Specifikacija postopka breztokovnega nikljevo-fosfornega nanosa

1. Namen

Standardizirati postopek breztokovnega nikljanja, nadzor parametrov in zahteve glede kakovosti, s čimer se zagotovi stabilna kakovost prevleke, ki ustreza standardom strank in mednarodnim standardom.

2. Obseg

Uporabno za breztokovno nikljanje ogljikovega jekla, nerjavečega jekla in bakrovih zlitin. Ni uporabno za magnezijeve zlitine, titanove zlitine ali druge posebne postopke.

3. Normativne reference

  • • GB/T 13913-2008 – Avtokatalitični premazi iz zlitin niklja in fosforja
  • • GB/T 6461-2002 – Ocenjevanje preskusnih vzorcev in izdelkov iz kovinskih in drugih anorganskih premazov na kovinskih podlagah po korozijskem preskušanju
  • • ASTM B733-18 – Standardna specifikacija za avtokatalitične (breztokovne) nikelj-fosforjeve premaze
  • • ISO 4527:2003 – Kovinski premazi – Avtokatalitični (breztokovni) premazi iz nikelj-fosforjevih zlitin
  • • GB/T 5270-2005 – Kovinski premazi na kovinskih podlagah – Elektrolitične in kemično nanesene prevleke – Metode preskušanja adhezije

4. Načelo procesa

Brezelektronsko nikljanje je avtokatalitični postopek kemičnega nanašanja, pri katerem natrijev hipofosfit reducira ione Ni²⁺ in tvori zlitino Ni-P.

Mehanizem reakcije:

  • • Anodna oksidacija: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
  • • Katodna redukcija: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni
  • • Sočasno odlaganje fosforja: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O

Razvrstitev premazov glede na vsebnost fosforja:

Vrsta Vsebnost fosforja
Nizko-P 1–5 %
Srednji P 5–10 %
Visok P 10–15 %

5. Potek procesa

Pregled → Razmaščevanje → Vroče izpiranje → Izpiranje s tekočim tokom → Dekapiranje → Izpiranje → Aktivacija → Izpiranje → Izpiranje z deioniziranim detergentom → Breztokovno galvaniziranje → Obnova → 3-stopenjsko izpiranje s protitočnim tokom → Pasivacija → Izpiranje z deioniziranim detergentom → Sušenje → Pregled → Pakiranje

Breztokovni nikelj1
Breztokovni nikelj1

6. Ključni procesni parametri

Parameter Območje krmiljenja Opombe
Koncentracija Ni²⁺ 8–12 g/l Priporočeno 9–10 g/l
Natrijev hipofosfit 25–35 g/l Molsko razmerje glede na Ni²⁺: 2,5–3,5:1
Kompleksirajoče sredstvo (natrijev citrat) 30–40 g/l Stabilizira nikljeve ione
Pufer (natrijev acetat) 15–25 g/l Ohranja stabilnost pH
pH vrednost 4,5–5,5 (srednji/visoki P) Prilagojeno z amoniakom ali natrijevim karbonatom
Temperatura 85–90 ℃ Optimalno 88±1℃
Nalaganje 0,5–1,5 dm²/L Večja obremenitev zmanjša hitrost nanašanja
Stopnja odlaganja 15–25 μm/h Zmanjšuje se s staranjem kopeli
Čas 15–60 minut Odvisno od zahtevane debeline
Vznemirjenost Mehanski ali nizkotlačni zrak Priporočeno premikanje ali kroženje obdelovanca
Filtracija Neprekinjena filtracija, finoća filtracije 5–10 μm Odstranjuje delce, preprečuje nastanek jamic

7. Specifikacije izdelka in zmogljivost premazovanja

7.1 Območje velikosti obdelovanca

Predmet Parameter
Največja velikost 1500×800×600 mm
Min. velikost 5×5×5 mm
Maks. teža 200 kg
Min. teža 1 g

7.2 Zmogljivost debeline prevleke

Vrsta Območje debeline Tipična uporaba
Precizni deli 5–10 μm Navoji, jedra ventilov, hidravlične komponente
Standardni deli 10–50 μm Splošni deli, odporni proti koroziji in obrabi
Debel premaz 50–100 μm Popravilo obrabe, močno korozivna okolja

