آشنایی با آبکاری نیکل و کاربردهای گسترده آن

آبکاری نیکل (Nickel plating) ترکیبی منحصر به فرد از مقاومت در برابر خوردگی و سایش را فراهم می کند. آبکاری نیکل  می تواند روشنایی ، درخشش و جذابیت فلز آبکاری شده را افزایش دهد. همچنین لایه های نیکل چسبندگی عالی را برای لایه های بعدی پوشش فراهم می کند ، به همین دلیل است که نیکل اغلب به عنوان زیر کار برای سایر پوشش ها مانند کروم استفاده می شود. آبکاری نیکل با مقاصد تزئینی و صنعتی انجام می شود.

آبکاری شامل استفاده از یک لایه نازک از فلز یا آلیاژ فلز است که هدف از آن تغییر خصوصیات فنی یا فیزیکی سطحی ماده اندوده شده مانند هدایت الکتریکی ، افزایش دوام ، بهبود  ظاهر و عملکرد است. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک در این رابطه توضیحات بیشتری ارائه می شود.

آبکاری نیکل بطور گسترده ای به خصوص در طول ۵۰ سال گذشته توسعه یافته است و بطور موثری طیف گسترده ای از پوشش های صنعتی را برای اهداف تزئینی و کاربردی امکان پذیر می سازد. نیکل آبکاری شده از نظر تجاری دارای اهمیت است  به طوری که هر سال ۱۵۰،۰۰۰ تن از این فلز در سراسر جهان برای آبکاری استفاده می شود.

این استفاده گسترده نشان دهنده خواص مفید و تطبیق پذیری نیکل به عنوان یک ماده پوشش دهنده است. از ویژگی های خاص آبکاری این است که با اصلاح ترکیب الکترولیت و شرایط کار می توان خصوصیات و شکل ظاهری نیکل را براساس نیازهای خاص تنظیم کرد.

آبکاری نیکل چیست؟

در این روش یک لایه پوشش نیکل با استفاده از یک فرآیند شیمیایی کنترل شده یا کاهش، روی یک سطح دیگر رسوب می کند. پوشش های نیکل حتی در مواردی که شکل پیچیده ای دارند، بسیار یکنواخت هستند. بیشترین کاربرد این روش برای ساخت دیسک های سخت برای رایانه ها است ولی برای متالیز کردن پلاستیک برای آبکاری ، سیلندر ترمز اتومبیل ، پمپ ها ، سوپاپ ها و سایر محصولات مهندسی نیز کاربرد دارد. آبکاری نیکل مقاومت در برابر سایش و خوردگی را با چسبندگی عالی به تمام فلزات ترکیب می کند که خصوصا شامل فلزاتی مانند آلومینیوم است که به دلیل وزن کم ، در صنعت خودرو و هوافضا اهمیت بسیار بالایی دارد.

آبکاری نیکل چگونه انجام می شود؟

برای انتقال صحیح نیکل بر روی سطح یک محصول ، یک بار منفی باید روی ماده پایه اعمال شود. برای دستیابی به این هدف ، محصول به طور معمول از طریق سیم رسانا به یکسو کننده ، باتری یا منبع تغذیه دیگر وصل می شود. پس از اتصال ، میله ساخته شده از نیکل به روشی مشابه به سمت مثبت یکسو کننده یا منبع نیرو وصل می شود.

پس از اتمام مراحل اولیه ، مواد پایه در محلول غوطه ور می شوند که شامل نمکی با آرایش شیمیایی از جمله فلز آبکاری کننده است. برای آبکاری الکترو نیکل ، این محلول از نمک کلرید نیکل و آب تشکیل شده است. به دلیل جریان الکتریکی موجود در محلول ، نمک کلرید نیکل تجزیه شده و به یون های کلرید منفی و یون های مثبت نیکل تبدیل می شود. سپس بار منفی فلز پایه در کاتد یون های نیکل مثبت را به خود جذب می کند بنابراین نیکل موجود در میله اکسید شده و درون محلول حل می شود و جذب ماده پایه شده و متعاقباً محصول را می پوشاند.

انواع آبکاری نیکل و مزایای آنها

محصولات بسیاری در بازار وجود دارد که نوعی از آبکاری نیکل را در فرایند تولید گنجانیده است. انواع محبوب آبکاری نیکل عبارتند از:

• آبکاری براق
• آبکاری الکترولیس
• آبکاری مات

برای هر روکش مزایا و معایب متنوعی وجود دارد و هر یک برای بعضی از موارد مناسب تر از سایر موارد است.

آبکاری براق

در این روش به دلیل وجود مقدار زیاد گوگرد ، کار نهایی برقی شبیه آینه خواهد داشت و رسانایی خوبی ارائه می دهد اما به اندازه سایر مواد آبکاری شده با نیکل رسانا نبوده یا در برابر خوردگی مقاوم نیست. با این حال ، برای مخفی کردن خطوط پولیش و هرگونه نقص دیگری در سطح یک ماده کاملا مناسب است.

