1. Цел
Да се стандартизира процесът на безтоково никелиране, контролът на параметрите и изискванията за качество, като се осигури стабилно качество на покритието, което отговаря на клиентските и международните стандарти.
2. Обхват
Приложимо за безтоково никелиране на въглеродна стомана, неръждаема стомана и медни сплави. Не е приложимо за магнезиеви сплави, титанови сплави или други специални процеси.
3. Нормативни препратки
- • GB/T 13913-2008 – Автокаталитични покрития от никел-фосфорни сплави
- • GB/T 6461-2002 – Оценка на изпитвани образци и изделия от метални и други неорганични покрития върху метални основи след корозионни изпитвания
- • ASTM B733-18 – Стандартна спецификация за автокаталитични (безтокови) никел-фосфорни покрития
- • ISO 4527:2003 – Метални покрития – Автокаталитични (безтокови) покрития от никел-фосфорни сплави
- • GB/T 5270-2005 – Метални покрития върху метални основи – Електролитно и химически отложени покрития – Методи за изпитване на адхезия
4. Принцип на процеса
Безтоковото никелиране е автокаталитичен процес на химическо отлагане, при който натриевият хипофосфит редуцира Ni²⁺ йони, за да образува покритие от Ni-P сплав.
Механизъм на реакцията:
- • Анодно окисление: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
- • Катодна редукция: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni
- • Съотлагане на фосфор: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O
Класификация на покритията по съдържание на фосфор:
| Тип | Съдържание на фосфор |
| Ниско-P | 1–5% |
| Среден P | 5–10% |
| Високо P | 10–15% |
5. Процесен поток
Инспекция → Обезмасляване → Горещо изплакване → Изплакване с течаща вода → Декапиране → Изплакване → Активиране → Изплакване → Изплакване с деионизирано електролитно покритие → Безтоково покритие → Възстановяване → 3-степенно изплакване с противоток → Пасивация → Изплакване с деионизирано електролитно покритие → Сушене → Инспекция → Опаковка
6. Ключови параметри на процеса
| Параметър | Диапазон на управление | Забележки |
| Концентрация на Ni²⁺ | 8–12 г/л | Препоръчително 9–10 г/л |
| Натриев хипофосфит | 25–35 г/л | Моларно съотношение към Ni²⁺: 2,5–3,5:1 |
| Комплексообразуващ агент (натриев цитрат) | 30–40 г/л | Стабилизира никеловите йони |
| Буфер (натриев ацетат) | 15–25 г/л | Поддържа стабилност на pH |
| pH стойност | 4,5–5,5 (Среден/висок P) | Коригирано с амоняк или натриев карбонат |
| Температура | 85–90℃ | Оптимално 88±1℃ |
| Зареждане | 0,5–1,5 дм²/л | По-високото натоварване намалява скоростта на отлагане |
| Скорост на отлагане | 15–25 μm/h | Намалява с напредване на възрастта във ваната |
| Време | 15–60 мин. | В зависимост от необходимата дебелина |
| Възбуда | Механичен или нисконапорен въздух | Препоръчва се движение или циркулация на детайла |
| Филтрация | Непрекъсната филтрация, степен на филтриране 5–10 μm | Премахва частици, предотвратява образуването на хлъзгави частици |
7. Спецификации на продукта и възможности за покритие
7.1 Диапазон на размерите на детайла
| Елемент | Параметър |
| Максимален размер | 1500×800×600 мм |
| Мин. размер | 5×5×5 мм |
| Максимално тегло | 200 кг |
| Мин. тегло | 1 г |
7.2 Възможност за дебелина на покритието
| Тип | Диапазон на дебелината | Типично приложение |
| Прецизни части | 5–10 μm | Резби, сърцевини на клапани, хидравлични компоненти |
| Стандартни части | 10–50 μm | Общи части, устойчиви на корозия и износване |
| Дебело покритие | 50–100 μm | Ремонт на износване, силно корозивни среди |
Еднородност: ±10% (общи части); ±15% (сложни форми)
7.3 Свойства на покритието
| Имот | Както е позлатено | Термично обработен (400℃×1h) | Забележки |
| Твърдост (HV) | ≥500 HV | ≥800 HV | Термичната обработка увеличава твърдостта |
| Адхезия | ≤ 1 степен (GB/T 5270) | — | Без лющене, без лющене |
| Тест със солен спрей (NSS, 5% NaCl, 35℃) | ≥24 часа (средата на P) ≥72 часа (Високо-P) | — | Според изискванията на клиента |
| Порьозност | ≤1 точка/см² | — | Обикновено непорест ≥25 μm |
| Съпротивление | 50–100 μΩ·cm | 30–60 μΩ·cm | — |
Термична обработка: 400℃ ±10℃, 1 час, охлаждане на въздух/в пещ.
