El procés de níquel químic és el procés de recobriment catalític més important utilitzat en les últimes dues dècades. Nosaltres utilitzem el procés de níquel químic en el qual s’obté un recobriment de níquel-fòsfor, amb diferents proporcions de fòsfor. Tenim tres tipus de recobriments: de baix contingut de fòsfor (2-5%), de mig contingut de fòsfor (6-9%) i d’alt contingut de fòsfor (>10.5%). Disposem de processos automàtics amb tancs de treball amb capacitat màxima de 2000 L.

El procés de deposició és basa en una reacció redox en la qual un agent de reducció, l’hipofosfit de sodi (NaH2PO2), s’oxida i els ions de Ni2 la superfície del material. El procés també s’anomena auto catalític, perquè una vegada depositada la primera capa de níquel, aquesta actua com a catalitzador per la resta del procés. En conseqüència, hi ha una dependència lineal del temps de la reacció i el gruix de la capa del recobriment.

Algunes de les característiques més destacades d’aquests recobriments són l’alta resistència a la corrosió i al desgast, l´excel·lent uniformitat, l’ampli ventall de gruixos i de propietats mecàniques i físiques, bona soldabilitat i lubricitat superficial.

Les propietats dels recobriments depenen del contingut de fòsfor. Els recobriments de baix contingut de fòsfor són cristal·lins i durs i, com a conseqüència, presenten una alta resistència la desgast. D’altra banda, els recobriments d’alt contingut de fòsfor són amorfs i presenten una alta resistència a la corrosió. En general, tots els tipus de recobriments tenen una bona adhesió. No obstant, el grau d’adhesió depèn d’alguns paràmetres com són el gruix de la capa, el contingut de fòsfor, el tractament tèrmic i la ductilitat del substrat. Els recobriments de níquel-fòsfor són auto-lubricants, millorant el coeficient de fricció.

Una característica molt important i única pels recobriments químics, és la uniformitat de la capa en la mateixa superfície, els recobriments químics segueixen completament el perfil del substrat.

– Algunes propietats dels recobriments de níquel-fòsfor

Contingut de fòsfor

Propietat

Baix contingut

1-5 (% per pes)

Medi contingut

6-9 (% per pes)

Alt contingut

10-12 (% per pes)

Microestructura

Cristal·lina

Cristal·lina + Amorfa

Amorfa

Moment magnètic

Alt (0.01-0.03 A·m2)

Intermedi (0.003-0.006 A·m2)

Baix (0-0.002 A·m2)

Resistivitat elèctrica

Baixa (0.03-0.05 mW·cm)

Intermèdia (0.06-0.08 mW·cm)

Alta (0.09-0.13 mW·cm)

Soldabilitat

Alta

Intermèdia

Baixa

Coeficient d’expansió tèrmica

Alt (>23 m/min·°C)

Intermedi -Alt (14-20 m/min·°C)

Baix (< 11 m/min·°C)

Duresa (sense tractament tèrmic)

Alta (700-800 HV)

Intermedi i (600-700)

Baixa (<600 HV)

Resistència a desgast

Alta (10-12 mg/1000 cicles)

Intermèdia-Baixa (12-18 mg/1000 cicles)

Baixa (15-19 mg/1000 cicles)

Resistència a tracció

Baixa (150-420 MPa)

Alta (700-1100 MPa)

Intermèdia-Alta (650-900 Mpa)

Resistència a la corrosió

Baixa

Intermedi a-Baixa

Alta


Tots els tipus de recobriments de níquel-fòsfor tractats tèrmicament ofereixen una duresa de 800 a 1000 HV.

Els recobriments d’alt contingut en fòsfor presenten bona resistència a corrosió en diferents condicions ambientals.

– Resistència a la corrosió dels recobriments químics d’alt contingut ende fòsfor.

