Devido à alta demanda por niquelagem em diversos setores, como decoração, aeroespacial, eletrônica e telecomunicações, 150,000 toneladas de níquel galvanizado são depositadas anualmente. O mercado de niquelagem em 2024 era de cerca de US$ 2.80 bilhões, com previsão de crescimento para US$ 3.83 bilhões até 2033.
Conteúdo
O que é revestimento de níquel?
A niquelagem é uma técnica na qual uma camada de níquel ou de sua liga é depositada sobre outros materiais, como aço, ABS, latão, cobre ou náilon. Essa técnica visa aprimorar as propriedades mecânicas e físicas da superfície de diversos componentes. Existem dois métodos principais: galvanoplastia de níquel e niquelagem autocatalítica.
História do Niquelagem
Luigi Brugnatelli inventou o processo de galvanoplastia no século XIX. Inicialmente, era usado para banhar ouro ou prata para criar itens decorativos e joias. Posteriormente, Golding Bird desenvolveu uma solução de sulfato de níquel para galvanoplastia de instrumentos médicos. Com o tempo, diversas ligas de níquel foram criadas para galvanoplastia e, hoje, a galvanoplastia de níquel é realizada com diferentes soluções à base de níquel, adaptadas para atender às necessidades de componentes e indústrias específicas.
O que é o processo de niquelagem?
Aqui está o processo de galvanoplastia passo a passo
- Limpeza e desengorduramento da superfície: nesta etapa, qualquer óleo e óxido são removidos da superfície do metal usando agentes de limpeza, geralmente auxiliados por agitação ultrassônica.
- Ativação ácida e decapagem: A superfície é tratada com ácidos como ácido clorídrico e ácido sulfúrico para remover os óxidos dissolvidos e ativar a superfície do substrato. Aqui, o pH é controlado entre 3.5 e 4.5.
- Deposição eletrolítica de níquel: Em uma célula eletrolítica, o substrato (cátodo) e os ânodos de níquel puro são imersos em uma solução de níquel cuja temperatura é mantida entre 40 e 70 °C, geralmente um banho de sulfato ou sulfamato de níquel. Uma corrente contínua é aplicada, fazendo com que os íons Ni²⁺ migrem e se reduzam na superfície do cátodo por meio da reação: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni(s).
Isso resulta na formação de um revestimento de níquel denso e aderente.
- Pós-tratamento: Aqui, a superfície revestida é enxaguada com água deionizada para remover quaisquer eletrólitos residuais. A passivação da camada é feita por meio do tratamento com ácido nítrico, que ajuda a desenvolver uma camada de óxido estável, e, por fim, o ar quente é usado para a secagem.
Medidas de controle de qualidade
- Medição da espessura do revestimento: para verificar se a espessura do revestimento está dentro de uma faixa específica ou não, algumas técnicas são usadas, como XRF, indução magnética e corrente parasita.
- Teste de adesão: para medir a força de adesão do revestimento com a superfície do substrato, são realizados testes como descascamento, arranhão e retirada.
- Inspeção visual e óptica: aqui, microscópios ou scanners 3D detectam defeitos como rachaduras, corrosão ou camadas irregulares.
- Teste de resistência à corrosão: para verificar o quão bem a camada galvanizada resiste à degradação em condições adversas, o teste de pulverização de sal, teste de umidade e testes de corrosão cíclica são realizados.
Benefícios do Niquelagem
Resistência à corrosão
O revestimento de níquel atua como uma barreira contra umidade, produtos químicos e abrasão, tornando o metal resistente à corrosão.
Condutividade
Como o níquel é um bom condutor quando aplicado na superfície dos componentes, ele melhora sua condutividade. Conectores e placas de circuito revestidos com níquel apresentam desempenho elétrico mais eficaz.
Apelo visual
O níquel proporciona um acabamento brilhante ou fosco com um aspecto polido e brilhante. Essa propriedade o torna ideal para fins decorativos.