8. Производствен капацитет
| Елемент | Капацитет |
| Обем на един резервоар | 2–5 м³ |
| Тегло на партидата | 500–1500 кг |
| Дневен капацитет | 3–8 тона |
| Месечен капацитет | 80–200 тона |
Забележка: Действителният капацитет зависи от геометрията, дебелината и стареенето на ваната.
9. Контрол на качеството
9.1 Елементи за проверка
| Елемент | Метод | Честота | Критерий за приемане |
| Дебелина | XRF / металографски микроскоп | ≥3 точки на приспособление на партида | Отговаря на чертежа; максимално отклонение ≤10% |
| Твърдост | Микротвърдост HV0.1 | Веднъж на смяна | ≥500 HV (след покритието); ≥800 HV (HT) |
| Адхезия | Пила/огъване/напречно рязане+залепваща лента | 1 брой на партида | Степен ≤1, без лющене |
| Външен вид | Визуална (стандартна светлина) | 100% | Равномерно ярко; без дефекти |
| Солен спрей | НСС 5% NaCl, 35℃ | На партида/смяна | Средно-P ≥24 часа; Високо-P ≥72 часа |
| Съдържание на фосфор | EDS / химикал | Седмична / нова баня | 1–5% / 5–10% / 10–15% |
9.2 Класификация по външен вид
| Оценка | Описание |
| Клас А | Равномерно ярко/полуярко, без дефекти |
| Клас Б | Леки следи от вода/стелки, без костилки/лющене |
| Клас C | Лека матовост/вариация в цвета, функционално е добре |
| Отхвърляне | Образуване на когти, лющене, пропускане на покритие, изгаряне, силна разлика в цвета |
10. Отстраняване на неизправности
| Проблем | Възможна причина | Решение |
| Лоша адхезия | Непълно обезмасляване/ецване; недостатъчно активиране | Подобряване на предварителната обработка; удължаване на активирането |
| Грапавост/неравност | Частици във ваната; утайки с високо pH | Подобрена филтрация (5 μm); понижено pH |
| Матово/сиво покритие | Ниско съдържание на Ni²⁺/хипофосфит; ниско pH/температура | Добавете химикали; pH 4,8–5,2; загрейте до 88℃ |
| Пропускане на покритието | Локална пасивация; остатъчно масло/оксид | Подобряване на активирането; повторно обезмасляване |
| Ниска скорост на отлагане | Ниска температура/Ni²⁺/редуктор; различно pH; отлежала баня | Загрейте до 88–90℃; регулирайте pH; освежете ваната |
| Разлагане на ваната | Прегряване; високо pH; бързо добавяне; ниско зареждане | Спрете нагряването; понижете pH; разредете ваната |
11. Безопасност
- • ЛПС: Ръкавици за киселини/алкали, предпазни очила, престилка, респиратор (амоняк/киселини).
- • Съхранение на химикали: Отделете никеловия сулфат, хипофосфита, киселините, основите; далеч от топлина/редуктори.
- • Забрани: Не смесвайте концентрирана киселина + хипофосфит (токсичен фосфин). Първо разтворете твърдите вещества в деионизирана вода.
- • Вентилация: Локална вентилация над резервоарите (отстраняване на водород).
