EN Nickel (Electroless Nickel) — NI-508

EN Nickel หรือ Electroless Nickel คือการชุบนิกเกิลด้วยปฏิกิริยาเคมี (ไม่ใช้ไฟฟ้า) โดยอาศัยเกลือนิกเกิลและสารรีดิวซ์ (เช่น โซเดียมไฮโปฟอสไฟต์) เคลือบเกิดเป็นฟิล์มนิกเกิล-ฟอสฟอรัสบนผิวชิ้นงานอย่างสม่ำเสมอทั่วทุกพื้นที่ รวมถึงรู/ซอกที่เข้าถึงยาก มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง ฟิล์มแน่นไม่พรุน และสามารถอบความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งได้จนใกล้เคียงฮาร์ดโครม

ใช้งานได้กับวัสดุหลากหลาย เช่น เหล็ก สแตนเลส อะลูมิเนียม (ผ่านซิงเคต) ทองแดง และพลาสติกบางชนิด (ผ่านการกระตุ้น) จึงเป็นทางเลือกครอบคลุมงานที่ต้องการความแม่นยำและความคงทนสูง

• เติมน้ำกลั่นลงถังตามปริมาตร
• กวนและเติม NI-508 A/B ตามสัดส่วน
• อุ่นถึง 82–91 °C (เหมาะ ~88 °C) และปรับ pH 4.6–4.9

การเตรียมผิว

ขั้นตอนการเตรียมผิวเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการชุบโลหะ เพื่อให้ชิ้นงานสะอาดและพร้อมสำหรับการเคลือบ

• ขจัดไขมันและล้าง: เริ่มต้นด้วยการขจัดคราบไขมัน ฝุ่น และสิ่งสกปรกต่างๆ ออกจากชิ้นงาน จากนั้นล้างด้วยน้ำสะอาดอย่างทั่วถึง
• Activate ตามชนิดโลหะ: เป็นการปรับสภาพผิวให้พร้อมรับการชุบ แต่ละโลหะมีวิธีการที่แตกต่างกันไป เช่น อะลูมิเนียม จะต้องผ่านกระบวนการ ซิงเคต (Zincate Process) ก่อน เนื่องจากอะลูมิเนียมมีชั้นออกไซด์ที่หนาและเสถียร ซึ่งจะขัดขวางการยึดเกาะของชั้นเคลือบ การทำซิงเคตจะช่วยกำจัดชั้นออกไซด์และเคลือบด้วยสังกะสีบางๆ แทน ทำให้ชุบได้ง่ายขึ้น

เริ่มชุบ

• จุ่มที่อุณหภูมิเป้าหมาย: นำชิ้นงานลงในบ่อชุบเมื่อสารละลายมีอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการนั้นๆ การควบคุมอุณหภูมิมีความสำคัญต่อคุณภาพของชั้นเคลือบ
• กวนแนวตั้งหรือเป่าลมกรองเบา ๆ: การกวนสารละลายช่วยให้การเคลือบสม่ำเสมอ สามารถทำได้โดยการกวนแนวตั้ง (โยกชิ้นงานขึ้นลง) หรือเป่าลมกรองเบา ๆ เพื่อให้สารละลายไหลเวียนไปทั่วผิวชิ้นงาน ทำให้ไอออนในสารละลายเข้าถึงทุกส่วนของชิ้นงานได้อย่างทั่วถึง

การควบคุมเวลา

• จุ่มตามความหนาที่ต้องการ: เวลาในการชุบจะขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นเคลือบที่ต้องการ ซึ่งสามารถคำนวณได้จากอัตราชุบ (Plating Rate) ของสารละลายแต่ละชนิด

การบำรุงรักษา

• กรองต่อเนื่อง: ควรเปิดเครื่องกรองอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทำงาน เพื่อขจัดอนุภาคและสิ่งสกปรกที่อาจปนเปื้อนในสารละลาย ช่วยให้ได้ผิวเคลือบที่เรียบเนียนและไม่มีตำหนิ
• พักบ่อ: เมื่อเลิกใช้งาน ควรลดอุณหภูมิของสารละลายลงมาอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าปกติ เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งานของสารเคมีและรักษาเสถียรภาพของบ่อชุบให้นานขึ้น