برای یک محصول تمیز و روشن می توان از فولاد ، آلومینیوم ، مس ، برنج و آهن استفاده کرد. همچنین این روش به عنوان پایه ای برای سایر پوشش های آبکاری برای افزایش درخشش ایده آل است.

این نوع آبکاری به عنوان ضربه گیر ، رینگ ، لوله اگزوز و آراستن اتومبیل ، موتور سیکلت و دوچرخه و همچنین لوازم روشنایی و لوله کشی کاربرد دارد. همچنین برای بازیابی هر مکانیسمی در ماشین آلات مستعمل به خوبی عمل می کند.

آبکاری الکترولیس

برخلاف سایر اشکال آبکاری با نیکل این روش با استفاده از یک واکنش اتوکاتالیستی اعمال می شود و از جریان الکتریکی در آن استفاده نمی شود. با توجه به شکل قطعه ، برای یک روکش یکنواخت مؤثر است و می تواند روی سطوح غیر رسانا رسوب کند. این روش برای جلوگیری از خوردگی و سایش و هر چیزی که نیاز به سختی بالا داشته باشد، ایده آل است و بر روی پلاستیک و انواع فلزات قابل انجام است.

این روش برای وسایل آشپزخانه ، دستگیره درها ، شیرآلات حمام ، تجهیزات اداری ، شفت درایو ، روتور و دریچه های میدان نفتی ایده آل است. آبکاری الکترولیس غالباً به عنوان روکش در تابلوهای مدار چاپی برای الکترونیک با یک لایه اضافه شده از طلا مورد استفاده قرار می گیرد تا بیشتر از خوردگی جلوگیری کند.

آبکاری مات

ویژگی های نیکل سولفامات یا آبکاری مات شبیه به آبکاری براق است ، اما یک رنگ مات  و غیر براق دارد. این روش پوشاننده  و انعطاف پذیر بوده و مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی نشان می دهد. این پوشش می تواند ضخامتی ایجاد کند که برای اهداف سایشی و تصحیح ابعاد مفید باشد و برای آبکاری قلع ، آبکاری نقره و آبکاری طلا استفاده می شود.

این روش برای قطعات ماشین ، فنرها یا مواردی که متحرک هستند عالی است. آبکاری مات همچنین برای برنامه هایی که مستلزم جوشکاری ، لحیم کاری یا جوش لیزر هستند ایده آل است و به عنوان پوشش انتخابی برای ترمیم وسایل نقلیه قبل از سال ۱۹۳۳ مورد استفاده قرار می گرفت.

کاربردهای آبکاری نیکل

نیکل آبکاری شده برای افزایش کارایی ، ارزش و جذابیت محصولات تولیدی بطور گسترده استفاده می شود. از دیگر روکش های نیکل برای بهبود خصوصیات فیزیکی مانند مقاومت در برابر سایش ، گرما یا خوردگی استفاده می شود. در بسیاری از کاربردهای مهم ، پوشش نیکل با  هدف دوگانه ارائه یک رنگ روشن و جذاب و همچنین ارائه مقاومت در برابر خوردگی یا سایر خصوصیات عملکردی انجام می شود.

قابل توجه ترین تحولات اخیر در آبکاری نیکل افزایش استفاده از روکش های نیکل و کروم با دوام بر روی پلاستیک و اجزای آلومینیوم است. روکش های روشن ، ساتن ، مروارید و سیاه اغلب برای قطعات خودرو ، موتور سیکلت و وسایل نقلیه تجاری و همچنین شیرآلات / شیر آب و اتصالات حمام ، وسایل درب و کمد ، مبلمان فلزی ، لوازم و وسایل الکترونیکی  استفاده  می شوند.

پوشش های نیکل اولین انتخاب برای محافظت از مواد مهم  در برابر خوردگی در محیط های سخت مانند سیستم های سوخت اتومبیل ، توربوشارژرها ، قطعات انتقالی و سیستم های ترمز هستند. در هواپیما از آبکاری نیکل برای پوشش دریچه های سروو هیدرولیک الکترومغناطیسی ، تیغه های کمپرسور ، اتصالات موتور ، دنده فرود و سایر کاربردهای اساسی استفاده می شود.

آبکاری با نیکل به طور گسترده ای در قطعات الکترونیکی از قبیل اتصالات ، ریزپردازنده ها و اجزاء مدارها استفاده می شود و به اطمینان از عملکرد کمک می کند به همین جهت در صنعت الکترونیک نقش اساسی دارد. این روش مقاومت در برابر خوردگی و قدرت لحیم کاری بالایی را ایجاد می کند و با ایجاد یک لایه محافظ مانع مهاجرت فلزات شده و از ایجاد مدارهای کوتاه جلوگیری می کند.