- • Спешни случаи: Промивка за очи, душ, пожарогасител със сух прах/CO₂, респиратор, комплект за разливане.
12. Опазване на околната среда
- • Отпадъчни води: Ni отпадъчни води, отделени; pH на утайката 9–10 + PAC/PAM; Ni <0,5 mg/L.
- • Опасни отпадъци: Отработени вани, филтри, активатор, никелови утайки – лицензирано изхвърляне с манифести.
- • Емисии: Непрекъсната вентилация; следете амоняка/водорода съгласно GB 16297.
- • Енергия/вода: Изолиране на резервоари; изплакване с противоток; концентрирано допълване.
13. Състав на ваната (среден фосфор, общи части)
| Химически | Концентрация | Функция |
| NiSO₄·6H₂O | 25–35 г/л | Основна сол, източник на Ni²⁺ |
| NaH₂PO₂·H₂O | 25–35 г/л | Редуциращ агент, източник на фосфор |
| Na₃C₆H₅O₇·2H₂O | 30–40 г/л | Комплексообразуващ агент |
| CH₃COONa·3H₂O | 15–25 г/л | pH буфер |
| Млечна/пропионова киселина | 5–10 мл/л | Ускорител |
| Стабилизатор (тиоурея) | 1–2 мг/л | Предотвратява разлагането |
Грим:
1. Разтворете NiSO₄, цитрат, ацетат в 1/3 деионизирана вода, 60℃.
2. Разтворете хипофосфита + млечната киселина в друга 1/3.
3. Смесете, допълнете до обем, pH 4,8–5,2.
4. Добавете стабилизатор, загрейте до 88℃, филтрирайте, поставете на пробна плака.
14. Оборудване и възможности за инспекция
14.1 Основно оборудване
| Оборудване | Спецификация |
| Резервоар за покритие | PP/PVC облицовка, отопление, контрол на температурата |
| Филтрация | Киселинноустойчива помпа + корпус, 5–10 μm, 1–3×/ч |
| Контрол на температурата | ПИД, ±1℃ |
| Сушилня | Горещ въздух, 60–120℃ |
| Ултразвуков почистващ препарат | 40 kHz, регулируема мощност |
| Деионизирана вода | ≥10 MΩ·cm |
14.2 Оборудване за инспекция
| Оборудване | Точност/Стандарт |
| Дебелина на рентгенофлуоресцентния анализ | 0–200 μm, ±0,1 μm |
| Микротвърдост | 10–1000 г/км, GB/T 4340.1 |
| Камера за солена мъгла | GB/T 10125, ≥200 л |
| Металографски микроскоп | 100–1000×, микрометър |
| pH метър | ±0,02, температурна компенсация |
| Аналитичен баланс | 0,01 г |
15. Документация и проследимост
- •Производствен рекорд:Номер на част, количество, температура, pH, време, дебелина, оператор.
- •Дневник за баня:Дневен Ni²⁺, хипофосфит, pH; добавки; филтрация/почистване.
- •Протокол от инспекцията:Дебелина, твърдост, адхезия, външен вид, солен спрей.
- •Поддръжка:Калибриране, поддръжка на помпата, отстраняване на котлен камък, проверки на вентилатора (тримесечно).
Задържане:≥3 години (≥10 години за автомобилни/медицински продукти). Проследимост до цикъл на партида/вана.
16. Допълнителни разпоредби
- • Преглежда се ежегодно от Техническия отдел.
- • Документирани и спазени са специалните изисквания на клиента (солена мъгла, твърдост, разпределение, H-крехкост).
- • Нови продукти: Първо малки пробни периоди; масово производство след преминаване на всички тестове.
- • За производствен контрол и одит на клиентите.
История на редакциите
| Преподобни | Дата | Съдържание на редакцията | Одобрено от |
| Версия 1.0 | 2024-xx-xx | Първоначално издание | — |
| Версия 2.0 | 30.04.2026 г. | Пълна редакция само на английски език | — |
Време на публикуване: 18 май 2026 г.