การควบคุมปริมาณนิกเกิล (Ni metal)

• รักษาความเข้มข้น: ควรควบคุมปริมาณนิกเกิลในสารละลายให้อยู่ที่ ≥ 5.3 g/L เพื่อให้การชุบมีประสิทธิภาพ
• อัตราส่วนการเติม: แนะนำให้เติมสารละลาย A : C = 1 : 1 เพื่อรักษาสมดุลของส่วนประกอบ
• ตัวอย่างการเติม: งานพื้นที่ 10 dm² ที่ต้องการความหนา 15 µm/ชม. ให้เติม A 100 mL + C 100 mL

การเติมสารเคมีและข้อควรระวัง

• การเติมครั้งเดียว: ควรเติมแต่ละครั้งไม่เกิน 5% ของปริมาณนิกเกิลเริ่มต้นในบ่อ เพื่อเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์รวดเร็ว
• สัดส่วนรวม: Total C ≤ 1.5× A (ปริมาณสะสมของ C ต้องไม่เกิน 1.5 เท่าของ A)

การควบคุมความเข้มข้นของตัวรีดิวซ์ (NI-508 C)

• ระดับที่เหมาะสม: คงไว้ในช่วง 86–109 mL/L
• การปรับปริมาณ: หากลดลง 1 mL/L ให้เติม NI-508 C ≈ 0.62 mL/L เพื่อคืนสู่ช่วงเป้าหมาย

การควบคุมค่า pH (pH Control)

pH เป้าหมาย (Target pH): ค่า pH ของน้ำยาชุบควรอยู่ที่ 4.6–4.8 โดยช่วงที่เหมาะสมที่สุดคือ 4.7–4.8 การควบคุมค่า pH อย่างแม่นยำจะช่วยให้กระบวนการชุบมีประสิทธิภาพและได้คุณภาพเคลือบที่ดีที่สุด

การเพิ่ม pH (Increasing pH): หากค่า pH ต่ำเกินไป ให้เติมแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (Ammonium Hydroxide) หรือ NH₄OH 50% ลงไปทีละน้อย ๆ เพื่อค่อย ๆ ปรับค่า pH ให้สูงขึ้นอย่างปลอดภัย

การลด pH (Decreasing pH): หากค่า pH สูงเกินไป ให้เติมกรดซัลฟูริก (Sulfuric Acid) หรือ H₂SO₄ 10% ลงไปอย่างช้า ๆ เพื่อลดค่า pH ให้กลับมาอยู่ในช่วงที่เหมาะสม

การบำรุงรักษาระบบกรอง (Filtration System Maintenance)

กรองระหว่างการทำงาน (Filtration During Operation): ควรใช้เครื่องกรองที่มีความละเอียด 15 µm และเดินเครื่องกรองอย่างต่อเนื่องตลอดเวลาที่ทำการชุบ เพื่อขจัดสิ่งสกปรกและอนุภาคที่อาจทำให้ผิวชิ้นงานไม่เรียบเนียน

กรองก่อนวันถัดไป (Filtration Before Next Day): เมื่อใช้งานเสร็จแล้ว ควรปล่อยให้น้ำยาในบ่อชุบเย็นลง จากนั้นกรองด้วยไส้กรองที่ละเอียดขึ้นคือ 3 µm เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ละเอียดมากยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของน้ำยา

การล้างระบบกรอง (Weekly System Cleaning): ควรล้างระบบกรองทุกสัปดาห์โดยเริ่มจากการแช่ในกรดไนตริก (Nitric Acid) หรือ HNO₃ 50% เพื่อกำจัดคราบนิกเกิลและสิ่งอุดตัน จากนั้นล้างด้วยน้ำสะอาด ตามด้วยน้ำ DI (Demineralized Water) และเติม NH₃ เล็กน้อยเพื่อปรับสภาพให้เป็นกลาง

