1. מטרה
לתקנן את תהליך ציפוי הניקל ללא אלקטרולס, בקרת הפרמטרים ודרישות האיכות, תוך הבטחת איכות ציפוי יציבה העומדת בתקנים של הלקוח והתקנים הבינלאומיים.
2. היקף
ניתן להשתמש בציפוי ניקל אלקטרולס על פלדת פחמן, נירוסטה וסגסוגות נחושת. לא ניתן להשתמש בסגסוגות מגנזיום, סגסוגות טיטניום או תהליכים מיוחדים אחרים.
3. הפניות נורמטיביות
- • GB/T 13913-2008 – ציפויים אוטוקטליטיים מסגסוגת ניקל-זרחן
- • GB/T 6461-2002 – דירוג דגימות בדיקה ופריטים של ציפויים מתכתיים ואנאורגניים אחרים על מצעים מתכתיים לאחר בדיקת קורוזיה
- • ASTM B733-18 – מפרט סטנדרטי לציפויי ניקל-זרחן אוטוקטליטיים (אלקטרולסיים)
- • ISO 4527:2003 – ציפויים מתכתיים – ציפויים אוטוקטליטיים (ללא אלקטרוליטי) מסגסוגת ניקל-זרחן
- • GB/T 5270-2005 – ציפויים מתכתיים על מצעים מתכתיים – ציפויים מצופים אלקטרוליטיים וציפויים מושקעים כימית – שיטות בדיקת הידבקות
4. עקרון התהליך
ציפוי ניקל אלקטרולס הוא תהליך שיקוע כימי אוטוקטליטי שבו נתרן היפופוספיט מפחית יוני Ni²⁺ ליצירת ציפוי סגסוגת Ni-P.
מנגנון תגובה:
- • חמצון אנודי: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
- • הפחתה קתודית: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni
- • שקיעת זרחן משותפת: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O
סיווג ציפויים לפי תכולת זרחן:
| סוּג | תכולת זרחן |
| דל-P | 1–5% |
| אמצע-P | 5–10% |
| היי-P | 10–15% |
5. זרימת התהליך
בדיקה ← הסרת שומנים ← שטיפה חמה ← שטיפה זורמת ← כבישה ← שטיפה ← הפעלה ← שטיפה ← שטיפת DI ← ציפוי ללא אלקטרוליטי ← שחזור ← שטיפה נגדית בת 3 שלבים ← פסיבציה ← שטיפת DI ← ייבוש ← בדיקה ← אריזה
6. פרמטרים מרכזיים של התהליך
| פָּרָמֶטֶר | טווח בקרה | הערות |
| ריכוז Ni²⁺ | 8–12 גרם/ליטר | מומלץ 9-10 גרם/ליטר |
| נתרן היפופוספיט | 25–35 גרם/ליטר | יחס מולרי ל-Ni²⁺: 2.5–3.5:1 |
| חומר קומפלקס (נתרן ציטרט) | 30–40 גרם/ליטר | מייצב יוני ניקל |
| בופר (נתרן אצטט) | 15–25 גרם/ליטר | שומר על יציבות pH |
| ערך ה-pH | 4.5–5.5 (P בינוני/גבוה) | מותאם עם אמוניה או נתרן פחמתי |
| טֶמפֶּרָטוּרָה | 85–90 מעלות צלזיוס | אופטימלי 88±1℃ |
| טְעִינָה | 0.5–1.5 ד"ר/ליטר | טעינה גבוהה יותר מפחיתה את קצב השקיעה |
| שיעור הפקדה | 15–25 מיקרומטר/שעה | פוחת עם הזדקנות האמבטיה |
| זְמַן | 15–60 דקות | בהתאם לעובי הנדרש |
| תְסִיסָה | אוויר מכני או בלחץ נמוך | מומלץ להזיז או להזיז את חומר העבודה |
| סִנוּן | סינון רציף, דירוג 5-10 מיקרומטר | מסיר חלקיקים, מונע היווצרות חורים |
7. מפרט מוצר ויכולת ציפוי
7.1 טווח גודל חומר העבודה
| פָּרִיט | פָּרָמֶטֶר |
| גודל מקסימלי | 1500×800×600 מ"מ |
| גודל מינימלי | 5×5×5 מ"מ |
| משקל מקסימלי | 200 ק"ג |
| משקל מינימלי | 1 גרם |
7.2 יכולת עובי ציפוי
| סוּג | טווח עובי | יישום טיפוסי |
| חלקים מדויקים | 5–10 מיקרומטר | הברגות, ליבות שסתומים, רכיבים הידראוליים |
| חלקים סטנדרטיים | 10–50 מיקרומטר | חלקים עמידים בפני קורוזיה ובלאי באופן כללי |
| ציפוי עבה | 50–100 מיקרומטר | תיקון שחיקה, סביבות קורוזיביות קשות |
אחידות: ±10% (חלקים כלליים); ±15% (צורות מורכבות)
7.3 תכונות ציפוי
| נֶכֶס | כפי שמצופה | טיפול בחום (400℃×1h) | הערות |
| קשיות (HV) | ≥500 HV | ≥800 HV | טיפול בחום מגביר את הקשיות |
| הַדבָּקָה | ≤ דרגה 1 (GB/T 5270) | — | ללא קילוף, ללא התקלפות |
| בדיקת ריסוס מלח (NSS, 5% NaCl, 35℃) | ≥24 שעות (אמצע P) ≥72 שעות (P גבוה) | — | לפי דרישת הלקוח |
| נַקבּוּבִיוּת | ≤1 נקודה/סמ"ר | — | בדרך כלל לא נקבובי ≥25 מיקרומטר |
| הִתנַגְדוּת סְגוּלִית | 50–100 מיקרוΩ·ס"מ | 30–60 מיקרוΩ·ס"מ | — |
טיפול בחום: 400℃ ±10℃, שעה אחת, קירור באוויר/תנור.