Enakomernost: ±10 % (splošni deli); ±15 % (kompleksne oblike)

7.3 Lastnosti premaza

Nepremičnina Kot prevlečeno Toplotno obdelano (400 ℃ × 1 h) Opombe
Trdota (HV) ≥500 V ≥800 V Toplotna obdelava poveča trdoto
Adhezija ≤ 1. stopnja (GB/T 5270) Brez luščenja, brez lomljenja
Preskus s solno meglico (NSS, 5 % NaCl, 35 ℃) ≥24 ur (sredina P)
≥72 ur (visok P)
Na zahtevo stranke
Poroznost ≤1 točka/cm² Običajno neporozno ≥25 μm
Upornost 50–100 μΩ·cm 30–60 μΩ·cm

Toplotna obdelava: 400 ℃ ± 10 ℃, 1 ura, hlajenje na zraku/v peči.

8. Proizvodna zmogljivost

Predmet Zmogljivost
Prostornina enega rezervoarja 2–5 m³
Teža serije 500–1500 kg
Dnevna zmogljivost 3–8 ton
Mesečna zmogljivost 80–200 ton

Opomba: Dejanska zmogljivost je odvisna od geometrije, debeline in staranja kadi.

9. Pregled kakovosti

9.1 Pregledni elementi

Predmet Metoda Pogostost Merilo sprejemljivosti
Debelina XRF / metalografski mikroskop ≥3 točke na vpenjalo na serijo Izpolnite risbo; največja odstopanja ≤10%
Trdota Mikrotrdota HV0.1 Enkrat na izmeno ≥500 HV (po prevleki); ≥800 HV (napetostna napetost)
Adhezija Pila/upogib/prečni rez+trak 1 kos na serijo Stopnja ≤1, brez luščenja
Videz Vizualno (standardna svetloba) 100 % Enotno svetlo; brez napak
Slani sprej NSS 5 % NaCl, 35 ℃ Na serijo/spremembo Srednji P ≥24 ur; Visok P ≥72 ur
Vsebnost fosforja EDS / kemikalije Tedenska / nova kopel 1–5 % / 5–10 % / 10–15 %

9.2 Klasifikacija videza

Razred Opis
Razred A Enakomerno svetlo/polsvetlo, brez napak
Razred B Rahle sledi vode/stojala, brez koščic/luščenja
Razred C Rahla motnost/barvna odstopanja, delovanje v redu
Zavrni Koščenje, luščenje, preskakovanje prevleke, zažganje, huda razlika v barvi

10. Odpravljanje težav

Težava Možen vzrok Rešitev
Slaba oprijemljivost Nepopolno razmaščevanje/luženje; nezadostna aktivacija Izboljšajte predobdelavo; podaljšajte aktivacijo
Jamkavost/hrapavost Delci v kopeli; oborine z visokim pH Izboljšajte filtracijo (5 μm); znižajte pH
Mat/siv premaz Nizka vsebnost Ni²⁺/hipofosfita; nizek pH/temperatura Dodajte kemikalije; pH 4,8–5,2; segrejte na 88 ℃
Preskoči prevleko Lokalna pasivizacija; preostalo olje/oksid Izboljšajte aktivacijo; ponovno razmastite
Nizka stopnja nanašanja Nizka temperatura/Ni²⁺/reduktor; izklopljen pH; starana kopel Segrejte na 88–90 ℃; prilagodite pH; osvežite kopel
Razgradnja kopeli Pregrevanje; visok pH; hitro dodajanje; nizka obremenitev Prenehajte segrevati; znižajte pH; razredčite kopel

11. Varnost

  • • Osebna zaščitna oprema: rokavice za kisline/alkalije, zaščitna očala, predpasnik, respirator (amoniak/kisline).
  • • Skladiščenje kemikalij: Ločite nikljev sulfat, hipofosfit, kisline in alkalije; stran od vročine/reducentov.
  • • Prepovedi: Ne mešajte koncentrirane kisline in hipofosfita (strupenega fosfina). Trdne snovi najprej raztopite v demineralizirani vodi.
  • • Prezračevanje: Lokalno izpušno prezračevanje nad rezervoarji (odstranjevanje vodika).
  • • Nujni primer: Izpiranje oči, prha, gasilni aparat s suhim prahom/CO₂, respirator, komplet za ravnanje z razlitjem.

