Nickel electroplating

El niquelado electrolítico se desarrolló en la primera mitad del siglo XIX, con notables experimentos realizados por Golding Bird (1837) y la patente de nitrato de níquel de Joseph Shore (1840). La primera receta práctica, una solución acuosa de sulfatos de níquel y amonio, fue inventada por Böttger en 1843 y se utilizó durante 70 años. ^{[ 8 ]} El éxito comercial lo logró Isaac Adams Jr. , cuya patente para una solución de sulfato de níquel y amonio , si bien similar a la de Böttger, tenía un pH neutro que facilitó el control del proceso. Adams disfrutó de un casi monopolio en el niquelado desde 1869 hasta 1886, cuando el consumo de níquel para el recubrimiento alcanzó las 135 toneladas. ^{[ 4 ]} En EE. UU., Remington intentó usar la solución de cloruro de níquel y amonio (1868), estableciendo en el proceso la construcción del ánodo en forma de una cesta de platino llena de piezas de níquel, ^{[ 4 ]} Edward Weston inició el uso del ácido bórico (patente emitida en 1878), ^{[ 9 ]} Bancroft descubrió el papel de los cloruros en la disolución del ánodo (1906). ^{[ 4 ] [ 10 ]} Finalmente, Oliver P. Watts en 1916 estableció el baño de Watts , cuyas variaciones todavía se usan ampliamente para el recubrimiento decorativo, con soluciones de sulfamato desafiándolo en aplicaciones de ingeniería. ^{[ 4 ]} A principios de la década de 1930, el electroquímico alemán Max Schlötter desarrolló el primer baño práctico de níquel brillante. Después de descubrir que el uso de polisulfonatos aromáticos orgánicos producía un acabado notablemente mejorado, presentó una patente en EE. UU. para la deposición de níquel brillante en 1932 (Patente de EE. UU. 1972693). ^{[ 11 ]}

Un baño de Watts , llamado así por su inventor Oliver Patterson Watts , es una solución electrolítica acuosa para el recubrimiento de níquel a partir de un ánodo de níquel. Permite depositar níquel brillante y semibrillante. El níquel brillante se utiliza normalmente con fines decorativos y para la protección contra la corrosión. Los depósitos semibrillantes se utilizan en aplicaciones de ingeniería donde la alta resistencia a la corrosión, la ductilidad o la conductividad eléctrica son importantes, y no se requiere un alto brillo. ^{[ 2 ] [ 12 ] [ 13 ]}

• Abrillantadores portadores (por ejemplo, paratolueno sulfonamida, ácido bencenosulfónico ) en una concentración de 0,75 a 23 g/L. Los abrillantadores portadores contienen azufre, lo que proporciona una estructura de grano fino y uniforme al recubrimiento de níquel. ^{[ 5 ]}
• Los igualadores y abrillantadores de segunda clase (por ejemplo, ácido alilsulfónico, hidrato de cloral de formaldehído) en concentraciones de 0,0045 a 0,15 g/L producen (en combinación con abrillantadores portadores) un depósito brillante. ^{[ 5 ]}
• Abrillantadores auxiliares (por ejemplo, alilsulfonato de sodio, propilsulfonato de piridinio) en una concentración de 0,075-3,8 g/L. ^{[ 5 ]}
• Abrillantadores inorgánicos (por ejemplo, cobalto, zinc) en una concentración de 0,075 a 3,8 g/L. Los abrillantadores inorgánicos aportan brillo adicional al recubrimiento. ^{[ 5 ]}

El tipo de abrillantadores añadidos y sus concentraciones determinan el aspecto del depósito: brillante, brillante, semibrillante, satinado.

El recubrimiento de níquel sulfamato se utiliza en numerosas aplicaciones de ingeniería. Se deposita para correcciones dimensionales, resistencia a la abrasión y al desgaste, recubrimientos de alta eficiencia y protección contra la corrosión. También se utiliza como capa base para el cromo. ^{[ 2 ] [ 14 ]}

Las soluciones de cloruro puro permiten la deposición de recubrimientos gruesos de níquel. Esto se debe a que funcionan a bajos voltajes. Sin embargo, la deposición presenta altas tensiones internas. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

Un baño de sulfato-cloruro funciona a voltajes más bajos que un baño de Watts y proporciona una mayor tasa de deposición. Aunque las tensiones internas son mayores que en el baño de Watts, son menores que en un baño de cloruro puro. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

Se utiliza una solución de sulfato puro para la electrodeposición de níquel cuando los ánodos son insolubles. Por ejemplo, el recubrimiento del interior de tuberías y accesorios de acero puede requerir un ánodo insoluble. ^{[ 2 ] [ 13 ]}

Se utiliza una solución de níquel duro cuando se requiere un depósito de alta resistencia a la tracción y dureza. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

El "níquel negro" es un recubrimiento oscuro compuesto principalmente de sulfuro de níquel , zinc metálico y níquel. ^{[ 15 ]} Generalmente se aplica sobre latón, bronce o acero para obtener una superficie no reflectante. ^{[ 16 ]} Este tipo de recubrimiento se utiliza con fines decorativos y militares y no ofrece mucha protección. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 16 ]}

El níquel brillante decorativo se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Ofrece un acabado de alto brillo, protección contra la corrosión y resistencia al desgaste. En la industria automotriz, el níquel brillante se encuentra en parachoques , llantas, tubos de escape y molduras. También se utiliza para trabajos de acabado brillante en bicicletas y motocicletas . Otras aplicaciones incluyen herramientas manuales y artículos domésticos como accesorios de iluminación y plomería , estantes de alambre, armas de fuego y electrodomésticos . ^{[ 12 ]}

La tecnología de recubrimiento moderna permite que el níquel depositado tenga un brillo similar al de un espejo sin necesidad de pulido; las aplicaciones multicapa se utilizan con frecuencia para mejorar la resistencia a la corrosión del acero, zinc, cobre, aluminio y otros metales recubiertos. Para evitar el deslustre, el níquel decorativo electrodepositado se recubre típicamente con una fina capa de cromo . ^{[ 8 ]}

El níquel de ingeniería se utiliza cuando no se desea brillo. Las aplicaciones no decorativas proporcionan protección contra el desgaste y la corrosión, así como acumulaciones de baja tensión para la recuperación dimensional, ^{[ 12 ] [ 17 ]} el níquel o sus aleaciones de níquel suelen tener un acabado mate o opaco. ^{[ 8 ]} El método se puede utilizar para fabricar recubrimientos nanocompuestos resistentes al desgaste. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

La electroformación de níquel consiste en la aplicación de un recubrimiento de níquel para la fabricación de productos de níquel. Por ejemplo, el níquel se puede depositar sobre un mandril y luego retirarlo de este, creando una pieza exclusivamente de níquel. ^{[ 8 ]}

El níquel también se utiliza como capa base para el cromado o el chapado en oro, ya que mejora la adherencia y la durabilidad de la capa final. ^{[ 20 ] [ 21 ]} En la fabricación y reparación, el niquelado electrolítico también puede restaurar las piezas desgastadas a sus dimensiones originales, lo que permite que funcionen eficazmente sin necesidad de reemplazo. ^{[ 22 ]}