8. כושר ייצור
| פָּרִיט | יְכוֹלֶת |
| נפח מיכל יחיד | 2–5 מ"ק |
| משקל אצווה | 500–1500 ק"ג |
| קיבולת יומית | 3–8 טון |
| קיבולת חודשית | 80–200 טון |
הערה: הקיבולת בפועל תלויה בגיאומטריה, בעובי, בהזדקנות האמבטיה.
9. בדיקת איכות
9.1 פריטי בדיקה
| פָּרִיט | שִׁיטָה | תֶדֶר | קריטריון קבלה |
| עוֹבִי | מיקרוסקופ XRF / מטלוגרפי | ≥3 נקודות לכל מתקן לכל אצווה | שרטוט פגוש; התפתחות מקסימלית ≤10% |
| קַשִׁיוּת | מיקרו-קשיות HV0.1 | פעם אחת בכל משמרת | ≥500 HV (כפי שמצופה); ≥800 HV (HT) |
| הַדבָּקָה | פצירה/כיפוף/חיתוך צולב + סרט הדבקה | חתיכה אחת לכל אצווה | דרגה ≤1, ללא קילוף |
| הוֹפָעָה | ויזואלי (תאורה רגילה) | 100% | בהיר אחיד; ללא פגמים |
| תרסיס מלח | NSS 5% NaCl, 35℃ | לכל אצווה/שינוי | ממוצע P≥24 שעות; ממוצע P≥72 שעות |
| תכולת זרחן | EDS / כימיקלים | אמבטיה שבועית / חדשה | 1–5% / 5–10% / 10–15% |
9.2 סיווג מראה
| צִיוּן | תֵאוּר |
| כיתה א' | בהיר/חצי בהיר אחיד, ללא פגמים |
| דרגה ב' | סימני מים/כתמים קלים, ללא גלעינים/קילופים |
| כיתה ג' | קהות קלה/שינוי צבע, תקין בתפקוד |
| לִדחוֹת | חורים, קילוף, ציפוי מדלג, צריבה, הבדל צבע חמור |
10. פתרון בעיות
| בְּעָיָה | סיבה אפשרית | פִּתָרוֹן |
| הידבקות גרועה | הסרת שומנים/כבישה לא מלאה; הפעלה לא מספקת | שיפור הטיפול המקדים; הארכת ההפעלה |
| חספוס/גומות | חלקיקים באמבטיה; משקעים בעלי pH גבוה | סינון משופר (5 מיקרומטר); רמת חומציות נמוכה יותר |
| ציפוי עמום/אפור | ניקל²⁺/היפופוספיט נמוך; pH/טמפרטורה נמוכים | הוספת כימיקלים; pH 4.8–5.2; חממה ל-88 מעלות צלזיוס |
| דלג על ציפוי | פסיבציה מקומית; שיורי שמן/תחמוצת | שיפור ההפעלה; הסרת שומנים מחדש |
| קצב שקיעה נמוך | טמפרטורה נמוכה/Ni²⁺/מפחית; pH נמוך; אמבט מיושן | חממו ל-88-90 מעלות צלזיוס; התאימו את ה-pH; רעננו את האמבטיה |
| פירוק אמבטיה | התחממות יתר; pH גבוה; הוספה מהירה; טעינה נמוכה | הפסקת החימום; הורדת רמת החומציות; דילול האמבט |
11. בטיחות
- • ציוד מגן אישי: כפפות חומציות/בסיסיות, משקפי מגן, סינר, מסכת נשימה (אמוניה/חומצות).
- • אחסון כימי: יש להפריד ניקל סולפט, היפופוספיט, חומצות ובסיסים; הרחק מחום/מחזרים.
