Propiedades de su depósito

COMPOSICIÓN

- Níquel 90 a 92%
- Fósforo 8 a 10%
- Carbono 0,04%
- Oxígeno 0,0023%
- Nitrógeno 0,0047%
- Hidrógeno 0,0016%

En la actualidad, el proceso de Niquelado Químico ha evolucionado susceptiblemente consiguiendo depósitos de altas prestaciones que se pueden acoplar a la necesidad de cada pieza.

Podemos distinguir dos tipos de depósito en función de su contenido en fósforo:

1) El que podríamos llamar Níquel Clásico: recoge una concentración de fósforo entre el 6 y el 8%, presenta una resistencia a la corrosión de media a buena y una gran resistencia al desgaste y a la abrasión.

2) El Níquel Técnico: estos depósitos presentan una concentración del 9 al 13% en fósforo. Son los que más se utilizan, puesto que su principal propiedad es la elevada resistencia a la corrosión, al desgaste y a la abrasión. La densidad disminuye así como la susceptibilidad magnética. Estos resultados se pueden mejorar con la aplicación de post-tratamientos.

PROPIEDADES FÍSICAS

Propiedad Valor
Punto de fusión 890ºC  (Ni puro=1.455ºC)
Peso específico 7,92 gr/cm3 (Ni puro=8,9 gr/cm3)
Resistividad eléctrica 60 micro-ohms/cm2/cm a 15ºC
Conductividad térmica Débilmente ferromagnético (4%), los depósitos superiores al 8% en fósforo son amagnéticos, se transforman en magnéticos después de un tratamiento a 200ºC durante 6 horas.
Módulo de elasticidad 2,00-0,10 X 104 kg/mm2
Ductilidad La elongación máxima de un recubrimiento de 7-10% en fósforo y de 25 micras de espesor es del 2,2% sin agrietarse, y después de un T.T. puede alcanzar el 6%.

DUREZA

La dureza del Níquel tal y como sale del baño es 480 a 550 Vickers=49 Rockwell C=470 Brinell HB. Esta dureza se puede elevar mediante un tratamiento térmico a 290ºc durante 10 horas hasta los 90-1.100 Vickers=67-69 Rockwell C, para depósitos a partir del 10% en fósforo.

Para piezas niqueladas que trabajan en movimiento, rozamiento, etc,. Se recomienda en general como temperatura límite los 200ºC.

En piezas estáticas, de 300 a 350ºC.

t1

En comparación con los materiales de construcción usuales, la dureza del Ni-P en estado de deposición es relativamente elevada.

De todos modos, esta dureza puede aumentar mediante tratamiento térmico.

La dureza se puede medir únicamente con microdurómetros y con cargas no superiores a 100 gr.

ADHERENCIA

Los depósitos de Niquel Químico se adhieren perfectamente a los substratos (material base) siempre y cuando las superficies estén previa y correctamente preparadas.

En muchos casos un tratamiento térmico mejora la adherencia. La temperatura y duración del tratamiento depende del objeto buscado.

A título indicativo, la tabla siguiente nos da las magnitudes de estos parámetros.

Efecto buscado Temperatura (ºC) Duración (Horas)
Mejora de adherencia sobre aleaciones ligeras 150 1
Mejora  de adherencia sobre aceros aleados 200 1
Deshidrogenado 200 4
Dureza máxima 290 10
Mejora de adherencia sobre aleaciones de Titanio 400 1
Máxima resistencia al desgaste y a la corrosión 650 2

Las manchas ligeras que pueden aparecen sobre las piezas, después del tratamiento térmico, NO PUEDEN SER CONSIDERADAS COMO CAUSA DE RECHAZO.Los recocidos por encima de 300ºC, deben ser efectuados en vacío.

Esta resistencia alcanza su valor máximo después de un tratamiento térmico a 650 ºC, lo que corresponde solamente a una dureza de 600 Vickers.

POROSIDAD

Debido a su estructura amorfa, el recubrimiento de Níquel aplicado químicamente carece prácticamente de poros, siendo suficiente un depósito de 10 micras sobre una probeta de acero perfectamente pulida para que no se manifieste ninguna porosidad. En cuanto a la ausencia de poros en comparación con el espesor de capa, depende fundamentalmente del tipo de baño empleado.

RESISTENCIA A LA ABRASIÓN

La gran dureza del recubrimiento se traduce, en general, en una buena resistencia al desgaste, máxime si la pieza está lubrificada y la temperatura superficial de las zonas en contacto no es superior a 200ºC.