Substancia

Velocitat de corrosió (µm/any)

Corrosió atmosfèrica

0

Aigua destil·lada (95°C)

0

Aigua salada (3.5% sals a 95°C)

0

Hidròxid de sodi (sosa càustica) (45% a 20°C)

0

Hidròxid de potassi (50% a 20°C)

0

Benzol (20°C)

0

Gas natural (amb min. 5.7 mg H2S) (95°C)

0

Clorur de potassi (25% a 20°C)

0

Acetona (20°C)

0.08

Aigua desionitzada saturada amb aire (95°C)

0.1

Aigua marina (a 95°C)

1

Aigua doble destil·lada (a 350°C)

0.2

Clorur de sodi (26% a 20°C)

0.2

Hidròxid de sodi (sosa càustica) (50% a 95°C)

0.2

Fenol (90% a 20°C)

0.2

Aigua de l’aixeta

0.3-0.8

Sulfat d’amoni (10%) (20°C)

0.8

Àcid acètic glacial (20°C)

0.8

Carbonat de sodi (20°C)

1

Àcid fosfòric (85% a 20°C)

2.5

Sulfat d’amoni (solució saturada a 20°C)

3

Àcid oxàlic (10% a 20°C)

3

Sulfat d’amoni (43% a 20°C)

3

Salmorres saturades en CO2 (95°C)

5

Àcid cítric (20°C)

7

Àcid sulfúric (65% a 20°C)

9

Nitrat d’amoni (66% a 20°C)

10

Àcid fòrmic (88% a 20°C)

13

Nitrat d’amoni (20% a 20°C)

15

Amoníac (25% a 20°C)

16

Hidròxid de sodi (sosa càustica) (72% a 110°C)

18

Amoníac (10% a 20°C)

23

Àcid nítric (1% a 20°C)

25

Àcid acètic (10% a 20°C)

25

Àcid clorhídric (2% a 20°C)

27

Àcid fluorhídric (2% a 20°C)

27

Àcid sulfúric (85% a 20°C)

28

Amoníac (2% a 20°C)

28

Àcid fluorhídric (25% a 20°C)

30

Àcid fluorhídric (40% a 20°C)

53

Clorur de ferro (1% a 20°C)

200

Àcid sulfúric-Òleum (20°C)

250


Totes aquestes característiques fan que els recobriments de níquel-fòsfor siguin aplicats en diversos sectors industrials com ara l’automoció, l’aeronàutica, la química, la petroquímica, l’electrònica, l’alimentaria, la naval, la mèdica i farmacèutica, la militar, etc.

– Algunes aplicacions dels recobriments de níquel-fòsfor.

Industria

Components

Gruix de la capa (µm)

Automoció

Dissipadors de calor, Components del carburador, Injectors, Eixos de conducció, Pistons de frens, Tubs d’escapament, Silenciadors, Amortidors, Components de bloqueig, Motors de la bomba de combustible, Components de la bomba d’aigua, Components de la columna de direcció de les rodes, Components del sistema de AIRBAG, Components del compressor del aire condicionat

2-38

Aeronàutica

Monyons dels coixinets, Servovàlvules, Paletes de compressors, Components que treballen en zones calentes, Caps de pistons, Els eixos i els hèlixs principals dels motors, Actuadors hidràulics, Components del tren d’aterratge, Peces de gir, Suports de motor, Brides, Perns de seguretat, Tubs d’alimentació del motor, Juntes universals per les aletes de l’ala

10-70

Química i petroquímica

Recipients a pressió, Reactors, Eixos d’agitadors, Bombes i impulsors, Intercanviadors de calor, Filtres, Pales de turbines i rotors, Vàlvules, Actuadors hidràulics

25-125

Electrònica

Terminals de cables conductors, Connectors, Enclavaments, Díodes i transistors, Accessoris d’unió, Placa de circuit imprès

2-25

Alimentaria

Maquinaries pneumàtiques d’envasament en llaunes,  Motlles, Graelles i congeladors, Cargols d’alimentació i extrusors

12-25

Naval

Equipament marítim i bombes

25-50

Manipulació de material

Eixos i cilindres hidràulics, Extrusors, Cinturons de les baules impulsors, Engranatges i embragatges

12-75

Medica i Farmacèutica

Equips i instrumental quirúrgic d’un sol ús, Classificadors de píndoles, Cargols d’alimentació i extrusors

12-25

Militar

Assembles de fusibles, Guies de radars, Miralls, Motors, Detonadors, Armes de foc

8-75

Mines

Sistemas hidràuliques, Components de motors de mina, Connectors de canonades

30-60

Ferrocarril

Vagons cisterna, Eixos dels motors, Maquinari de cotxe

20-90

Textil

Ganivets, Guies, Fileres, Trinquets teler i agulles de teixir

12-50

Paper i fusta

Plaques de suport pels ganivets corredors, Plaques d’abrasió, Components de maquinaria

~30


A Elhco, si es treballa per la industria aeronàutica és du a terme el procés segons les normes AIPS 02-04-008 i I+D-P-047.