La galvanoplastia de níquel es una técnica que consiste en aplicar una capa fina de níquel sobre un objeto metálico . La capa de níquel puede ser decorativa, proporcionar resistencia a la corrosión y al desgaste o utilizarse para reconstruir piezas desgastadas o de tamaño inferior al normal con fines de recuperación. [1] [2]
La galvanoplastia de níquel es un proceso de deposición de níquel sobre una pieza metálica. Las piezas que se van a recubrir deben estar limpias y libres de suciedad, corrosión y defectos antes de que pueda comenzar el proceso. [3] Para limpiar y proteger la pieza durante el proceso de recubrimiento, se puede utilizar una combinación de tratamiento térmico , limpieza, enmascaramiento, decapado y grabado. [1] Una vez que se ha preparado 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 de níquel es cercana al 100%, a menos que el ánodo se vuelva pasivo debido a problemas con el proceso, en cuyo caso la eficiencia cae a 0. La eficiencia del cátodo depende del proceso y varía entre el 90 y el 97%. Debido a este desajuste, durante el enchapado la concentración de níquel en la solución y el pH aumentarán lentamente. [6] El proceso lleva minutos u horas dependiendo de la densidad de corriente y el espesor deseado del enchapado. [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 del nitrato de níquel por 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 cuasi monopolio en el niquelado desde 1869 hasta 1886, cuando el consumo de níquel para el niquelado alcanzó las 135 toneladas. [4] En los 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 canasta de platino llena de piezas 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 en 1916 estableció el baño de Watts , variaciones del cual todavía se usan ampliamente para el enchapado decorativo, con soluciones de sulfamato desafiándolo en las aplicaciones de ingeniería. [4]
Un baño de Watts , llamado así por su inventor Oliver Patterson Watts , es una solución electrolítica acuosa para el recubrimiento de níquel a partir de un ánodo de níquel. Puede depositar níquel brillante y semibrillante. El níquel brillante se utiliza normalmente con fines decorativos y de protección contra la corrosión. Los depósitos semibrillantes se utilizan para aplicaciones de ingeniería en las que 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 realizar correcciones dimensionales, resistencia a la abrasión y al desgaste, revestimiento de alta eficiencia y protección contra la corrosión. También se utiliza como capa base para el cromo. [2] [13]
Las soluciones de cloruro permiten la deposición de capas gruesas de níquel. Esto se logra porque funcionan a voltajes bajos. Sin embargo, la deposición tiene tensiones internas elevadas. [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 más altas que las del baño de Watts, son más bajas que las de un baño de cloruro. [2] [5]
Para la electrodeposición de níquel, en la que los ánodos son insolubles, se utiliza una solución de sulfato. Por ejemplo, para revestir el interior de tuberías y accesorios de acero, puede ser necesario 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 un revestimiento oscuro que se compone principalmente de sulfuro de níquel y zinc y níquel metálicos. [14] Normalmente se aplica sobre 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 motocicletas . Otras aplicaciones incluyen herramientas manuales y artículos para el hogar como accesorios de iluminación y plomería , estantes de alambre, armas de fuego y electrodomésticos . [11]
La tecnología de recubrimiento moderna hace que el níquel depositado tenga un brillo brillante sin necesidad de pulido. Las aplicaciones multicapa se utilizan con frecuencia para mejorar la resistencia a la corrosión del acero, el zinc, el cobre, el aluminio y otros metales revestidos. Para evitar el deslustre, el níquel galvanizado decorativo se recubre normalmente con una fina capa de cromo . [8]
El níquel de ingeniería se utiliza cuando no se desea brillo. Las aplicaciones no decorativas proporcionan 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 suelen tener un acabado mate o sin brillo. [8] El método se puede utilizar para fabricar recubrimientos nanocompuestos resistentes al desgaste. [17] [18]
El electroformado de níquel es un proceso de niquelado que se aplica a la fabricación de productos de níquel. Por ejemplo, el níquel se puede depositar sobre un mandril y luego retirarlo, creando una pieza compuesta únicamente de níquel. [8]