Eigenschaften der chemischen Vernickelung
Chemische Beständigkeit
Die chemische Beständigkeit ist eine der grundlegenden Eigenschaften von chemischen Nickelbeschichtungen, da sie die Eignung des beschichteten Bauteils bestimmt, in Umgebungen mit aggressiven oder potenziell reaktiven chemischen Substanzen zu arbeiten.
NIPLATE®-Beschichtungen weisen dank ihrer Zusammensetzung auf Basis einer Nickel-Phosphor-Legierung (Ni–P) im Allgemeinen eine gute chemische Stabilität in einem breiten Spektrum von Umgebungen auf. Insbesondere zeigen Beschichtungen mit hohem Phosphorgehalt, wie NIPLATE® 500, eine höhere chemische Beständigkeit als Beschichtungen mit mittlerem Phosphorgehalt, wie NIPLATE® 600. Aus diesem Grund wird NIPLATE® 500 im Allgemeinen für Anwendungen bevorzugt, bei denen die chemische Beständigkeit die primäre funktionale Anforderung darstellt.
Es ist wichtig zu betonen, dass die chemische Beständigkeit der Beschichtung nicht nur von der Zusammensetzung der Ni–P-Legierung, sondern auch von den Betriebsbedingungen (Temperatur, Belüftung, Stoffkonzentration) abhängt.
Bewertungskriterien der chemischen Beständigkeit
Die chemische Beständigkeit von chemischen Nickelbeschichtungen wird üblicherweise anhand der Korrosionsgeschwindigkeit der Beschichtung selbst bewertet, ausgedrückt als Schichtdickenverlust über die Zeit. Die in der Literatur und in Referenztabellen angegebenen Daten liefern nützliche Hinweise für eine erste Auswahl der Beschichtung, ersetzen jedoch nicht die experimentelle Verifizierung am realen Bauteil.
In den folgenden Tabellen sind Daten zur chemischen Beständigkeit von chemischem Nickel bei Kontakt mit industriellen Chemikalien sowie mit Lebensmitteln und Lebensmittelmedien aufgeführt, entnommen aus der technischen Referenzliteratur [Gawrilov, G.G.: Chemische (stromlose) Vernicklung, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, 1974], [Riedel, W.: Funktionelle Chemische Vernicklung, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, 1989].
Die angegebenen Tabellen sind als Richtwerte für die chemische Kompatibilität der Beschichtung allein zu verstehen und stellen keinen Korrosionsschutz des Grundwerkstoffs dar.
Die Gesamtleistung des beschichteten Bauteils hängt in hohem Maße von Art, metallurgischer Qualität und Oberflächenzustand des Grundwerkstoffs ab.
Die angegebenen Daten können für eine vorläufige Bewertung verwendet werden, die chemische Kompatibilität der NIPLATE®-Beschichtungen muss jedoch stets durch Feldtests oder spezifische Prüfungen verifiziert werden, da bereits geringe Änderungen der Kontaktbedingungen (Temperatur, Konzentration, Belüftung, Expositionszeit) das Verhalten der Beschichtung signifikant beeinflussen können.
Tabelle der chemischen Beständigkeit von chemischen Nickelbeschichtungen gegen verschiedene Chemikalien
Zeichenerklärung
- A: Korrosionsrate der Schicht < 2,5 µm/Jahr – ausgezeichnete chemische Kompatibilität, keine oder vernachlässigbare Korrosion der Beschichtung.
- B: Korrosionsrate der Schicht < 12,5 µm/Jahr – gute chemische Kompatibilität, begrenzte Korrosion der Beschichtung.
- C: Korrosionsrate der Schicht < 25 µm/Jahr – geringe chemische Kompatibilität, merkliche Korrosion der Beschichtung.
- D: Korrosionsrate der Schicht > 25 µm/Jahr – sehr geringe chemische Kompatibilität, starke Korrosion der Beschichtung.
