La galvanoplastia de níquel es una técnica de galvanoplastia de una fina capa de níquel sobre un objeto metálico . La capa de níquel puede ser decorativa, proporcionar resistencia a la corrosión , resistencia al desgaste o usarse para reconstruir piezas desgastadas o de tamaño insuficiente con fines de recuperación. [1] [2]
La galvanoplastia de níquel es un proceso de depositar níquel sobre una pieza metálica. Las piezas que se van a revestir deben estar limpias y libres de suciedad, corrosión y defectos antes de que pueda comenzar el revestimiento. [3] Para limpiar y proteger la pieza durante el proceso de enchapado, se puede utilizar una combinación de tratamiento térmico , limpieza, enmascaramiento, decapado y grabado. [1] Una vez preparada la pieza se sumerge en una solución electrolítica y se utiliza como cátodo . El ánodo de níquel se disuelve en el electrolito para formar iones de níquel (Ni 2+ ). Al igual que en otros procesos de electrodeposición , los iones viajan a través de la solución y se depositan en el cátodo. [4] [5]
La eficiencia del ánodo para la disolución del níquel es cercana al 100%, a menos que debido a problemas con el proceso, el ánodo se vuelva pasivo (y su eficiencia, por tanto, 0). La eficiencia del cátodo depende del proceso y varía entre el 90 y el 97%. Debido a este desajuste, durante el revestimiento, la concentración de níquel en la solución y el pH aumentarán lentamente. [6] El proceso lleva de minutos a horas dependiendo de la densidad de corriente y el espesor previsto del revestimiento. [7]
La galvanoplastia de níquel se desarrolló en la primera mitad del siglo XIX, con notables experimentos realizados por Golding Bird (1837) y la patente de nitrato de níquel de Joseph Shore (1840). La primera receta práctica, una solución acuosa de sulfatos de níquel y amonio, fue inventada por Böttger en 1843 y estuvo en uso durante 70 años. [8] El éxito comercial lo logró Isaac Adams Jr. , cuya patente para una solución de sulfato de níquel y amonio , aunque similar a la de Böttger, tenía un pH neutro que hacía que el proceso fuera más fácil de controlar. Adams disfrutó de un casi monopolio en el niquelado desde 1869 hasta 1886, cuando el consumo de níquel para niquelado alcanzó las 135 toneladas. [4] En EE.UU., Remington intentó utilizar la solución de cloruro de níquel y amonio (1868), en el proceso estableciendo la construcción del ánodo en forma de una cesta de platino llena de trozos de níquel, [4] Edward Weston inició el uso de ácido bórico (patente emitida en 1878), [9] Bancroft descubrió el papel de los cloruros en la disolución del ánodo (1906). [4] [10] Finalmente, Oliver P. Watts estableció en 1916 el baño Watts , cuyas variaciones todavía se utilizan ampliamente para revestimientos decorativos, mientras que las soluciones de sulfamato lo desafían en las aplicaciones de ingeniería. [4]
Un baño Watts , llamado así por su inventor Oliver Patterson Watts , es una solución electrolítica acuosa para recubrir níquel a partir de un ánodo de níquel. Puede depositar níquel tanto brillante como semibrillante. El níquel brillante se utiliza normalmente con fines decorativos y protección contra la corrosión. Los depósitos semibrillantes se utilizan para aplicaciones de ingeniería donde es importante una alta resistencia a la corrosión, ductilidad o conductividad eléctrica y no se requiere un alto brillo. [2] [11] [12]
El tipo de abrillantadores añadidos y sus concentraciones determinan el aspecto del depósito: brillante, brillante, semibrillante, satinado.
El niquelado con sulfamato se utiliza para muchas aplicaciones de ingeniería. Se deposita para correcciones dimensionales, resistencia a la abrasión y al desgaste, recubrimiento de alta eficiencia y protección contra la corrosión. También se utiliza como capa base para el cromo. [2] [13]
Las soluciones totalmente de cloruro permiten la deposición de recubrimientos gruesos de níquel. Lo hacen porque funcionan con voltajes bajos. Sin embargo, la deposición tiene altas tensiones internas. [2] [5]
Un baño de sulfato-cloruro opera a voltajes más bajos que un baño de Watts y proporciona una mayor tasa de deposición. Aunque las tensiones internas son mayores que las del baño de Watts, son menores que las de un baño totalmente de cloruro. [2] [5]
Se utiliza una solución totalmente de sulfato para electrodepositar níquel donde los ánodos son insolubles. Por ejemplo, recubrir el interior de tuberías y accesorios de acero puede requerir un ánodo insoluble. [2] [12]
Se utiliza una solución de níquel duro cuando se requiere un depósito de alta resistencia a la tracción y dureza. [2] [5]
El "níquel negro" es una capa oscura que se compone principalmente de sulfuro de níquel y zinc y níquel metálicos. [14] Por lo general, está recubierto de latón, bronce o acero para producir una superficie no reflectante. [15] Este tipo de revestimiento se utiliza con fines decorativos y militares y no ofrece mucha protección. [1] [2] [15]
El níquel brillante decorativo se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Ofrece un acabado de alto brillo, protección contra la corrosión y resistencia al desgaste. En la industria automotriz, el níquel brillante se puede encontrar en parachoques , llantas, tubos de escape y molduras. También se utiliza para trabajos brillantes en bicicletas y motos . Otras aplicaciones incluyen herramientas manuales y artículos para el hogar, como accesorios de iluminación y plomería , rejillas de alambre, armas de fuego y electrodomésticos . [11]
La tecnología de recubrimiento moderna hace que el níquel depositado tenga un aspecto brillante como un espejo sin necesidad de pulido; las aplicaciones multicapa se utilizan con frecuencia para mejorar la resistencia a la corrosión del acero, zinc, cobre, aluminio y otros metales recubiertos. Para evitar el deslustre, el níquel galvanizado decorativo suele estar recubierto con una fina capa de cromo . [8]
El níquel de ingeniería se utiliza cuando no se desea brillo. Las aplicaciones no decorativas brindan protección contra el desgaste y la corrosión, así como acumulaciones de baja tensión para la recuperación dimensional, [11] [16] el níquel o sus aleaciones de níquel generalmente tienen un acabado mate u opaco. [8] El método se puede utilizar para fabricar recubrimientos nanocompuestos resistentes al desgaste. [17] [18]
En el electroformado de níquel se aplica el niquelado para la fabricación de productos de níquel. Por ejemplo, el níquel se puede depositar en un mandril y luego retirarlo de este último, creando una pieza exclusivamente de níquel. [8]