Electrodepositado de
Níquel
La aplicación electrodepositado de níquel puede caer en tres
diferentes categorías: decorativo, funcional y electro formado.
En el decorado con níquel, es muy utilizado en conjunto con
cromo. En el cual la capa de cromo utilizada es para prevenir el deslustre del
níquel. Originalmente se utilizaba una capa de níquel el cual posteriormente se
pulía hasta obtener un acabado espejo. Hoy en día el electrodepositado de
níquel puede ofrecer por si solo un acabado espejo, y no requiere ser pulido
previo al cromado. El uso de multicapas también se ha popularizado y se utiliza
para ofrecer una resistencia superior en materiales expuestos a ambientes muy
corrosivos. El desarrollo de micro fisuras controladas, ha otorgado una
resistencia a la corrosión superior (micro craking).
Fundamentos
La cantidad de níquel depositado puede ser directamente
calculado, mediante la ecuación:
en donde “m” es la
cantidad de níquel depositado, en el cátodo en gramos, “I” es la corriente que fluye en el tanque en amperes, “t” es el tiempo en horas que fluye la
corriente, “a” es la relación de
eficiencia. El valor 1.095 en gramos amperes hora, corresponde a M/nF en
donde “M” es el peso molecular del níquel
(58.69) “n” es el número de
electrones en la reacción electroquímica (2) y “F” es la constante de Farday igual a 26.799 A-h.
La constante debe de ser multiplicada por
la eficiencia actual del electrodo, que en un baño normal debe de estar muy
cercana al 100% Pero si se tiene un desbalance en el pH y/o cloruros altos en
el baño los ánodos se pueden pasivar por lo cual la eficiencia puede caer a
cercad e 0%
La eficiencia de los procesos puede variar de entre el 90 y
97%. Ya que un porcentaje de la energía se gastara en la descarga de iones de
hidrogeno por el agua. Esto reduce la eficiencia del 100 al 96%.
Debido a que la eficiencia del cátodo, no es exactamente la
misma, la concentración del ion Níquel y el pH comenzaran a incrementarse
conforme se procede con el electrodepositado. La concentración del ion níquel
dependerá de la eficiencia del ánodo y cátodo. Debido a que el cátodo tendrá
eficiencia entre el 90% y 97% mientras que el ánodo siempre tendrá una
eficiencia del cercana al 100%.
Espesor promedio del
recubrimiento
Una expresión para calcular el espesor de Niquel, s en micrómetros, puede ser obtenida
mediante dividir la ecuación que ya vimos entre, por el producto de la densidad
del níquel, d(8.907 g/cm3) y
la superficie a electrodepositar, A y
multiplicada por 100 para obtener el espesor.
Corriente
y distribución del metal
En el electrodepositado de nique, la
distribución de la corriente está altamente influenciada por los factores
geométricos de la figura o parte, la
posición relativa de la parte con respecto al Ando, como se colocan las piezas
en el rack, y las dimensiones del sistema. Es por esto que es difícil, poder
tener una distribución uniforme en toda la pieza.
Poder
de penetración
Aunado a los factores ya mencionados, la distribución del
metal estará influenciada por la polarización del cátodo, la relación de eficiencia
densidad de corriente del cátodo, y la conductividad. La compleja relación
entre los factores que influencian la distribución de corriente, se llama poder de penetración.
Estrés Interno
Esto se refiere a fuerzas creadas con el depósito como
resultado de una electro-cristalización, y/o la co-depositacion de impurezas
como hidrogeno, azufre, y otro elementos. El estrés interno puede ser
extensible, o de compresión. En el primero la distancia promedio entre los
átomos de níquel en el entramado es mayor que en el valor de equilibrio creando
una fuerza que hace que lo átomos tiendan a quedar cerca. En el segundo, los átomos
tienden a quedar cerca pero la fuerza tiende a separarlos.
Adhesión
Con diferencia del electro formado, un alto nivel de
adhesión entre el sustrato y el depósito es crítico en todas las aplicaciones.
En condiciones favorables, el acomodo cristalino del sustrato se extiende en el
depósito (epitaxy).
Nivel
La habilidad de una solución de electrodepositado de
rellenar defectos en el material base es llamada nivel o nivelación. El metal
recubrirá la pieza, ganara espesor y ofrecerá un acabado más suave.
Composición de las
soluciones
Existen diferentes soluciones para el electrodepositado de níquel,
la más común se llaman Watts. Las soluciones de sulfamato son rara vez usadas.
Producto
|
Watts
Níquel
|
Sulfamato
Níquel
|
Semi
Brillante
|
Sulfato de Níquel NiSO4*6H2O (g/L)
|
225-400
|
300
|
|
Sulfamato de Níquel Ni(SO3NH4) (g/L)
|
30-45
|
||
Cloruro de Níquel NICl2*6H2O (g/L)
|
30-60
|
300-400
|
35
|
Ácido Bórico H3BO3 (g/L)
|
30-45
|
0-30
|
0
|
Temperatura °C
|
44-66
|
32-60
|
54
|
Agitación
|
Si
|
Si
|
Si
|
Densidad de Corriente en el cátodo (A/dm2)
|
3-11
|
0.5-30
|
3-10
|
Ánodo
|
Níquel
|
Níquel
|
Níquel
|
pH
|
2-4.5
|
3.5-5.0
|
3.5-4.5
|
