ข้อกำหนดกระบวนการชุบนิกเกิล-ฟอสฟอรัสแบบไม่ใช้ไฟฟ้า

1. วัตถุประสงค์

เพื่อกำหนดมาตรฐานกระบวนการชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า การควบคุมพารามิเตอร์ และข้อกำหนดด้านคุณภาพ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพการเคลือบมีความเสถียรและตรงตามมาตรฐานของลูกค้าและมาตรฐานสากล

2. ขอบเขต

ใช้ได้กับการชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าบนเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม และโลหะผสมทองแดง ไม่สามารถใช้ได้กับโลหะผสมแมกนีเซียม โลหะผสมไทเทเนียม หรือกระบวนการพิเศษอื่นๆ

3. เอกสารอ้างอิงเชิงบรรทัดฐาน

  • • GB/T 13913-2008 – สารเคลือบโลหะผสมนิกเกล-ฟอสฟอรัสแบบเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเอง
  • • GB/T 6461-2002 – การประเมินชิ้นงานทดสอบและผลิตภัณฑ์เคลือบโลหะและสารเคลือบอนินทรีย์อื่นๆ บนพื้นผิวโลหะหลังการทดสอบการกัดกร่อน
  • • ASTM B733-18 – มาตรฐานข้อกำหนดสำหรับสารเคลือบนิกเกิล-ฟอสฟอรัสแบบเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเอง (แบบไม่ใช้ไฟฟ้า)
  • • ISO 4527:2003 – การเคลือบโลหะ – การเคลือบโลหะผสมนิกเกล-ฟอสฟอรัสแบบเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเอง (แบบไม่ใช้ไฟฟ้า)
  • • GB/T 5270-2005 – การเคลือบโลหะบนพื้นผิวโลหะ – การเคลือบด้วยไฟฟ้าและการเคลือบด้วยสารเคมี – วิธีการทดสอบการยึดเกาะ

4. หลักการกระบวนการ

การชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเป็นกระบวนการตกตะกอนทางเคมีแบบเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเอง โดยโซเดียมไฮโปฟอสไฟต์จะลดไอออน Ni²⁺ เพื่อสร้างชั้นเคลือบโลหะผสม Ni-P

กลไกการเกิดปฏิกิริยา:

  • • ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วบวก: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
  • • การลดแคโทด: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni
  • • การตกตะกอนร่วมของฟอสฟอรัส: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O

การจำแนกประเภทสารเคลือบตามปริมาณฟอสฟอรัส:

พิมพ์ ปริมาณฟอสฟอรัส
โลว์-พี 1–5%
มิด-พี 5–10%
ไฮ-พี 10–15%

5. แผนผังกระบวนการ

การตรวจสอบ → การล้างคราบไขมัน → การล้างด้วยน้ำร้อน → การล้างด้วยน้ำไหล → การดอง → การล้าง → การกระตุ้น → การล้าง → การล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน → การชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้า → การฟื้นฟู → การล้างแบบไหลย้อนกลับ 3 ขั้นตอน → การทำให้เกิดชั้นป้องกัน → การล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน → การอบแห้ง → การตรวจสอบ → การบรรจุ

นิกเกิลไร้ไฟฟ้า1
นิกเกิลไร้ไฟฟ้า1

6. พารามิเตอร์กระบวนการหลัก

พารามิเตอร์ ช่วงควบคุม หมายเหตุ
ความเข้มข้นของ Ni²⁺ 8–12 กรัม/ลิตร ปริมาณที่แนะนำ 9–10 กรัม/ลิตร
โซเดียมไฮโปฟอสไฟต์ 25–35 กรัม/ลิตร อัตราส่วนโมลต่อ Ni²⁺: 2.5–3.5:1
สารเชิงซ้อน (โซเดียมซิเตรต) 30–40 กรัม/ลิตร ช่วยให้ไอออนนิกเกิลมีเสถียรภาพ
สารบัฟเฟอร์ (โซเดียมอะซิเตท) 15–25 กรัม/ลิตร รักษาเสถียรภาพค่า pH
ค่า pH 4.5–5.5 (ระดับกลาง/สูง) ปรับค่าด้วยแอมโมเนียหรือโซเดียมคาร์บอเนต
อุณหภูมิ 85–90℃ อุณหภูมิที่เหมาะสม 88±1℃
กำลังโหลด 0.5–1.5 dm²/L ปริมาณการบรรจุที่สูงขึ้นจะลดอัตราการสะสมลง
อัตราการตกตะกอน 15–25 ไมโครเมตร/ชั่วโมง จะลดลงเมื่ออายุมากขึ้นในอ่างอาบน้ำ
เวลา 15–60 นาที ขึ้นอยู่กับความหนาที่ต้องการ
ความปั่นป่วน อากาศเชิงกลหรืออากาศแรงดันต่ำ แนะนำให้มีการเคลื่อนย้ายหรือหมุนเวียนชิ้นงาน
การกรอง การกรองแบบต่อเนื่อง ขนาด 5–10 ไมโครเมตร ขจัดอนุภาคและป้องกันการเกิดหลุม

7. ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์และความสามารถในการเคลือบผิว

7.1 ช่วงขนาดชิ้นงาน

รายการ พารามิเตอร์
ขนาดสูงสุด 1500×800×600 มม.
ขนาดขั้นต่ำ 5×5×5 มม.
น้ำหนักสูงสุด 200 กก.
น้ำหนักขั้นต่ำ 1 กรัม

7.2 ความสามารถในการกำหนดความหนาของสารเคลือบ

พิมพ์ ช่วงความหนา การใช้งานทั่วไป
ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง 5–10 ไมโครเมตร เกลียว, แกนวาล์ว, ชิ้นส่วนไฮดรอลิก
ชิ้นส่วนมาตรฐาน 10–50 ไมโครเมตร ชิ้นส่วนที่ทนต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอโดยทั่วไป
เคลือบหนา 50–100 ไมโครเมตร ซ่อมแซมการสึกหรอ สภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนรุนแรง

ความสม่ำเสมอ: ±10% (ชิ้นส่วนทั่วไป); ±15% (รูปทรงซับซ้อน)

7.3 คุณสมบัติของสารเคลือบ

คุณสมบัติ ชุบแล้ว ผ่านการอบด้วยความร้อน (400℃×1 ชั่วโมง) หมายเหตุ
ความแข็ง (HV) ≥500 HV ≥800 HV การอบชุบด้วยความร้อนช่วยเพิ่มความแข็ง
การยึดเกาะ ≤ ระดับ 1 (GB/T 5270) ไม่มีการลอกเป็นแผ่น ไม่มีการหลุดลอก
การทดสอบการพ่นละอองเกลือ (NSS, 5% NaCl, 35℃) ≥24 ชั่วโมง (กลาง P)
≥72 ชั่วโมง (ฟอสฟอรัสสูง)
ตามความต้องการของลูกค้า
ความพรุน ≤1 จุด/ตร.ซม. โดยทั่วไปไม่มีรูพรุน ≥25 μm
ความต้านทาน 50–100 μΩ·cm 30–60 μΩ·cm

การอบชุบด้วยความร้อน: 400℃ ±10℃, 1 ชั่วโมง, ปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศ/เตาอบ

8. กำลังการผลิต

รายการ ความจุ
ปริมาตรถังเดี่ยว 2–5 ลูกบาศก์เมตร
น้ำหนักชุด 500–1500 กก.
ความจุรายวัน 3–8 ตัน
ความจุรายเดือน 80–200 ตัน

หมายเหตุ: ความจุจริงขึ้นอยู่กับรูปทรง ความหนา และระยะเวลาการเสื่อมสภาพของวัสดุ

9. การตรวจสอบคุณภาพ

9.1 รายการตรวจสอบ

รายการ วิธี ความถี่ เกณฑ์การยอมรับ
ความหนา กล้องจุลทรรศน์ XRF / กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา ≥3 คะแนนต่ออุปกรณ์ต่อชุด ตรงตามแบบร่าง; ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด ≤10%
ความแข็ง ความแข็งระดับไมโคร HV0.1 ครั้งละหนึ่งครั้งต่อกะ ≥500 HV (ชุบแข็ง); ≥800 HV (ชุบแข็ง)
การยึดเกาะ ตะไบ/ดัด/ตัดขวาง+ติดเทป 1 ชิ้นต่อชุด เกรด ≤1 ไม่ลอก
รูปร่าง การมองเห็น (แสงมาตรฐาน) 100% สม่ำเสมอ สว่าง ไม่มีตำหนิ
ละอองเกลือ NSS 5% NaCl, 35℃ ต่อชุด/การเปลี่ยนแปลง Mid-P ≥24 ชม.; High-P ≥72 ชม.
ปริมาณฟอสฟอรัส อีดีเอส / เคมี ห้องน้ำใหม่ทุกสัปดาห์ 1–5% / 5–10% / 10–15%