12. Varstvo okolja

  • • Odpadna voda: ločena odpadna voda z nikljem; oborina s pH 9–10 + PAC/PAM; Ni <0,5 mg/L.
  • • Nevarni odpadki: Izrabljena kad, filtri, aktivator, nikljeva usedlina – dovoljenje za odstranjevanje z manifesti.
  • • Emisije: Neprekinjeno prezračevanje; spremljanje amoniaka/vodika v skladu z GB 16297.
  • • Energija/voda: Izolacija rezervoarjev; izpiranje s protitočnim tokom; dolivanje koncentrirane vode.

13. Sestava kopeli (srednji fosfor, splošni deli)

Kemijsko Koncentracija Funkcija
NiSO₄·6H₂O 25–35 g/l Glavna sol, vir Ni²⁺
NaH₂PO₂·H₂O 25–35 g/l Reducirno sredstvo, vir P
Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 30–40 g/l Kompleksirajoče sredstvo
CH₃COONa·3H₂O 15–25 g/l pH pufer
Mlečna/propionska kislina 5–10 ml/l Pospeševalnik
Stabilizator (tiourea) 1–2 mg/l Preprečuje razgradnjo

Ličila:

1. NiSO₄, citrat in acetat raztopite v 1/3 deionizirane vode, 60 ℃.

2. Hipofosfit in mlečno kislino raztopite v drugi 1/3.

3. Zmešajte, napolnite do oznake, pH 4,8–5,2.

4. Dodajte stabilizator, segrejte na 88 ℃, filtrirajte in postavite na poskusno ploščo.

14. Oprema in zmogljivosti inšpekcijskih pregledov

14.1 Glavna oprema

Oprema Specifikacija
Posoda za galvanizacijo Obloga iz PP/PVC-ja, ogrevana, z nadzorom temperature
Filtracija Črpalka, odporna proti kislinam + ohišje, 5–10 μm, 1–3×/h
Nadzor temperature PID, ±1 ℃
Sušilna pečica Vroč zrak, 60–120 ℃
Ultrazvočni čistilec 40 kHz, nastavljiva moč
deionizirana voda ≥10 MΩ·cm

14.2 Oprema za pregledovanje

Oprema Natančnost/standard
Debelina XRF 0–200 μm, ±0,1 μm
Mikrotrdota 10–1000 gf, GB/T 4340.1
Komora s solno pršilo GB/T 10125, ≥200 L
Metalografski mikroskop 100–1000×, mikrometer
pH-meter ±0,02, temperaturna kompenzacija
Analitska tehtnica 0,01 g

15. Dokumentacija in sledljivost

  • Zapis o proizvodnji:Št. dela, količina, temperatura, pH, čas, debelina, upravljavec.
  • Kopalniški dnevnik:Dnevni Ni²⁺, hipofosfit, pH; dodatki; filtracija/čiščenje.
  • Zapisnik o pregledu:Debelina, trdota, oprijem, videz, slana pršila.
  • Vzdrževanje:Kalibracija, vzdrževanje črpalke, odstranjevanje vodnega kamna, pregledi ventilatorjev (četrtletno).

Zadrževanje:≥3 leta (≥10 let za avtomobilsko/medicinsko opremo). Sledljivost do šaržnega/kopalnega cikla.

16. Dodatne določbe

  • • Letno pregleda tehnični oddelek.
  • • Posebne zahteve strank (solna meglica, trdota, porazdelitev, H-krhkost) so dokumentirane in upoštevane.
  • • Novi izdelki: Najprej majhen poskus; množična proizvodnja po opravljenih vseh testih.
  • • Za nadzor proizvodnje in revizijo strank.

Zgodovina revizij

Rev. Datum Vsebina revizije Odobreno s strani
V1.0 2024-xx-xx Začetna izdaja
V2.0 30. 4. 2026 Celotna revizija samo v angleščini

 


Čas objave: 18. maj 2026