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
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