ถังชุบงาน

ถังที่ใช้ในกระบวนการชุบต้องผลิตจากวัสดุที่ทนทานต่อสารเคมีและอุณหภูมิสูง เช่น PE (Polyethylene), PP (Polypropylene) หรือวัสดุอื่นที่ถูก บุด้วยพลาสติกชนิดพิเศษ การเลือกใช้วัสดุเหล่านี้ช่วยป้องกันการกัดกร่อนจากสารละลายเคมีที่เป็นกรดหรือด่างสูง ทำให้ถังมีอายุการใช้งานยาวนานและไม่เป็นอันตรายต่อกระบวนการชุบ

ฮีตเตอร์และระบบควบคุมอุณหภูมิ

ฮีตเตอร์ (Heater) เป็นอุปกรณ์สำหรับให้ความร้อนแก่น้ำยาในบ่อชุบ ฮีตเตอร์ที่ใช้ในงานชุบควรทำจากวัสดุที่ทนทานต่อทั้งสารเคมีและความร้อนสูง เช่น โลหะผสมพิเศษ หรือ แก้วควอตซ์ นอกจากนี้ ระบบควบคุมอุณหภูมิที่เสถียร ยังมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากอุณหภูมิที่เหมาะสมเป็นปัจจัยหลักในการควบคุมคุณภาพและประสิทธิภาพของการเคลือบ

ปั๊มและระบบกรอง

ปั๊ม (Pump) และระบบกรอง (Filtration System) ทำหน้าที่หมุนเวียนและกรองสารละลายในบ่อชุบ เพื่อขจัดสิ่งสกปรกและอนุภาคต่าง ๆ ที่อาจทำให้ผิวเคลือบไม่เรียบเนียน อุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องมี plastic wetted parts ซึ่งหมายถึงชิ้นส่วนที่สัมผัสของเหลวทั้งหมดทำจากพลาสติกทนเคมี เช่น PP หรือ PVDF เพื่อป้องกันการกัดกร่อนและการปนเปื้อนในสารละลาย

อันตรายจากความร้อน

ระวังการลวก: สารละลายในบ่อชุบทำงานที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นต้องระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกลวกจากสารละลายที่อาจกระเด็นหรือสัมผัสโดยตรงกับผิวหนัง

อันตรายจากสารเคมี

หลีกเลี่ยงการสัมผัส: สารละลายในบ่อชุบมีส่วนผสมของกรดและเกลือของนิกเกิล (Ni) ซึ่งเป็นสารเคมีที่อันตราย ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับผิวหนังและดวงตาโดยเด็ดขาด

หากเกิดอุบัติเหตุสารเคมีกระเด็นเข้าตา ให้รีบล้างด้วยน้ำสะอาดที่ไหลผ่านอย่างต่อเนื่องอย่างน้อย 15 นาที และไปพบแพทย์ทันที

การจัดการน้ำเสีย

บำบัดก่อนทิ้ง: น้ำเสียจากกระบวนการชุบมีสารโลหะหนัก (นิกเกิล) และมีความเป็นกรดสูง ก่อนปล่อยทิ้งลงสู่ระบบบำบัดน้ำเสียรวม ควรปรับค่า pH ให้อยู่ในช่วง 6–8 และตกตะกอนโลหะออกตามข้อกำหนดของกฎหมาย เพื่อป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

การป้องกันส่วนบุคคล (PPE)

สวมอุปกรณ์ป้องกัน: เพื่อความปลอดภัยสูงสุด ควรสวมอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE) ตลอดกระบวนการ ได้แก่ ถุงมือ แว่นตานิรภัย และหน้ากากป้องกัน เพื่อลดความเสี่ยงจากการสัมผัสสารเคมีและการได้รับอันตรายจากความร้อน