Niklanje je tehnika u kojoj se predmet od nekog drugog metala prevlači tankim slojem nikla elektrolitskim putem (obično željeznih, čeličnih ili bakrenih). Sloj može biti čisto dekorativan ili nanešen u svrhu korozijske zaštite. Kod nanošenja debljeg sloja može se koristiti za obnovu istrošenih metalnih dijelova strojeva. [1] Danas sve veću važnost ima i takozvano kemijsko odnosno reduktivno niklanje. Niklanje se provodi elektrokemijskim ili kemijskim putem. Elektrokemijsko niklanje galvanotehnički je postupak (elektroplatiranje), a provodi se u slabo kiselim otopinama niklova sulfata (galvanotehnika), dok je kemijsko niklanje (postupak Kanigen) izlučivanje nikla na metalnu podlogu kemijskom redukcijom. Niklanjem se dobivaju tvrde, ravnomjerne i neporozne prevlake otporne na koroziju u vlažnoj atmosferi, vodi i lužnatim otopinama, a razmjerno stabilne u solnoj i sumpornoj kiselini. [2]
Elektroplatiranje niklom
Podrobniji članak o temi: ElektroplatiranjeMoć nikla da zaštiti od korozije tehnički važne metale, dobra mehanička svojstva i lijep izgled njegovih galvanskih slojeva, te to što se, već prema uvjetima, dade lako, brzo i jednolično elektrokristalizirati u različitim oblicima i nakon toga obrađivati, postižu time različite učinke, čine galvaniziranje niklom najvažnijim područjem galvanotehnike, posebno elektroplatiranja. Elektroplatiranje niklom vrlo je važno za gradnju aparata i uređaja kemijske i prehrambene industrije. Time se ne samo zaštićuje aparatura, nego i kemikalije i hrana od zagađivanjima metalima. Osim toga, za tehniku je važno elektroplatiranje niklom radi popravka istrošenih ili izlizanih dijelova strojeva i uređaja slojevima točno određene debljine. To se može izvesti ili elektroplatiranjem niklom ili još i jednim galvanskim slojem kroma (kromiranje). Već prema vrsti kupke, pri tome se mogu dobiti nikalni galvanski slojevi s tvrdoćom po Vickersu od 4, 25 do 6, 5 ∙103 MPa, a naknadnom toplinskom obradom i do 8 ∙ 103 MPa.
Ipak se najčešće niklom elektroplatira radi ukrašavanja (dekoracije). Pri tome se, da bi se poboljšala nedovoljna postojanost sjaja njegovih galvanskih slojeva, obično također elektroplatira još i jednim sloja kroma, jer se on, iako manje plemenit, pod utjecajem atmosfere brzo nagriza (pasivira) apsorpcijom kisikom ili nastajanjem krom(III) oksida, a da se time ne smanji sposobnost refleksije svjetla. Općenito su galvanski slojevi nikla s manjim sjajem čišći i zbog toga plemenitiji od sjajnih, pa im je zaštitna moć veća. Zbog toga se u posljednje vrijeme sve više elektroplatira niklom po takozvanom dupleks postupku. Pri tome se najprije izraci zaštićuju jednim polusjajnim galvanskim slojem nikla, a traženi izgled postiže im se zatim još jednim slojem, koji ima visoki sjaj.
Za elektroplatiranje niklom još uvijek se najviše upotrebljavaju takozvane Wattsove kupke (po O. P. Wattsu), s elektrolitom od niklovog sulfata i niklovog klorida, s boratnom kiselinom kao puferom. U novije vrijeme raste značenje i sulfamatnih, nikalkobaltnih i fluorboratnih elektrolita, a za zakiseljenje upotrebljava se i fosforna kiselina. [3]
Pregled
Kako je već rečeno kod niklanja na neki drugi metal ili nevodič nanosimo sloj nikla. Predmeti koje niklamo moraju biti potpuno čisti - znači bez ikakvih ostataka masnoće, nečistoće ili oksida na njima.[4] Spomenute se nečistoće mogu ukloniti mehanički, kemijski, elektrokemijski ili ultrazvukom.[1] Pripremljeni se objekti uranjaju u kupku u kojoj su otopljene niklene soli, kao anoda obično služi ploča od lijevanog nikla. Ioni nikla se iz otopine talože na katodu, odnosno predmet.[5]
Povijest
- 1843. Nijemac Boetger dobiva prvu elektrolitsku niklenu prevlaku, no industrijska primjena počinje tek nakon 1869. (sukladno britanskoj onovremenoj literaturi prvi je patent za niklanje objavljen već 1840., i to prije Elkingtonovog za pozlatu i posrebrenje!)[6]
- 1845. otkiće reduktivnog niklanja.[7] Praktična uporaba tek nakon 1945.
- 1905. prvi patent za crno niklanje
- O.P. Watts razvija svoj i danas korišten elektrolit 1916.