9.2 การจำแนกประเภทตามลักษณะที่ปรากฏ

ระดับ คำอธิบาย
เกรดเอ สว่าง/สว่างปานกลางสม่ำเสมอ ไม่มีตำหนิ
เกรด บี มีรอยน้ำ/รอยจากชั้นวางเล็กน้อย ไม่มีรอยบุ๋มหรือรอยลอก
เกรดซี สีอาจหมองเล็กน้อย/สีไม่สม่ำเสมอ แต่ใช้งานได้ปกติ
ปฏิเสธ รอยบุ๋ม, การลอก, การชุบไม่สม่ำเสมอ, การไหม้, ความแตกต่างของสีอย่างรุนแรง

10. การแก้ไขปัญหา

ปัญหา สาเหตุที่เป็นไปได้ สารละลาย
การยึดเกาะไม่ดี การล้างคราบไขมัน/การดองไม่สมบูรณ์; การกระตุ้นไม่เพียงพอ ปรับปรุงการเตรียมการรักษาเบื้องต้น; ขยายระยะเวลาการกระตุ้น
รอยบุ๋ม/ความหยาบ อนุภาคในสารละลาย; ค่า pH สูงทำให้เกิดตะกอน เพิ่มประสิทธิภาพการกรอง (5 μm); ลดค่า pH
การเคลือบด้าน/สีเทา ปริมาณ Ni²⁺/ไฮโปฟอสไฟต์ต่ำ; ค่า pH/อุณหภูมิต่ำ เติมสารเคมี; ปรับค่า pH เป็น 4.8–5.2; ให้ความร้อนถึง 88℃
การข้ามขั้นตอนการชุบ การเกิดชั้นฟิล์มป้องกันเฉพาะที่; น้ำมัน/ออกไซด์ตกค้าง ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน; ขจัดคราบไขมันซ้ำ
อัตราการตกตะกอนต่ำ อุณหภูมิต่ำ/Ni²⁺/ตัวรีดิวเซอร์; ค่า pH ผิดปกติ; อ่างแช่ยาเก่า ให้ความร้อนถึง 88–90℃; ปรับค่า pH; เปลี่ยนน้ำในอ่างใหม่
การสลายตัวของอ่างอาบน้ำ ความร้อนสูงเกินไป; ค่า pH สูง; การเติมอย่างรวดเร็ว; ปริมาณน้อย หยุดให้ความร้อน ลดค่า pH เจือจางสารละลายในอ่าง

11. ความปลอดภัย

  • • อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE): ถุงมือกันกรด/ด่าง แว่นตากันฝุ่น ผ้ากันเปื้อน หน้ากากป้องกันระบบทางเดินหายใจ (สำหรับแอมโมเนีย/กรด)
  • • การจัดเก็บสารเคมี: ควรแยกนิกเกิลซัลเฟต ไฮโปฟอสไฟต์ กรด และด่าง ออกจากแหล่งความร้อน/สารรีดิวซ์
  • • ข้อห้าม: ห้ามผสมกรดเข้มข้นกับไฮโปฟอสไฟต์ (ฟอสฟีนที่เป็นพิษ) ต้องละลายของแข็งในน้ำปราศจากไอออนก่อน
  • • การระบายอากาศ: ดูดอากาศเฉพาะจุดเหนือถัง (เพื่อกำจัดไฮโดรเจน)
  • • อุปกรณ์ฉุกเฉิน: น้ำยาล้างตา, ฝักบัว, เครื่องดับเพลิงชนิดผงแห้ง/CO₂, หน้ากากป้องกันระบบทางเดินหายใจ, ชุดอุปกรณ์สำหรับจัดการสารเคมีหก

12. การปกป้องสิ่งแวดล้อม

  • • น้ำเสีย: แยกน้ำเสียที่มีนิกเกลออก; ตะกอนที่ pH 9–10 + PAC/PAM; นิกเกล <0.5 มก./ลิตร
  • • ของเสียอันตราย: น้ำยาชุบแข็งที่ใช้แล้ว ตัวกรอง สารกระตุ้น ตะกอนนิกเกล – ต้องกำจัดโดยได้รับอนุญาตและมีเอกสารกำกับ
  • • การปล่อยมลพิษ: การระบายอากาศอย่างต่อเนื่อง; ตรวจสอบแอมโมเนีย/ไฮโดรเจนตามมาตรฐาน GB 16297
  • • พลังงาน/น้ำ: หุ้มฉนวนถัง; ล้างด้วยระบบไหลย้อนกลับ; เติมสารเข้มข้น

13. ส่วนประกอบของน้ำยาอาบน้ำ (ฟอสฟอรัสระดับกลาง ส่วนประกอบทั่วไป)

