niquelado qumico produce un revestimiento de aleacin fsforo y nquel. El contenido de fsforo en los recubrimientos de nquel no electroltico puede variar del 2% al 13%.[6] Se utiliza comnmente en aplicaciones de revestimiento de ingeniera donde se requiere resistencia al desgaste, dureza y proteccin contra la corrosin. Las aplicaciones incluyen vlvulas de campos petroleros, rotores, ejes de transmisin, equipos de manejo de papel, barras de combustible, superficies pticas para torneado con diamante, las perillas de las puertas, utensilios de cocina, accesorios de cuarto de bao, los elctricos / mecnicos herramientas y equipo de oficina. Tambin se usa comnmente como un recubrimiento en la electrnica de placa de circuito impreso de fabricacin, tpicamente con una superposicin de oro para evitar la corrosin. Este proceso se conoce como oro electroltico de nquel inmersin.Debido a la alta dureza del recubrimiento se puede utilizar para recuperar piezas desgastadas. Se puede aplicar recubrimientos de 25 a 100 micrmetros y mecanizarlos de nuevo a las dimensiones finales. Su perfil deposicin uniforme significa que se puede aplicar a los componentes de complejos no fcilmente adaptadas a otros recubrimientos duros que usan como el cromo duro.La siguiente tabla ofrece una gua general para seleccionar un nquel no electroltico para una aplicacin especfica o requisito:Aplicacin o caracterstica deseada de la pelculacontenido bajo P (1-3% b.w.)contenido medio-bajo P (4-6% b.w.)Contenido medio P (7-9% b.w.)Contenido alto P (10.5-12% b.w.)EN con PTFE EN con nitrato de boroEN con Carburo de silicio EN con diamante

Moderada resistencia al desgaste

Fuerte resistencia al desgaste

Resistencia a la corrosin segn ASTM B117

Soldabilidad

Exposicin a alta temperatura

friccin baja

Resistencia qumica (cido)

Resistencia qumica (base)

Brillo

Torneado con diamante

Sin magnetsimo

CROMADO

Objeto metlico cromado, ya deteriorado por la corrosin del acero base.El cromado es la tcnica de depositar mediante galvanoplastia una fina capa de cromo sobre un objeto de otro metal o de plstico. La capa de cromo puede ser simplemente decorativa, proporcionar resistencia frente a la corrosin, facilitar la limpieza del objeto, o incrementar su dureza superficial. En ocasiones para propsitos meramente estticos se emplea una imitacin del cromo ms barata que ste.ProcesoUn elemento que se desee cromar debe pasar por las siguientes fases: desengrasado para retirar la suciedad superficial; limpieza manual para retirar todas las trazas restantes de suciedad e impurezas superficiales; varios pretratamientos dependiendo del sustrato; introduccin en el vaso de cromado, donde se calienta hasta la temperatura de la disolucin; y aplicacin de la corriente galvnica, bajo la que se deja el componente durante el tiempo que se requiera para que se deposite sobre l el espesor de cromo requerido.Hay pocas variantes de este proceso, que dependen fundamentalmente del tipo de sustrato a cromar. Para atacar distintos sustratos se emplean disoluciones cidas diferentes, de clorhdrico, fluorhdrico o sulfrico. Tambin se usa el cloruro frrico para atacar las aleaciones Nimonic. A veces el elemento entra al vaso de cromado elctricamente en vivo. A veces el elemento tendr un nodo hecho de aleacin de plomo y estao o de titanio platinizado. Un vaso de cromado tpico es capaz de depositar unas 25m de cromo por hora.Se emplean varios procesos de lijado y pulido para preparar la superficie de los elementos a cromar con un propsito decorativo. La apariencia general de un cromado es tan buena como lo haya sido la preparacin del elemento.[1]Los productos qumicos que se emplean en el cromado son muy txicos, por lo que su eliminacin est regulada en la mayora de los pases

niquelado y cromado

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