Specifikation för elektrolös nickel-fosforpläteringsprocess

1. Syfte

Att standardisera den elektrolösa nickelpläteringsprocessen, parameterkontroll och kvalitetskrav, vilket säkerställer stabil beläggningskvalitet som uppfyller kundernas och internationella standarder.

2. Omfattning

Tillämplig för elektrolös nickelplätering på kolstål, rostfritt stål och kopparlegeringar. Ej tillämplig för magnesiumlegeringar, titanlegeringar eller andra specialprocesser.

3. Normativa referenser

  • • GB/T 13913-2008 – Autokatalytiska beläggningar av nickel-fosforlegeringar
  • • GB/T 6461-2002 – Klassificering av provexemplar och artiklar av metalliska och andra oorganiska beläggningar på metalliska substrat efter korrosionsprovning
  • • ASTM B733-18 – Standardspecifikation för autokatalytiska (elektrolösa) nickel-fosforbeläggningar
  • • ISO 4527:2003 – Metalliska beläggningar – Autokatalytiska (elektrolösa) beläggningar av nickel-fosforlegeringar
  • • GB/T 5270-2005 – Metalliska beläggningar på metalliska underlag – Elektropläterade och kemiskt deponerade beläggningar – Vidhäftningstestmetoder

4. Processprincip

Elektrolös nickelplätering är en autokatalytisk kemisk avsättningsprocess där natriumhypofosfit reducerar Ni²⁺-joner för att bilda en Ni-P-legeringsbeläggning.

Reaktionsmekanism:

  • • Anodisk oxidation: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
  • • Katodisk reduktion: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni
  • • Fosfor-samavsättning: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O

Klassificering av beläggningar efter fosforinnehåll:

Typ Fosforinnehåll
Låg-P 1–5 %
Mellan-P 5–10 %
Hög-P 10–15 %

5. Processflöde

Inspektion → Avfettning → Varm sköljning → Flödande sköljning → Betning → Sköljning → Aktivering → Sköljning → Avjoniseringssköljning → Elektrolyslös plätering → Återvinning → 3-stegs motströmssköljning → Passivering → Avjoniseringssköljning → Torkning → Inspektion → Packning

Elektrolytisk nickel1
Elektrolytisk nickel1

6. Viktiga processparametrar

Parameter Kontrollområde Anmärkningar
Ni²⁺-koncentration 8–12 g/L Rekommenderas 9–10 g/L
Natriumhypofosfit 25–35 g/L Molförhållande till Ni²⁺: 2,5–3,5:1
Komplexbildare (natriumcitrat) 30–40 g/L Stabiliserar nickeljoner
Buffert (natriumacetat) 15–25 g/L Bibehåller pH-stabilitet
pH-värde 4,5–5,5 (Mellan/hög-P) Justeras med ammoniak eller natriumkarbonat
Temperatur 85–90 ℃ Optimal 88±1℃
Belastning 0,5–1,5 dm²/L Högre belastning minskar avsättningshastigheten
Depositionstakt 15–25 μm/h Minskar med badets åldrande
Tid 15–60 minuter Beroende på önskad tjocklek
Agitation Mekanisk eller lågtrycksluft Arbetsstyckets rörelse eller cirkulation rekommenderas
Filtrering Kontinuerlig filtrering, 5–10 μm klassning Avlägsnar partiklar, förhindrar gropbildning

7. Produktspecifikationer och beläggningskapacitet

7.1 Arbetsstyckets storleksområde

Punkt Parameter
Maxstorlek 1500×800×600 mm
Min. storlek 5×5×5 mm
Maxvikt 200 kg
Min. vikt 1 gram

7.2 Beläggningstjocklekskapacitet

Typ Tjockleksområde Typisk tillämpning
Precisionsdelar 5–10 μm Gängor, ventilkärnor, hydrauliska komponenter
Standarddelar 10–50 μm Allmänna korrosions- och slitstarka delar
Tjock beläggning 50–100 μm Slitagereparation, svåra korrosiva miljöer

