الکترولس نیکل

آبکاری الکترولس نیکل

تعریف فرایند الکترولس نیکل

آبکاری الکترولس نیکل(electroless nickel plating) یا به اختصار پوشش ENP، روشی برای ایجاد پوشش نیکل بدون اعمال جریان خارجی است و الکترون مورد نیاز به وسیلهٔ واکنش‌های شیمیایی درون حمام تأمین می‌شود. فرایند آبکاری الکترولس نیکل در ایران نیکل سخت نیز نامیده می‌شود. از فرایند الکترولس نیکل با هدف ایجاد پوشش فلزی پیوسته و یکنواخت استفاده می‌شود. آبکاری الکترولس را همچنین تحت عنوان آبکاری خودکاتالیتیکی نیز می‌نامند، زیرا قابلیت تشکیل بر روی فلزات و موادی را دارد که از نظر کاتالیتیکی فعال هستند. در فرایند آبکاری الکترولس، یون‌های فلزی و عامل احیاکننده فقط در حضور کاتالیزور با یکدیگر واکنش داده و بنابراین برای شروع واکنش احیاء، مواد پایه باید فعال باشند یا اینکه سطح زیرلایه را باید توسط کاتالیزورهای مناسب فعال نمود. این روش مخصوصاً در مواردی که غیر هادی‌ها (مانند پلاستیک‌ها) به عنوان زیرلایه استفاده می‌شوند دارای اهمیت است. در حمام‌های الکترولس نیکل، عامل احیاکننده، منبع تهیه الکترون برای احیاء نمک‌های فلزی بوده و می‌تواند هیپوفسفیت، فرمالدئید، بوروهیدرید یا آمینوبوران باشد.

مقایسه پوشش‌های الکترولس نیکل با پوشش‌ها رسوب الکتریکی نیکل

پوشش‌های نیکل-فسفر از طریق روش‌های الکتریکی نیز قابل حصول هستند. در روش‌های آبکاری الکترولس و نیز آبکاری الکتریکی، یون‌های فلزی موجود در محلول، احیاشده و رسوبی از فلز یا ترکیب جامد به وجود می‌آید. تفاوت این دو روش در منبع تأمین الکترون‌های لازم برای انجام عمل احیاء است. در روش آبکاری الکتریکی نیکل، الکترون‌ها توسط منبع خارجی تأمین می‌شوند در حالیکه در روش آبکاری الکترولس نیکل-فسفر این عمل توسط عامل احیاکننده شیمیایی تأمین خواهد شد. عامل احیاکننده‌ای که عموماً در روش آبکاری الکترولس، مورد مصرف قرار می‌گیرد هیپوفسفیت سدیم است. یون هیپوفسفیت دارای پتانسیل احیاکننده۰٫۹- ولت بوده و بنابراین نسبت به یون‌های نیکل با پتانسیل استاندارد ۰٫۲۵- ولت حالت احیاکنندگی دارد.

عملیات حرارتی پوشش‌های الکترولس نیکل

بطور کلی عملیات حرارتی پوشش‌های الکترولس نیکل -فسفر به منظور حذف تردی هیدروژنی، بهبود چسبندگی و افزایش سختی و مقاومت سایشی انجام می‌گردد.
حذف تردی هیدروژنی ناشی از فرایند آبکاری نیکل-فسفر، خصوصاً در مورد زیرلایه‌های فولاد پراستحکام، از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد. با توجه به اینکه حذف کامل این پدیده از فولادهای پوشش دهی شده امکان‌پذیر نیست، توصیه شده که ابتدا پوشش نازکی از نیکل-فسفر (به ضخامت ۳ تا ۱۵ میکرون) بر سطح فولاد، رسوب داده شده و سپس عملیات حرارتی جهت حذف تردی هیدروژنی صورت گیرد. چنانچه به ضخامت‌های بیشتری از پوشش نیاز باشد، می‌توان عملیات پوشش دهی را با وارد ساختن مجدد قطعه هیدروژن زدائی شده به حمام الکترولس، ادامه داد.
به منظور بهبود چسبندگی پوشش‌های نیکل-فسفر بر روی لایه‌های آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن نیز، از روش عملیات حرارتی استفاده می‌شود. دما و زمان عملیات برای آلیاژهای آلومینیوم ۱۴۰ درجه سانتی گراد و ۱ ساعت و برای فولادهای زنگ نزن ۱۷۵ درجه سانتی گراد و ۳ ساعت پیشنهاد شده‌است.
یکی از مهم‌ترین اهداف عملیات حرارتی پوشش‌های نیکل-فسفر، افزایش سختی و مقاومت سایشی آن‌ها می‌باشد. سیکل حرارتی مناسب برای این منظور، به درصد فسفر پوشش مرتبط است. برای درک این ارتباط، ذکر دو نکته ضروری است. اول آنکه علت اصلی افزایش سختی پوشش‌های نیکل-فسفر در اثر عملیات حرارتی، کریستالیزه شدن آن‌ها یعنی استحاله محلول جامد فوق اشباع NiP به دانه‌های Ni و ذرات سخت Ni3Pمی‌باشد. دوم آنکه انرژی فعال سازی حرارتی برای تشکیل فاز Ni3P در پوشش‌های کم فسفر بیش از پوشش‌های پرفسفر می‌باشد و این بدان معناست که درجه حرارت استحاله پوشش نیکل-فسفر، با افزایش مقدار فسفر، کاهش می‌یابد. به هر حال از آنجا که پوشش‌های کم فسفر از سختی ذاتی بالاتری در مقایسه با پوشش‌های پرفسفر برخوردارند، افزایش سختی در پوشش‌های پرفسفر دارای اهمیت بیشتری می‌باشد.