- Do približno 1930. autodijelovi su prevlačeni prvo slojem bakra pa slojem nikla.
- Nakon toga počinje se zbog činjenice da nikal s vremenom potamni koristiti višeslojno prevlačenje slojem bakar/nikal/krom.
Vrste otopina
Watts otopina
Watts otopina daje i sjajne i polusjajne prevlake. Dok se sjajne prevlake koriste u dekorativne i antikorozivne svrhe polusjajne prevlake imaju isključivo tehničke svrhe.[8][9]
Sastav kupke
| Kemijski naziv | Formula | Sjajna[8] | Polusjajna[8] | ||
|---|---|---|---|---|---|
| EU | US | EU | US | ||
| Nikl sulfat | NiSO4·6H2O | 150–300 g/L | 20–40 oz/gal | 225–300 g/L | 30–40 oz/gal |
| Nikl klorid | NiCl2·6H2O | 60–150 g/L | 8–20 oz/gal | 30–45 g/L | 4–6 oz/gal |
| Boratna kiselina | H3BO3 | 37–52 g/L | 5–7 oz/gal | 37–52 g/L | 5–7 oz/gal |
Specifikacije rada [5]
- Temperatura: 40-65°C
- Jakost struje na katodi: 2-10 A/dm2
- PH: 3.0-4.5
Dodaci za sjaj [5]
- Sjajila prvog reda - paratoluene sulfonamid, benzen sulfokiselina - 0.75-23 g/l. .
- Sjajila drugog reda - alil sulfonska kiselina, formaldehid kloral hidrat - 0.0045-0.15 g/lit.
Nikl sulfamat
Ova se kupka koristi isključivo u tehničke svrhe. Mogu se nanositi i debeli slojevi. Može se koristiti i kao podloga za kromiranje.[10]
Sastav kupke
| Kemijski naziv | Formula | koncentracija[5] | |
|---|---|---|---|
| EU | US | ||
| Nikl sulfamat | Ni(SO3NH2)2 | 300-450 g/l | 40–60 oz/gal |
| Nikl klorid | NiCl2·6H2O | 0-30 g/l | 0–4 oz/gal |
| Boratna kiselina | H3BO3 | 30-45 g/l | 4–6 oz/gal |
Specifikacije[5]
- Temperatura: 40-60°C
- Jakost struje na katodi: 2-25 A/dm2
- PH: 3.5-4.5
Kloridna kupka
Također omogućuju debele prevlake, mana im je velika unutarnja napregnutost prevlake.[5]
| Kemijski naziv | Formula | Koncentracija[5] |
|---|---|---|
| Nikl klorid | NiCl2·6H2O | 30–40 oz/gal |
| Boratna kiselina | H3BO3 | 4–4.7 oz/gal |
Tvrdi nikl
Koriste se kad trebamo prevlake velike čvrstoće i tvrdoće.[5]
| Kemijski naziv | Formula | koncentracija[5] | EU |
|---|---|---|---|
| Nikl sulfat | NiSO4·6H2O | 24 oz/gal | 179.7g/L |
| Amonij klorid | NH4Cl | 3.3 oz/gal | 24.7 g/L |
| Boratna kiselina | H3BO3 | 4 oz/gal | 29.96 g/L |
Crni nikl
Daje tamnu nereflektivnu prevlaku. Antikorozijska zaštita beznačajna, isključivo dekorativna prevlaka, no koristi se i u vojne svrhe.[11] [1]
| Kemijski naziv | Formula | Koncentracija[11] |
|---|---|---|
| Nikl amonij sulfat | NiSO4·(NH4)2SO4·6H2O | 8 oz/gal |
| Cink sulfat | ZnSO4 | 1.0 oz/gal |
| Natrij tiocijanat | NaCNS | 2 oz/gal |
Dodatna literatura
- Schlesinger, M.; Paunovic, M.(Ed.): Modern Electroplating, Hoboken 2014.
- Brugger, R. Die galvanische vernicklung, Saulgau 1984.
- Jampolski, A.M. Mednenie i nikelirovanie, Lenjingrad 1977.
Vanjske poveznice
Izvori
- ↑ 1,0 1,1 1,2 QQ-N-290A
- ↑ niklanje, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
- ↑ "Tehnička enciklopedija" (Galvanotehnika), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.
- ↑ MIL-P-27418
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=nickel_electroplating
- ↑ Smee, A. Elements of Electro-metallurgy, London 1843., str. 304
- ↑ Hans Gut: Chemische Vernickelung, Look Inside Get Access Find out how to access preview-only content Prozeßstrukturen der chemischen Vernickelung , Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 1993; Abschnitt 2.1
- ↑ 8,0 8,1 8,2 http://www.pfonline.com/articles/nickel-electroplating
- ↑ NickelElectroplating.pdf
- ↑ http://www.balesmold.com/sulfamate.htm
- ↑ 11,0 11,1 MIL-P-18317