Durabilidade e Resistência ao Desgaste
O revestimento de níquel aumenta a dureza da superfície e a resistência ao desgaste. Essa propriedade torna os componentes duráveis e ideais para trabalhar em condições adversas.
Resistência ao calor
O revestimento de níquel proporciona maior resistência ao calor, protegendo os componentes de ambientes de alta temperatura.
Lubricidade
O revestimento de níquel também pode aumentar a lubrificação da superfície de um componente, reduzindo o atrito e o desgaste nas peças móveis.
Tipos de niquelagem
Niquelagem eletrolítica
Revestimento de níquel brilhante
É usado principalmente em acabamentos decorativos devido ao seu alto brilho e propriedades de nivelamento. Neste tipo de niquelagem, aditivos orgânicos (veículos e niveladores) controlam o crescimento de cristais de níquel. Esses aditivos orgânicos aumentam o brilho e as propriedades de nivelamento do revestimento.
Revestimento de níquel acetinado
A niquelagem acetinada, também conhecida como impressão em níquel perolado, é uma técnica na qual a galvanoplastia é realizada por codeposição de partículas. Nesse processo, partículas finas como a sílica são incorporadas ao níquel, o que interrompe o crescimento dos cristais e dispersa a luz. A niquelagem acetinada é amplamente utilizada em portas, móveis e outras ferragens, pois produz um belo acabamento acetinado ou semibrilhante.
Chapeamento de níquel preto
A niquelagem preta normalmente resulta na deposição de uma fina camada preta com espessura de cerca de 0.2-1.0 µm. Apresenta baixa resistência à corrosão e à abrasão. Nessa técnica, utiliza-se uma mistura de níquel e zinco, juntamente com compostos de enxofre. É utilizada para fins decorativos e redução de brilho em componentes ópticos e eletrônicos.
Niquelagem sem eletrodos
O que é a niquelagem eletrolíticaÉ um processo químico que envolve a deposição de uma liga de níquel-fósforo sobre um substrato. Nesse processo, não é necessária corrente de circuito externo; envolve uma reação autocatalítica. É dividido em três tipos, dependendo da composição do fósforo:
Revestimento de níquel químico com alto teor de fósforo: Este tipo de revestimento de níquel químico contém 10-12% de fósforo. Seu revestimento proporciona a mais alta resistência à corrosão entre todos os depósitos EN, especialmente em ambientes ácidos, boa ductilidade e dureza de cerca de 45-57HRC.
Fósforo Médio: Revestimento de Níquel Autocatalítico: Contém 6-9% de fósforo. É um tipo de revestimento amplamente utilizado que equilibra a resistência à corrosão e ao desgaste.
Níquel químico com baixo teor de fósforo: Oferece a maior dureza (58-62 HRC) e resistência ao desgaste entre os tipos de níquel químico. Contém de 1 a 4% de fósforo.
O que é uma solução de niquelagem?
Esta solução é um banho químico usado no processo de galvanoplastia para depositar uma fina camada de níquel sobre um substrato. O tipo de solução e seus parâmetros, como pH, temperatura e densidade de corrente, determinam a qualidade e as propriedades do revestimento de níquel.
Tipos de eletrólitos usados
Solução de níquel Watts (à base de sulfato):
A maioria das soluções de niquelagem, especialmente para revestimentos decorativos, são baseadas na fórmula “Watts” desenvolvida pelo Professor Oliver P. Watts.