El comportamiento frente al desgaste depende fundamentalmente del contenido en fósforo de la aleación depositada.

t2

Tipo de deposito Índice de Taber
Níquel químico tal cual sale del baño 9,6
Níquel químico tratado a 200ºC 8,7
Níquel químico tratado a 400ºC 3,2
Cromado electrolítico 2,0
Níquel químico tratado a 600ºC 1,3

La resistencia al desgaste se determina mediante el aparato TABER-ABRASER (cilindro de rozamiento CS 10, carga 9,8 N, 1.000 revoluciones).

El desgaste específico no debe ser superior a 30 mg/1.000 revoluciones.

Espesor de capa exigido, según resistencia al desgaste:

- Ligera resistencia al desgaste > 10 micras
- Resistencia media al desgaste > 25 micras
- Alta resistencia al desgaste > 50 micras

COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

Contrariamente al Niquel, que tiene un mal coeficiente de rozamiento, los aleados de Níquel-Fosforo presentan interesantes propiedades lubrificantes.

La siguiente tabla da los coeficientes de rozamiento del depósito químico en contacto con algunos de los materiales usados, Níquel, acero y cromo.

Materiales en contacto Rozamiento en seco Rozamiento lubrificado (Parafina-cloro)
Ni-fósforo/Ni Desgaste 0,26
Ni-fósforo/ Ni-fósoro 0,45 0,25
Ni-fósforo/Cromo 0,43 0,3
Ni-fósforo/Acero 0,38 0,21
Ni-fósforo/Fundición 0,16 0,08
Niquel/Niquel Desgaste Desgaste
Niquel/Cromo Desgaste 0,2
Niquel/Acero Desgaste 0,2
Acero/Acero Desgaste 0,2
Cromo/Cromo 0,43 0,2
Cromo/Acero 0,21 0,13

Frecuentemente el rozamiento entre dos piezas de acero inoxidable conduce al gripado, un depósito de Níquel Químico sobre una de las partes suprime esta dificultad.

Se recomienda que las piezas en servicio prolongado funcionen lubrificadas.

SOLDABILIDAD

Las piezas niqueladas son perfectamente soldables con plata o aleados de plomo-estaño. Una capa de 5-10 micras es suficiente para soldar entre sí aluminio o aceros inoxidables.

La soldadura con arco o al soplete no está recomendada una vez las piezas estén niqueladas ya que el fósforo del depósito se difumina en la soldadura y la vuelve frágil. En este caso es preferible soldar antes de niquelar.

UNIFORMIDAD Y HOMOGENEIDAD DE LA CAPA

Con tal que la solución del baño pueda circular libremente, y alcanzar toda la superficie de la pieza, la deposición de la capa será perfectamente uniforme independientemente del contorno de la pieza. En los casos más desfavorables, las variaciones de espesor se encuentran en el intervalo de ±10%, lo que implica en la mayoría de las ocasiones, que si la pieza está rectificada, después de niquelada no precisará de un rectificado posterior.

Estas propiedades son muy de tener en cuenta en aquellas piezas que por complejidad no son factibles de proceder a su rectificado.

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN-ESPESOR DE LA CAPA

Numerosos ensayos han comprobado el comportamiento muy superior de níquel químico con relación al electrolítico, tanto a la corrosión atmosférica como a los agentes químicos. En muchos casos, el comportamiento es superior al níquel laminado, lo que se explica por ser más noble que el niquel puro.

Por otra parte, al ser la porosidad prácticamente nula, aporta una protección perfectamente eficaz al metal subyacente que justifica los resultados obtenidos.

Según las condiciones a las que se sometan los recubrimientos y la configuración superficial de las piezas se pueden recomendar cuatro espesores de capa mínimos para los cuatro tipos

de resistencia a la corrosión siguientes:

- I Muy poca resistencia a la corrosión > 2u
- II Poca reistenca a la corrosión >10u
- III Resistencia media a la corrosión >25u
- IV Resistencia elevada a la corrosión >50u

(DIN 50 966/RAL660)

t3 t4

Según el grado de resistencia a la corrosión exigido, las capas de Ni-Fósforo depositadas de forma autocatalítica han de dar los siguientes valores:

Grado de resistencia DIN 50021 DIN 50018
(Esp.) S.S ESS 0.2 S 2,0 S
I 5u 12h - - -
II 10u 192h 96h 1R -
III 25u 480h 240h - 2R
IV 50u 960h 480h - 4R

Como puede comprobarse en las tablas anteriores, a más concentración de fósforo en la aleación, mayor resistencia a la corrosión, ahora bien: los tratamientos térmicos efectuados sobre Níquel Químico, hacen bajar sensiblemente los valores obtenidos.

Como norma, podemos indicar que el Níquel Químico presenta un magnífico comportamiento frente a los alcalis, buen comportamiento frente a los componentes neutros, orgánicos e inorgánicos no oxidantes y frente a la mayoría de los ácidos orgánicos e inorgánicos diluidos, siempre y cuando el Ph sea superior a 5.

 

 9001        9100        IAQG