ภาพรวม
การชุบนิกเกิลไม่ได้เป็นเพียงแค่กระบวนการเคลือบผิวธรรมดา แต่คือศิลปะและวิทยาศาสตร์ที่ต้องอาศัยความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การเตรียมชิ้นงานไปจนถึงการควบคุมสภาพแวดล้อมในอ่างชุบ การชุบนิกเกิลสามารถมอบผิวที่เงางาม ดึงดูดสายตา และให้การปกป้องที่แข็งแกร่งต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมันจึงเป็นหนึ่งในเทคนิคการเคลือบผิวที่ได้รับความนิยมสูงสุดในอุตสาหกรรมทั่วโลก อย่างไรก็ตาม เส้นทางสู่ความสมบูรณ์แบบนั้นมักเต็มไปด้วยความท้าทายเล็กๆ น้อยๆ ที่อาจส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์
คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นเข็มทิศนำทางสำหรับทุกคนที่อยู่ในวงการ ตั้งแต่ผู้เริ่มต้นจนถึงมืออาชีพที่มีประสบการณ์ เพื่อช่วยให้คุณสามารถระบุและแก้ไขปัญหาที่พบบ่อยในการชุบนิกเกิลได้อย่างแม่นยำและเป็นระบบ เราจะพาคุณเจาะลึกถึงสาเหตุที่แท้จริงของปัญหา ตั้งแต่ผิวเคลือบที่มีรอยด่าง, การยึดเกาะที่ไม่ดี, ไปจนถึงการเกิดรอยไหม้ และเสนอแนวทางแก้ไขที่ใช้ได้จริงและมีประสิทธิภาพ เพื่อให้คุณสามารถกลับมาควบคุมกระบวนการได้อย่างสมบูรณ์แบบ และสร้างสรรค์ชิ้นงานที่มีคุณภาพสูงสุดได้ทุกครั้ง
1) Pitting — ผิวเป็นรูเข็ม/หลุมจุด
สาเหตุเชิงลึก
- ฟอง H₂ เกาะผิวไม่หลุดระหว่างชุบ
- สิ่งสกปรก/ตะกอน/คราบอินทรีย์ปนในบ่อ
- ล้างไขมัน/เตรียมผิวไม่สะอาด
แนวทางแก้
- เติม wetting agent พอเหมาะ + กวนบ่อ (ปั๊ม/อากาศละเอียด)
- กรองต่อเนื่อง ประสิทธิภาพสูง เปลี่ยนไส้กรองตามรอบ
- เพิ่มคุณภาพ pre-clean/ultrasonic เพื่อล้างซอก
2) ลาย/รอยด่าง (Streaky / Stained)
สาเหตุเชิงลึก
- คราบเคมีจากถังก่อนหน้า — ล้างไม่หมด
- การอบแห้งไม่ถูกต้อง เกิดคราบหยด/คราบน้ำ
- การไหลเวียนบ่อไม่พอ ความเข้มข้นไม่สม่ำเสมอ
แนวทางแก้
- เพิ่มจุดล้าง + ใช้ DI/RO เป็นล้างสุดท้าย
- ติดตั้ง Air Knife/ตั้งอบให้เหมาะ ลดหยดค้าง
- เพิ่มการกวน/ปั๊มให้เกิด flow ทั่วอ่าง
3) การยึดเกาะไม่ดี (Poor Adhesion)
สาเหตุเชิงลึก
- พื้นผิวสกปรก/ออกไซด์/สารตกค้าง
- เว้นช่วงนาน ออกซิไดซ์เกิดก่อนลงบ่อ
- CD/แรงดันไม่เหมาะ ทำให้ผลึก/ความเครียดไม่ดี
แนวทางแก้
- ทบทวน pre-treatment: degrease → pickling → rinse
- ลดเวลาแกรอระหว่างขั้นตอนให้สั้นที่สุด
- จูน CD/แรงดันให้เหมาะกับชิ้นงาน/น้ำยา
4) ผิวไหม้/ดำ (Burnt / Black Finish)
สาเหตุเชิงลึก
- CD สูงเกิน โดยเฉพาะขอบ/มุม
- แร็ค/ระยะวางชิ้นงานกับ anode ไม่เหมาะ
- องค์ประกอบบ่อไม่สมดุล โลหะ/สารเติมต่ำ
แนวทางแก้
- ลด CD หรือปรับรูป anode กระจายกระแสดีขึ้น
- ปรับตำแหน่งชิ้นงาน ระยะห่าง และทิศทาง
- ตรวจ/เติมโลหะและสารเติมตามสเปกบ่อ
ถ้าแก้ตามขั้นไม่หาย แนะนำปรึกษาผู้เชี่ยวชาญของผู้ผลิตสารเคมี