เคมี ความเข้มข้น การทำงาน
NiSO₄·6H₂O 25–35 กรัม/ลิตร เกลือหลัก แหล่งกำเนิด Ni²⁺
NaH₂PO₂·H₂O 25–35 กรัม/ลิตร สารรีดิวซ์, แหล่งฟอสฟอรัส
Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 30–40 กรัม/ลิตร สารเชิงซ้อน
CH₃COONa·3H₂O 15–25 กรัม/ลิตร บัฟเฟอร์ pH
กรดแลคติก/กรดโพรพิโอนิก 5–10 มล./ลิตร เครื่องเร่งอนุภาค
สารทำให้คงตัว (ไทโอยูเรีย) 1–2 มก./ลิตร ป้องกันการเน่าเปื่อย

การแต่งหน้า:

1. ละลาย NiSO₄, ซิเตรต และอะซิเตต ในน้ำกลั่นบริสุทธิ์ 1/3 ส่วน ที่อุณหภูมิ 60℃

2. ละลายไฮโปฟอสไฟต์และกรดแลคติกในสารละลายอีก 1/3 ส่วน

3. ผสมให้เข้ากัน เติมให้ครบปริมาตร ค่า pH 4.8–5.2

4. เติมสารเพิ่มความคงตัว ให้ความร้อนจนถึง 88℃ กรอง และทดสอบบนจานเพาะเชื้อ

14. อุปกรณ์และความสามารถในการตรวจสอบ

14.1 อุปกรณ์หลัก

อุปกรณ์ ข้อกำหนด
ถังชุบโลหะ บุด้วย PP/PVC มีระบบทำความร้อนและควบคุมอุณหภูมิ
การกรอง ปั๊มและตัวเรือนทนกรด ขนาด 5–10 ไมโครเมตร อัตราการไหล 1–3 ครั้งต่อชั่วโมง
การควบคุมอุณหภูมิ PID, ±1℃
เตาอบแห้ง อากาศร้อน 60–120℃
เครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิก 40 kHz, กำลังขับปรับได้
น้ำ DI ≥10 MΩ·cm

14.2 อุปกรณ์ตรวจสอบ

อุปกรณ์ ความแม่นยำ/มาตรฐาน
ความหนา XRF 0–200 ไมโครเมตร, ±0.1 ไมโครเมตร
ความแข็งระดับจุลภาค 10–1000 gf, GB/T 4340.1
ห้องพ่นละอองเกลือ GB/T 10125, ≥200 ลิตร
กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา กำลังขยาย 100–1000 เท่า ไมโครเมตร
เครื่องวัดค่า pH ±0.02 การชดเชยอุณหภูมิ
เครื่องชั่งวิเคราะห์ 0.01 กรัม

15. เอกสารและการตรวจสอบย้อนกลับ

  • ประวัติการผลิต:หมายเลขชิ้นส่วน, ปริมาณ, อุณหภูมิ, ค่า pH, เวลา, ความหนา, ผู้ปฏิบัติงาน
  • บันทึกการอาบน้ำ:ไนอาซิน²⁺ รายวัน, ไฮโปฟอสไฟต์, ค่า pH; สารเติมแต่ง; การกรอง/การทำความสะอาด
  • บันทึกการตรวจสอบ:ความหนา ความแข็ง การยึดเกาะ ลักษณะภายนอก การทดสอบการพ่นละอองเกลือ
  • การซ่อมบำรุง:การสอบเทียบ, การบำรุงรักษาปั๊ม, การขจัดคราบตะกรัน, การตรวจสอบพัดลม (ทุกไตรมาส)

การรักษาฐานลูกค้า:≥3 ปี (≥10 ปีสำหรับยานยนต์/อุปกรณ์ทางการแพทย์) สามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังรอบการผลิต/รอบการแช่ได้

16. บทบัญญัติเพิ่มเติม

  • • ได้รับการตรวจสอบประจำปีโดยฝ่ายเทคนิค
  • • ข้อกำหนดพิเศษของลูกค้า (การทดสอบการพ่นเกลือ ความแข็ง การกระจายตัว การเปราะตัวเนื่องจากไฮโดรเจน) ได้รับการบันทึกและปฏิบัติตาม
  • • ผลิตภัณฑ์ใหม่: ทดลองในปริมาณน้อยก่อน จากนั้นจึงผลิตในปริมาณมากหลังจากผ่านการทดสอบทั้งหมดแล้ว
  • • สำหรับการควบคุมการผลิตและการตรวจสอบโดยลูกค้า

ประวัติการแก้ไข

เรฟ วันที่ เนื้อหาการแก้ไข อนุมัติโดย
เวอร์ชัน 1.0 2024-xx-xx การเผยแพร่ครั้งแรก
เวอร์ชัน 2.0 30 เมษายน 2569 ฉบับแก้ไขเต็มภาษาอังกฤษเท่านั้น

 


วันที่เผยแพร่: 18 พฤษภาคม 2569