Likformighet: ±10 % (allmänna delar); ±15 % (komplexa former)

7.3 Beläggningsegenskaper

Egendom Som pläterad Värmebehandlad (400 ℃ × 1 h) Anmärkningar
Hårdhet (HV) ≥500 HV ≥800 HV Värmebehandling ökar hårdheten
Adhesion ≤ Grad 1 (GB/T 5270) Ingen skalning, ingen flagning
Saltspraytest (NSS, 5 % NaCl, 35 ℃) ≥24 timmar (Mitt-P)
≥72 timmar (Hög-P)
Per kundkrav
Porositet ≤1 punkt/cm² Vanligtvis icke-porös ≥25 μm
Resistivitet 50–100 μΩ·cm 30–60 μΩ·cm

Värmebehandling: 400 ℃ ± 10 ℃, 1 timme, luft-/ugnskylning.

8. Produktionskapacitet

Punkt Kapacitet
Volym för en enda tank 2–5 m³
Batchvikt 500–1500 kg
Daglig kapacitet 3–8 ton
Månadskapacitet 80–200 ton

Obs: Faktisk kapacitet beror på geometri, tjocklek och badets åldrande.

9. Kvalitetskontroll

9.1 Inspektionspunkter

Punkt Metod Frekvens Acceptanskriterium
Tjocklek XRF / metallografiskt mikroskop ≥3 poäng per fixtur per batch Möt ritning; max dev ≤10%
Hårdhet HV0.1 mikrohårdhet En gång per skift ≥500 HV (som pläterad); ≥800 HV (HT)
Adhesion Fila/böja/tvärskära+tejpa 1 styck per sats Grad ≤1, ingen flagning
Utseende Visuellt (standardljus) 100% Jämn ljusstyrka; inga defekter
Saltspray NSS 5% NaCl, 35℃ Per sats/byte Medelhög P ≥24 timmar; Hög P ≥72 timmar
Fosforinnehåll EDS / kemisk Veckovis / nytt bad 1–5 % / 5–10 % / 10–15 %

9.2 Utseendeklassificering

Kvalitet Beskrivning
Betyg A Jämnt ljust/halvljust, inga defekter
Betyg B Små vatten-/flagnande märken, inga gropar/skavningar
Betyg C Något matt/färgvariation, funktionell OK
Avvisa Gropfrätning, flagning, skipplätering, bränning, kraftig färgskillnad

10. Felsökning

Problem Möjlig orsak Lösning
Dålig vidhäftning Ofullständig avfettning/betning; otillräcklig aktivering Förbättra förbehandlingen; förläng aktiveringen
Grovhet/ojämnhet Partiklar i badet; högt pH-värde fälls ut Förbättra filtreringen (5 μm); sänka pH
Matt/grå beläggning Lågt Ni²⁺/hypofosfit; lågt pH/temperatur Tillsätt kemikalier; pH 4,8–5,2; värm till 88 ℃
Hoppa över plätering Lokal passivering; kvarvarande olja/oxid Förbättra aktiveringen; avfetta på nytt
Låg depositionshastighet Låg temperatur/Ni²⁺/reducerare; lågt pH-värde; åldrat bad Värm till 88–90 ℃; justera pH-värdet; uppdatera badet
Badnedbrytning Överhettning; högt pH; snabb tillsats; låg belastning Stoppa uppvärmningen; sänk pH; späd ut badet

11. Säkerhet

  • • Personlig skyddsutrustning: Syra-/bashandskar, skyddsglasögon, förkläde, andningsskydd (ammoniak/syror).
  • • Kemisk lagring: Separera nickelsulfat, hypofosfit, syror och alkalier; åtskilt från värme/reduktionsmedel.
  • • Förbud: Blanda inte koncentrerad syra + hypofosfit (giftig fosfin). Lös först upp fasta ämnen i avjoniserat vatten.
  • • Ventilation: Punktutsug ovanför tankar (väteborttagning).
  • • Nödsituation: Ögonspolning, dusch, pulver-/CO₂-släckare, andningsskydd, spillkit.

