Para la deposición electrolítica del níquel se necesita una corriente eléctrica continua que lleve a cabo la reducción de los iones de níquel a níquel metálico en el cátodo. En cambio, en el proceso químico, la reducción se produce por la presencia de sustancias químicas reductoras.
Una ventaja del niquelado químico-catalítico (electroless nickel plating) es que la velocidad de deposición es bastante uniforme en todos los lugares de una pieza, por ello, manteniendo una agitación adecuada se pueden niquelar piezas muy complicadas con la garantía de que se niquelaran los lugares más inaccesibles. Por el contrario el níquel electrolítico ofrece un acabado mas brillante.
Existen gran cantidad de fórmulas, que normalmente contienen:
Industrialmente se emplean baños ácidos (4'5 < pH < 6) y alcalinos (7'5 < pH < 10). Generalmente se emplean los ácidos por las fuertes pérdidas de amoniaco que se producen en los alcalinos, lo que provoca en éstos mayor inestabilidad del baño.
En la siguiente tabla se muestran las formulaciones de algunos baños de niquelado químico que emplean hipofostito de sodio como reductor.
Las superficies a tratar deben estar perfectamente libres de óxidos, aceites, grasas, pinturas, etc.
El tratamiento previo de las superficies es muy similar al necesario durante los tratamientos electrolíticos, aunque muchas veces, las superficies deben ser activadas para que posteriormente funcionen como catalizador eficiente. Puede consultarse el tratamiento previo en las normas ASTM B-183 y 253 o en sus equivalente europeas.
Guía para la deposición catalítica de níquel
Pueden encontrarse muchas formulas, pero la siguiente es sencilla, fácil de obtener, y de utilizar con resultados satisfactorios.
La velocidad de deposición del níquel de entre 10 y 20 micras por hora, siempre que se mantengan las condiciones de temperatura y pH.
El níquel que se deposita en esta reacción contiene de 5 al 10% de fósforo y resulta bastante resistente a la corrosión y al desgaste.
Mantener una temperatura del baño de unos 90ºC.
No se produce ninguna reacción, incluso aunque elevemos la temperatura a ebullición, hasta que actúe el catalizador.
Para probar que la solución funciona podemos introducir un objeto de níquel (mucho más barato que el paladio) bien limpio. En la reacción se produce hidrogeno y se deposita níquel. La aparición de burbujas, que son de hidrógeno, indica que se esta reduciendo níquel.
Al depositarse níquel metal, el baño se va haciendo cada vez mas ácido y por ello hay que ir neutralizando la acidez mediante una solución de hidróxido amónico. Ajustar el pH a 8-9 añadiendo amoniaco.
De la misma manera el hipofosfito se va agotando y conviene reponerlo. Cuando veamos que la reacción se ralentiza y que las burbujas se forman muy lentamente, hay añadir hipofosfito. Para reducir totalmente el níquel del baño expuesto se necesita al menos 150 gramos de hipofosfito, aunque lo general es que cuando se haya agotado la mitad del níquel el baño este muy contaminado y convenga reponerlo totalmente.
Si se añade hipofosfito en exceso puede que se precipite en níquel en forma de hipofosfito insoluble. El efecto del citrato de sodio es evitar la formación del hipofosfito y además ayudar a mantener el pH.
El hierro no tiene efecto catalítico sobre ese baño, pero al introducirlo en la solución se produce una reacción de sustitución y la superficie del hierro se recubre parcialmente de una finísima capa de níquel. A partir de este momento, el níquel depositado cataliza la reacción y continuará la deposición sobre la superficie de hierro recubriéndola totalmente.
Hay que tener en cuenta que el hierro no debe estar pasivado, la superficie debe estar muy limpia y ligeramente atacada con ácido clorhídrico para que entre en reacción.
El cobre no tiene efecto catalítico sobre ese baño, así que si introducimos un objeto de cobre no pasa nada. Pero si tocamos durante unos instantes el objeto de cobre mediante un objeto de hierro bien limpio, se produce un par galvanico y la superficie de cobre se recubre de una finísima capa de níquel. A partir de este momento, el níquel depositado cataliza la reacción y continuará la deposición sobre la superficie de cobre recubriéndola totalmente.
El zinc tampoco actúa como catalizador en este baño, pero al introducirlo en la solución se produce una reacción de sustitución y el zinc se recubre parcialmente de níquel, después esta superficie cataliza la reacción continuando la deposición.
El efecto es similar al caso del zinc ya que el latón esta formado por zinc y cobre.
También se pueden recubrir de níquel el acero inoxidable, el aluminio y otros, incluidos el vidrio y plásticos, aunque requieren tratamientos previos especiales.
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