- • איסורים: אין לערבב חומצה מרוכזת + היפופוספיט (פוספין רעיל). יש להמיס תחילה מוצקים במים מזוקקים.
- • אוורור: פליטה מקומית מעל מיכלים (סילוק מימן).
- • חירום: שטיפת עיניים, מקלחת, מטף אבקה יבשה/CO₂, מסכת נשימה, ערכת דליפה.
12. הגנת הסביבה
- • שפכים: מי שפכים מופרדים מניקוז; pH משקע 9-10 + PAC/PAM; ניאזול <0.5 מ"ג/ליטר.
- • פסולת מסוכנת: אמבט משומש, מסננים, אקטיבטור, בוצת ניקל - סילוק מורשה עם רשימות סילוק.
- • פליטות: אוורור רציף; ניטור אמוניה/מימן לפי GB 16297.
- • אנרגיה/מים: בידוד מיכלים; שטיפה נגדית; מילוי מחדש מרוכז.
13. הרכב אמבט (זרחן בינוני, חלקים כלליים)
| כִּימִי | ריכוז | פוּנקצִיָה |
| NiSO₄·6H₂O | 25–35 גרם/ליטר | מלח עיקרי, מקור Ni²⁺ |
| NaH₂PO₂·H₂O | 25–35 גרם/ליטר | חומר מחזר, מקור P |
| Na₃C₆H₅O₇·2H₂O | 30–40 גרם/ליטר | חומר קומפלקס |
| CH₃COONa·3H₂O | 15–25 גרם/ליטר | בופר pH |
| חומצה לקטית/פרופיונית | 5–10 מ"ל/ליטר | מֵאִיץ |
| מייצב (תיאוראה) | 1–2 מ"ג/ליטר | מונע פירוק |
איפור:
1. להמיס NiSO4, ציטראט, אצטט ב-1/3 מים DI, 60°C.
2. להמיס היפופוספיט + חומצה לקטית ב-1/3 נוסף.
3. ערבבו, מלאו עד לנפח, pH 4.8–5.2.
4. הוסיפו מייצב, חממו ל-88 מעלות צלזיוס, סננו, וערכו צלחת ניסיון.
14. ציוד ויכולת בדיקה
14.1 ציוד עיקרי
| צִיוּד | מִפרָט |
| מיכל ציפוי | מצופה PP/PVC, מחומם, בקרת טמפרטורה |
| סִנוּן | משאבה עמידה בחומצה + בית, 5–10 מיקרון, 1–3×/שעה |
| בקרת טמפרטורה | PID, ±1℃ |
| תנור ייבוש | אוויר חם, 60–120℃ |
| מנקה אולטרסאונד | 40 קילוהרץ, הספק מתכוונן |
| מים DI | ≥10 MΩ·cm |
14.2 ציוד בדיקה
| צִיוּד | דיוק/סטנדרטי |
| עובי XRF | 0–200 מיקרומטר, ±0.1 מיקרומטר |
| מיקרו-קשיות | 10–1000 גרם, GB/T 4340.1 |
| תא ריסוס מלח | GB/T 10125, ≥200 ליטר |
| מיקרוסקופ מטלוגרפי | 100–1000×, מיקרומטר |
| מד pH | ±0.02, פיצוי טמפרטורה |
| איזון אנליטי | 0.01 גרם |
15. תיעוד ומעקב
- •שיא ייצור:מספר חלק, כמות, טמפרטורה, pH, זמן, עובי, מפעיל.
- •יומן אמבטיה:Ni²⁺ יומי, היפופוספיט, pH; תוספות; סינון/ניקוי.
- •רישום בדיקה:עובי, קשיות, הידבקות, מראה, ריסוס מלח.
- •תַחזוּקָה:כיול, תחזוקת משאבה, הסרת אבנית, בדיקות מאווררים (רבעוניות).
הַחזָקָה:3 שנים ומעלה (10 שנים ומעלה עבור רכב/רפואה). ניתן למעקב אחר מחזור אצווה/אמבטיה.
16. הוראות משלימות
- • נבדק מדי שנה על ידי המחלקה הטכנית.
- • דרישות מיוחדות של הלקוח (תרסיס מלח, קשיות, פיזור, שבירות H) תועדו ופעלו.
- • מוצרים חדשים: תחילה ניסיון קטן; ייצור המוני לאחר שעברו את כל הבדיקות.
- • לבקרת ייצור וביקורת לקוחות.
היסטוריית גרסאות
| לְהַאִיץ | תַאֲרִיך | תוכן הגרסה | אושר על ידי |
| גרסה 1.0 | 2024-xx-xx | שחרור ראשוני | — |
| גרסה 2.0 | 30-04-2026 | גרסה מלאה באנגלית בלבד | — |
זמן פרסום: 18 במאי 2026