12. Miljöskydd

  • • Avloppsvatten: Ni-avloppsvatten separat; fällning pH 9–10 + PAC/PAM; Ni <0,5 mg/L.
  • • Farligt avfall: Använd bad, filter, aktivator, Ni-slam – tillståndspliktig avfallshantering med manifest.
  • • Utsläpp: Kontinuerlig ventilation; övervaka ammoniak/väte enligt GB 16297.
  • • Energi/vatten: Isolera tankar; motströmssköljning; koncentrerad påfyllning.

13. Badkomposition (Mellanfosfor, allmänna delar)

Kemisk Koncentration Fungera
NiSO₄·6H₂O 25–35 g/L Huvudsalt, Ni²⁺-källa
NaH₂PO₂·H₂O 25–35 g/L Reduktionsmedel, fosforkälla
Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 30–40 g/L Komplexbildare
CH₃COONa·3H₂O 15–25 g/L pH-buffert
Mjölksyra/propionsyra 5–10 ml/l Accelerator
Stabilisator (tiourea) 1–2 mg/L Förhindrar nedbrytning

Smink:

1. Lös upp NiSO₄, citrat, acetat i 1/3 avjoniserat vatten, 60 ℃.

2. Lös upp hypofosfit + mjölksyra i ytterligare 1/3.

3. Blanda, fyll till volym, pH 4,8–5,2.

4. Tillsätt stabilisator, värm till 88 ℃, filtrera, provplatta.

14. Utrustning och inspektionskapacitet

14.1 Huvudutrustning

Utrustning Specifikation
Pläteringstank PP/PVC-fodrad, uppvärmd, temperaturkontroll
Filtrering Syrabeständig pump + hölje, 5–10 μm, 1–3×/h
Temperaturkontroll PID, ±1℃
Torkugn Varmluft, 60–120 ℃
Ultraljudsrengörare 40 kHz, justerbar effekt
avjoniserat vatten ≥10 MΩ·cm

14.2 Inspektionsutrustning

Utrustning Noggrannhet/Standard
XRF-tjocklek 0–200 μm, ±0,1 μm
Mikrohårdhet 10–1000 gf, GB/T 4340.1
Saltspraykammare GB/T 10125, ≥200 L
Metallografiskt mikroskop 100–1000×, mikrometer
pH-mätare ±0,02, temperaturkompensation
Analytisk balans 0,01 g

15. Dokumentation och spårbarhet

  • Produktionsrekord:Artikelnummer, kvantitet, temperatur, pH, tid, tjocklek, operatör.
  • Badlogg:Daglig Ni²⁺, hypofosfit, pH; tillsatser; filtrering/rengöring.
  • Inspektionsprotokoll:Tjocklek, hårdhet, vidhäftning, utseende, saltspray.
  • Underhåll:Kalibrering, pumpunderhåll, avkalkning, fläktkontroller (kvartalsvis).

Retention:≥3 år (≥10 år för auto/medicin). Spårbar till batch-/badcykel.

16. Kompletterande bestämmelser

  • • Granskas årligen av tekniska avdelningen.
  • • Kundens speciella krav (saltspray, hårdhet, fördelning, H-försprödning) dokumenterade och följda.
  • • Nya produkter: Först en liten testperiod; massproduktion efter att alla tester har godkänts.
  • • För produktionskontroll och kundrevision.

Revisionshistorik

Varv Datum Revisionsinnehåll Godkänd av
V1.0 2024-xx-xx Första utgåvan
V2.0 2026-04-30 Endast engelskspråkig fullständig revidering

 


Publiceringstid: 18 maj 2026