É uma mistura de sulfato de níquel (NiSO₄), cloreto de níquel (NiCl₂) e ácido bórico (H₃BO₃).
| Componente / Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Sulfato de níquel (NiSO₄·6H₂O) | 240 – 300 g/L |
| Cloreto de níquel (NiCl₂·6H₂O) | 30 – 90 g/L |
| Ácido bórico (H₃BO₃) | 30 – 45 g/L |
| Temperatura | 40 – 60 °C |
| pH | 3.5 - 4.5 |
| Densidade de corrente catódica | 2 – 7 A/dm² |
| Taxa de deposição | 25 – 85 µm/h |
Solução de Sulfamato de Níquel
Contém solução de sulfamato de níquel (Ni(NH₂SO₃)₂) e é ideal para produzir revestimentos de níquel espessos e de baixa tensão com acabamentos lisos.
| Componente/Parâmetro | Faixa típica |
|---|---|
| Sulfamato de níquel (Ni(NH₂SO₃)₂) | 300 – 450 g/L |
| Ácido bórico (H₃BO₃) | 30 – 40 g/L |
| Temperatura | 40 – 60 °C |
| pH | 3.5 - 4.5 |
| Densidade de corrente catódica | 2 – 15 A/dm² |
Soluções à base de cloreto
São banhos do tipo Watts modificados com concentrações mais elevadas de cloreto de níquel (NiCl₂). Esses banhos proporcionam melhor condutividade, maior poder de projeção de macroelementos e dissolução anódica. Operam em temperaturas entre 40 e 70 °C.
Quais materiais podem ser niquelados?
Aço: O revestimento de níquel no aço melhora a resistência à corrosão, a dureza e a resistência, tornando-o ideal para uso em aplicações de engenharia.
Zinco e ligas de zinco: o níquel aumenta a durabilidade e a resistência à corrosão do zinco, tornando-o adequado para produtos industriais e automotivos.
Cobre: O revestimento de cobre com níquel resulta em uma condução mais eficaz, levando ao seu uso na fabricação de conectores, terminais e fiação.
Alumínio: Embora necessite de pré-tratamento antes da niquelagem, seu revestimento resulta no aumento da resistência superficial e da durabilidade.
Latão: O revestimento de níquel sobre latão proporciona maior durabilidade, resistência à corrosão e aparência polida. É frequentemente usado em itens decorativos e conectores elétricos.
Para que é usado o revestimento de níquel?
Peças de Metalurgia do Pó
Desgaste e corrosão são problemas comuns com peças de metalurgia do pó, pois sua porosidade interconectada estimula a corrosão dentro dos poros, limitando suas potenciais aplicações. A galvanoplastia de níquel pode efetivamente aumentar a resistência à corrosão e aprimorar o acabamento da superfície.
A galvanoplastia de níquel precisa que os poros nas peças PM sejam preenchidos, mas a galvanoplastia química não.
Indústria automobilística
O revestimento de níquel é usado para revestir peças automotivas, como componentes de motor, sistemas de combustível e peças de acabamento, porque oferece proteção contra corrosão e desgaste aos componentes.
Indústria aeroespacial
É aplicado em componentes aeroespaciais, como pás de turbinas, engrenagens e trens de pouso. Oferece excelente proteção contra corrosão, resistência ao desgaste e à erosão, além de adesão e dureza.
Eletrônicos
Devido à alta soldabilidade e resistência à corrosão, o revestimento de níquel é usado em conectores, interruptores e contatos.
Produtos para uso Médico
Como o revestimento de níquel oferece resistência ao desgaste, à corrosão e biocompatibilidade à superfície dos componentes, ele é utilizado em dispositivos médicos. Isso garante a longevidade e a confiabilidade dos dispositivos em contato com o corpo humano.
Perguntas frequentes
1. O que é revestimento de zinco-níquel?
É um processo de galvanoplastia resistente à corrosão, no qual uma liga de níquel-zinco é depositada sobre um substrato. Oferece melhor proteção contra corrosão em comparação com os processos tradicionais. chapeamento de zinco.
2. O que é cromagem de níquel?
Um processo de galvanoplastia de duas camadas, no qual uma camada de níquel é aplicada primeiro, seguida por uma fina camada de cromo. Além de proporcionar alta resistência à corrosão e durabilidade, ele também proporciona um acabamento refletivo e brilhante.
3. Qual é a cor do revestimento de níquel?
Sua cor é tipicamente branco-prateada. Sua cor pode variar com variações de brilho, dependendo do tipo e dos aditivos utilizados.