lunes, 30 de diciembre de 2013

Electrodepositado de Níquel

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