Optimizing the efficiently used nickel ratio in nickel plating process by using response surface methodology

Abstract

Efficient usage of nickel, one of the important cost parameters of nickel chrome plating processes, is compulsory for competing. In this study, it is aimed to optimize the process parameters of the nickel baths of a manufacturer that plates nickel-chromium on metal. For this purpose, response surface methodology (RSM), one of the experimental design and optimization techniques, has been used. In nickel baths; while the rate of nickel sticking to the surface of the workpiece is maximized; temperature, nickel sulfate (NiSO₄) ratio, nickel chloride (NiCl₂) ratio, boric acid (H₃BO₃) ratio, pH and polisher ratio were selected as factors affecting the process. At the end of the study, the efficiently used nickel ratio in the bathrooms was increased from 80% to 95%.

Keywords

• Nickel plating,Ratio of efficiently used nickel in nickel baths,Response surface methodology (RSM)

Nikel kaplama prosesinde verimli olarak kullanılan nikel oranının yanıt yüzey yöntemi ile eniyilenmesi

Öz

Nikel krom kaplama süreçlerinin önemli maliyet parametrelerinden biri olan nikelin verimli kullanımı rekabet için zorunludur. Bu çalışmada, metal üzerine nikel-krom kaplama yapan bir üreticinin nikel banyolarının verimliliğini arttırmak amacıyla, proses parametreleri eniyilenmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, deney tasarımı ve eniyileme tekniklerinden biri olan yanıt yüzey yönteminden (YYY) yararlanılmıştır. Nikel banyolarında; iş parçasının yüzeyine yapışan nikel oranı maksimize edilirken; süreci etkileyen faktörler olarak, sıcaklık, nikel sülfat (NiSO₄) oranı, nikel klorür (NiCl₂) oranı, borik asit (H₃BO₃) oranı, pH ve parlatıcı oranı seçilmiştir. Çalışmanın sonunda, banyolardaki verimli kullanılan nikel oranı %80’den %95’e çıkarılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Nikel kaplama,Nikel banyolarındaki verimli kullanılan nikel oranı,Yanıt yüzey yöntemi (YYY)

Kaynakça

1. Çiçek Ö. Nikel Kaplama Banyolarında Titanyum Sepetlerin Davranışı. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye, 2006. (Yayınlanmamış Lisansüstü Tez).
2. Loto CA. “Electroless nickel plating-a review”. Silicon, 8(2), 177-186, 2016.
3. Zhang HY, Zou JJ, Lin NM, Tang B. “Review on electroless plating ni-p coatings for improving surface performance of steel”. Surface Review and Letters. 21(4), Article Number: 1430002, 2014.
4. Idhayachander R, Palanivelu K. “Electrolytic recovery of nickel from spent electroless nickel bath solution”. E-Journal of Chemistry, 7(4), 1412-1420, 2010.
5. Li LY, Takahashi N, Kaneko K, Shimizu T, Takarada T. “A novel method for nickel recovery and phosphorus removal from spent electroless nickel-plating solution”. Separation and Purification Technology, 147, 237-244, 2015.
6. Khoo LP, Yeong HY, Tang LE. “Application of fuzzy-reasoning to a surface-treatment process”. Journal of Manufacturing Systems, 14(1), 11-19, 1995.
7. Jayakrishnan S, Dhayanand K, Krishnan RM, Sekar R, Sriveeraraghavan S. “Metal distribution in electroplating of nickel and chromium”. Transactions of the Institute of Metal Finishing, 76, 90-93, 1998.
8. Wu YT, Shen B, Lui L, Hu WB. “Artificial neural network modelling of plating rate and phosphorus content in the coatings of electroless nickel plating”. Journal of Materials Processing Technology, 205(1-3), 207-213, 2008.

9. Tian D, Li N, Xiao N, Wang FF, Yu SY, Li Q, Gao W, Wu G. “Replacement deposition of Ni-S films on Cu and their catalytic activity for electroless nickel plating”. Journal of the Electrochemical Society, 160(3), 95-101, 2013.
10. Khedekar D, Gosavi V, Gogte, Brahmankar P. “Optimization of process parameters of nickel-chromium electroplating for thickness variation using genetic algorithm”. 2nd International Conference on Communication and Signal Processing (ICCASP), Lonere, India, 26-27 December 2016.
11. Montgomery DC. Design and Analysis of Experiments. 5th ed. New York, USA, John Wiley&Sons Inc, 2001.
12. Şirvancı M. Kalite için Deney Tasarımı ‘Taguchi Yaklaşımı’. Birinci Baskı, İstanbul, Türkiye, Literatür Yayıncılık, 1997.
13. Karaoglan AD, Demir MM, Çarkacı MM. “Yonga levha üretim süreçlerinde pres süresinin enküçüklenmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(4), 658-664, 2018.
14. Karaoglan AD, Celik N. “A new painting process for vessel radiators of transformer: Wet-on-Wet (WOW)”. Journal of Applied Statistics, 43(2), 370-386, 2016.
15. Taguchi G. “The system of experimental design: engineering methods to optimize quality and minimize cost.”. 1st ed. New York, USA, American Supplier Institute Inc, 1987.
16. Myers RH, Montgomery DA. Response Surface Methodology. 5th ed. Hoboken, NJ, John Wiley & Sons, Inc., 2001.