บ่อนิกเกิลมาตรฐาน (Watts Bath)
ส่วนประกอบ | ช่วง (g/L) | หมายเหตุ |
---|---|---|
Nickel Sulfate | 270–320 | โลหะหลักในการสะสม |
Nickel Chloride | 20–60 | ช่วยการนำไฟฟ้า/ละลาย anode |
Boric Acid | 40–50 | บัฟเฟอร์ pH บริเวณผิว |
สภาวะการทำงานแนะนำ
พารามิเตอร์ | ช่วงปฏิบัติ | หมายเหตุ |
---|---|---|
pH | 3.8–4.6 | คุมด้วย Boric/เติมตามผลวิเคราะห์ |
อุณหภูมิ (°C) | 50–60 | สม่ำเสมอทั่วบ่อ |
Current Density (A/dm²) | 2–6 | ขึ้นกับรูปทรง/ฟิล์มที่ต้องการ |
การกวน | ปั๊ม/อากาศละเอียด ต่อเนื่อง | ลด pitting/ชั้นหนาไม่สม่ำเสมอ |
การกรอง | ต่อเนื่อง 1–3 μm | ลดอนุภาคก่อ defect |
สารเติมสำหรับผิวนิกเกิลเงา — A-Brite
ชุดสาร A-Brite (ยาพื้น 902 + ยาเงา A-Brite) ให้ความลึกเงา การกลบรอยทราย และกำลังชุบบริเวณ CD ต่ำ/กลางดีเยี่ยม รองรับถังแขวน/ถังกลิ้ง และรองรับชุบโครเมียมบนผิวนิกเกิล
อัตราผสม (บ่อใหม่)
รายการ | ช่วง |
---|---|
ยาพื้นนิกเกิล 902 | 8–10 cc/L |
ยาเงานิกเกิล A-Brite | 0.1–0.4 cc/L |
การปรับเติมระหว่างเดินบ่อ
รายการ | อัตราเติม | บทบาท |
---|---|---|
ยาพื้นนิกเกิล 902 | 150–200 cc / 1000 A·h | ช่วยกระจายตัวของยาเงา |
ยาเงานิกเกิล A-Brite | 100–150 cc / 1000 A·h | ควบคุมความเงา โดยเฉพาะเขต CD ต่ำ |
คุณสมบัติพิเศษ
- การชุบนิกเกิลให้ผิวเคลือบที่มีความเงาสูงคล้ายกระจก และสามารถสะท้อนแสงได้ดีเยี่ยม ทำให้ชิ้นงานดูหรูหราและสวยงาม
- ด้วยคุณสมบัติในการสะสมตัวของชั้นนิกเกิล ทำให้สามารถกลบรอยขีดข่วนหรือผิวที่ไม่เรียบเนียนจากการหล่อทราย (sand casting) หรือกระบวนการเตรียมผิวอื่นๆ ได้ ช่วยให้ได้ผิวที่เรียบเนียนก่อนการชุบขั้นต่อไป
- กระบวนการชุบนิกเกิลสามารถทำงานได้ด้วยความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า (Current Density หรือ CD) ที่สูง ทำให้สามารถสร้างชั้นเคลือบที่มีความหนาในระยะเวลาที่สั้นลง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต
- ผิวนิกเกิลมีความเรียบและมีคุณสมบัติที่เหมาะสม ทำให้เป็นผิวรองพื้นที่ดีเยี่ยมสำหรับการชุบโครเมียม (Chromium Plating) ในขั้นตอนต่อไป ซึ่งจะช่วยเพิ่มความทนทานและการปกป้องให้ดียิ่งขึ้น
การควบคุมคุณภาพ & การทดสอบ
- Tape/Bend Test (การทดสอบด้วยเทปและงอชิ้นงาน) 🩹 วัตถุประสงค์: เพื่อตรวจสอบ การยึดเกาะ (Adhesion) ของชั้นเคลือบกับผิวของชิ้นงาน
- การวัดความหนาด้วย XRF/Coulometric 📏 วัตถุประสงค์: เพื่อวัด ความหนา ของชั้นเคลือบนิกเกิล
- Thermal Shock (การทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน) 🔥❄️ วัตถุประสงค์: เพื่อตรวจหา รอยแตกขนาดเล็ก (microcracks) หรือการหลุดลอกของผิวเคลือบ
- การจัดทำ Control Chart 📈 วัตถุประสงค์: เพื่อเฝ้าระวังและควบคุม ความเสถียร ของกระบวนการชุบ