| Medium | Konz. % (Gew.) | Temp. (°C) | Belüftung | Beständigkeit Ni-P mittlerer Phosphorgehalt | Beständigkeit Ni-P hoher Phosphorgehalt |
|---|---|---|---|---|---|
| Essigsäure | 5 | 20 | nein | C | C-B |
| Essigsäure | 5 | 20 | ja | D | - |
| Benzoesäure | Sättigung | 20 | nein | -- | D |
| Borsäure | Sättigung | 20 | nein | C | C |
| Zitronensäure | 5 | 20 | nein | A | A |
| Salzsäure | pH 1.5 | 20 | nein | D | D |
| Salzsäure | pH 1.5 | 20 | ja | D | D |
| Chromsäure | 2-100 | 20 | nein | -- | D |
| Ameisensäure | 88 | 20 | nein | -- | B |
| Fluoborsäure | 25 | 20 | nein | -- | D |
| Äpfelsäure | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Salpetersäure | 2-100 | 20 | nein | -- | D |
| Ölsäure | 100 | 20 | nein | A | A |
| Oxalsäure | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Pikrinsäure | 100 | 20 | nein | -- | D |
| Schwefelwasserstoffsäure | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Schwefelsäure | 1-5 | 20 | nein | D | C-D |
| Schweflige Säure | 2-60 | 20 | nein | -- | D |
| Stearinsäure | Sättigung | 20 | nein | A | A |
| Fettsäuren | 100 | 20 | nein | -- | B |
| Demineralisiertes Wasser | -- | 20 | nein | A | -- |
| Demineralisiertes Wasser | -- | 20 | ja | A | -- |
| Demineralisiertes Wasser | -- | 49 | nein | A | -- |
| Demineralisiertes Wasser | -- | 80-82 | nein | A | A |
| Destilliertes Wasser | -- | 20 | nein | A | A |
| Meerwasser | -- | 20 | nein | -- | A |
| Aluminiumchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | D |
| Aluminiumsulfat | Sättigung | 20 | nein | B | B |
| Ammoniumchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | B |
| Ammoniumhydroxid | 5-28 | 20 | nein | -- | C |
| Ammoniumnitrat | Sättigung | 20 | nein | B | B |
| Ammoniumphosphat | Sättigung | 20 | nein | C | -- |
| Benzin | 100 | 20 | nein | A | A |
| Flugbenzin | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Benzol | 100 | 20 | nein | A | A |
| Butadien | 100 | 25 | nein | -- | A |
| Butanol | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Calciumchlorid | 48.5 | 20 | nein | A | A |
| Calciumhydroxid | Sättigung | 60 | nein | -- | A |
| Calciumnitrat | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Tetrachlorkohlenstoff | 100 | 20 | nein | A | A |
| Kerosin | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Chlor | 100 | 20 | nein | -- | B |
| Chlor (trockenes Gas) | 100 | 20 | nein | A | |
| Kolophonium | 100 | Siedetemperatur | nein | -- | A |
| Diisobutylphthalat | 100 | 20 | nein | A | -- |
| Dichlorethan | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Dichlormethan | 100 | 20 | nein | -- | C |
| Dimethylbenzol | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Ethanol | 100 | 20 | nein | A | A |
| Ethylen | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Ethylendichlorid | 100 | 83 | nein | -- | A |
| Ethylenglykol | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Phenol | Sättigung | 90 | nein | -- | A |
| Eisen(II)-chlorid | 100 | 20 | nein | -- | D |
| Eisen(II)-nitrat | 100 | 20 | nein | -- | D |
| Eisen(II)-sulfat | 100 | 20 | nein | -- | D |
| Formaldehyd | 37 | 20 | nein | -- | B |
| Glukose | Sättigung | 20 | nein | A | A |
| Glycerin | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Lithiumchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Magnesiumchlorid | 2-50 | 20 | nein | -- | A |
| Magnesiumhydroxid | 2-100 | 20 | nein | -- | A |
| Quecksilberchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | D |
| Methanol | 100 | 20 | nein | A | A |
| Methylethylketon | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Nickelchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | C |
| Nickelsulfat | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Oleum | 20 | 20 | nein | -- | D |
| Mineralöl | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Paraffin | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Perchlorethylen | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Erdöl | 100 | 20 | nein | A | A |
| Bleiacetat | Sättigung | 20 | nein | -- | B |
| Bleinitrat | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Kaliumcarbonat | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Kaliumchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Kaliumferricyanid | Sättigung | 20 | nein | -- | B |
| Kaliumhydroxid | 2-50 | 20 | nein | -- | A |
| Propan | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Kupfer(I)-chlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | D |
| Kupfer(II)-nitrat | Sättigung | 20 | nein | -- | D |
| Kupfer(II)-sulfat | 2-30 | 20 | nein | -- | C |
| Natriumhydrogencarbonat | Sättigung | 20 | nein | -- | B |
| Natriumborat | Sättigung | 20 | nein | B | B |
| Natriumcarbonat | Sättigung | 20 | nein | A | B |
| Natriumchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Natriumcyanid | 5 | 20 | nein | C | B |
| Natriumphosphat | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Natriumhydroxid | 2-73 | 20-115 | nein | A | A |
| Natriumhypophosphit | Sättigung | 20 | nein | A | -- |
| Natriumsulfat | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Natriumsulfid | Sättigung | 20 | nein | -- | A |
| Toluol | 100 | 95 | nein | -- | A |
| Terpentin | 100 | 20 | nein | -- | A |
| Trichlorethylen | 100 | 95 | nein | -- | A |
| Trichlormethan | 100 | 61 | nein | -- | B |
| Harnstoff | 25 | 20 | nein | A | A |
| Dampf | -- | 425 | nein | -- | A |
| Kondensatdampf | -- | 80 | nein | -- | A |
| Vinylchlorid | 100 | 35 | nein | -- | A |
| Zinkchlorid | Sättigung | 20 | nein | -- | B |
Tabelle der chemischen Beständigkeit von chemischen Nickelbeschichtungen bei Kontakt mit Lebensmitteln
| Medium | pH | Testvolumen [ml] | Testdauer [h] | Korrosionsrate [µm/Jahr] | Gelöstes Nickel [mg] | Tägliche Nickelabgabe [µg/l/Tag] |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Essig | 2,9 | 470 | 1729 | 7,0 | 32 | 210 |
| Ananas in Dosen | - | 500 | 1681 | 0,3 | 0,8 | 6 |
| Hühnerbrühe (3 Tests bei 95 °C) | 6,0 | 200 | 312/502 | 1,0 | 2,0 | 19 |
| Kaffee | 5,3 | 700 | 1729 | 9,9 | 25 | 240 |
| Kaffee (4 Tests bei 95 °C) | 4,8 | 200 | 312/554 | 4,7 | 18 | 200 |
| Gekochte Zwiebeln | - | 450 | 1702 | 0,8 | 1,6 | 10 |
| Pilze | - | 150 | 1681 | 0,6 | 3,3 | 7 |
| Gin (2 Tests) | 7,5 | 150 | 3910 | 0,02 | 3,4 | 3 |
| Milch (2 Tests bei 2 °C) | 6,4 | 950 | 1248/1633 | 0,04 | - | - |
| Buttermilch (2 Tests bei 2 °C) | - | 950 | 1248/1633 | 0,6 | - | - |
| Limonade | - | 950 | 1702 | 11,4 | 15 | 200 |
| Mayonnaise | 3,7 | 470 | 1681 | 0,2 | 0,9 | 6 |
| Mais in Dosen | 6,2 | 250 | 1702 | 0,7 | 2 | 7 |
| Margarine (2 °C) | - | 200 | 1633 | - | - | - |
| Pflanzenöl | - | 470 | 1729 | - | - | - |
| Spanische Oliven | 3,7 | 250 | 1702 | 0,3 | 1,2 | 4 |
| Passierte Tomaten | 4,2 | 400 | 1681 | 0,5 | 2,2 | 13 |
| Erbsen in Dosen | 6,1 | 450 | 1702 | 0,2 | 0,3 | 2 |
| Rum | 5,8 | 150 | 3910 | 0,2 | 10 | 9 |
| Sardinen in Sojaöl | - | 30 (Öl) | 1681 | - | - | - |
| Sherry | 3,8 | 150 | 3910 | 6,4 | 170 | 160 |
| Zitronensaft | 2,3 | 800 | 1702 | 1,0 | 1,7 | 19 |
| Apfelsaft | 3,1 | 850 | 1702 | 1,2 | 1,5 | 18 |
| Tomatensaft (2 Tests) | 4,2 | 710 | 1321/1336 | 0,5 | 0,7 | 9 |
| Grapefruitsaft | 3,2 | 900 | 1702 | 0,5 | 0,6 | 8 |
| Pflaumensaft | - | 1000 | 1702 | 1,0 | 0,1 | 1 |
| Traubensaft | 4,0 | 800 | 1702 | 1,8 | 2,6 | 29 |
| Tee | 2,6 | 750 | 1729 | 4,2 | 10 | 100 |
| Tee (4 Tests bei 95 °C) | 2,6 | 200 | 312/554 | 9,0 | 7,5 | 84 |
| Tequila (2 Tests) | 4,8 | 150 | 3910 | 0,4 | 15 | 14 |
| Eier (2 Tests bei 2 °C) | 8,3 | 300 | 1248/1633 | 0,2 | - | - |
| Scotch Whisky | 5,3 | 150 | 3910 | 1,8 | 50 | 46 |
| Bohnensuppe | - | 500 | 1702 | 0,7 | 0,2 | 1 |
| Pilzsuppe | - | 250 | 1702 | 0,3 | 0,8 | 3 |
| Tomatensuppe | - | 250 | 1702 | 0,5 | 1,8 | 6 |
| Gemüsesuppe | - | 250 | 1702 | 1,2 | 2,5 | 9 |