Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit ist einer der Hauptgründe, warum chemische Nickelbeschichtungen NIPLATE® in der Präzisionsmechanik und in industriellen Anwendungen in aggressiven Umgebungen eingesetzt werden.
Die Beschichtungen bestehen aus einer Legierung aus Nickel und Phosphor (Ni–P), die eine hohe chemische Stabilität in Gegenwart korrosiver Medien bietet, die für gängige Metalllegierungen typischerweise kritisch sind, wie z. B. marine und industrielle Atmosphären oder Außenumgebungen mit Schadstoffbelastung.

Die Beschichtungen NIPLATE® sind zudem weitgehend unempfindlich gegenüber chemischem Angriff durch Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel, was ihren Einsatz in zahlreichen Industriebereichen erweitert.

Mechanismus des Korrosionsschutzes

Der Korrosionsschutzmechanismus der NIPLATE® Beschichtungen ist überwiegend vom Typ Barriere.
Die chemische Nickelschicht isoliert das Grundmaterial von der Außenumgebung und verhindert den direkten Kontakt zwischen Metall und korrosiven Medien.

Ein entscheidender Faktor ist die für die chemische Vernickelung typische Schichtdickenuniformität, die auch bei komplexen Geometrien, Innenflächen und schwer zugänglichen Bereichen, die mit anderen Beschichtungsverfahren nur schwer erreichbar sind, einen wirksamen Schutz ermöglicht.

Die Korrosionsbeständigkeit steigt mit zunehmender Schichtdicke, da das Schichtwachstum die intrinsische Porosität der Abscheidung schrittweise reduziert. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Oberfläche der Beschichtung lokale Diskontinuitäten aufweisen kann, die auf verschiedene Faktoren zurückzuführen sind, unter anderem:

• Porosität oder Defekte des Grundmaterials;
• nichtmetallische Einschlüsse in der Legierung;
• Risse oder Mikrodefekte der Beschichtung;
• Beschädigungen durch Handhabung oder nachfolgende mechanische Bearbeitung.

Solche Diskontinuitäten können das Grundmaterial lokal freilegen und in aggressiven Umgebungen potenzielle Korrosionskeime darstellen.

Chemische Nickelbeschichtungen mit hohem Phosphorgehalt, insbesondere NIPLATE® 500 und NIPLATE® eXtreme, weisen bereits bei geringen Schichtdicken eine extrem niedrige Porosität auf. Unter typischen industriellen Bedingungen können diese Beschichtungen bei Schichtdicken über 30 µm als frei von durchgehender Porosität betrachtet werden und bieten einen besonders hohen Korrosionsschutz.

Schutz von Kupferlegierungen

Bei Kupferlegierungen unterscheidet sich der Schutzmechanismus teilweise vom reinen Barriereprinzip.
Kupfer besitzt ein edleres elektrochemisches Potenzial als Nickel; folglich bietet die chemische Nickelbeschichtung auch eine Form des kathodischen Schutzes des Grundmaterials.

Dieses Verhalten führt zu einer besonders hohen Korrosionsbeständigkeit von mit NIPLATE® beschichteten Kupferlegierungen, auch bei lokalen Beschädigungen oder Diskontinuitäten der Beschichtung.
Dank dieser Eigenschaft können chemisch vernickelte Kupferlegierungen erfolgreich in marinen Umgebungen eingesetzt werden, auch bei direktem Kontakt mit Meerwasser.

Beschleunigte Korrosionsprüfung im neutralen Salznebel

Die in der Industrie am häufigsten angewandte Methode zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit ist der Test im neutralen Salznebel, durchgeführt nach ISO 9227.

Die Prüfung besteht in der Exposition der Teile gegenüber einem Nebel aus einer wässrigen 5%igen Natriumchlorid-Lösung, gehalten bei einer Temperatur von 35 °C, über variable Zeiten, typischerweise 96 oder 480 Stunden. Diese Umgebung beschleunigt die Korrosionsmechanismen und ermöglicht eine vergleichende Bewertung der Beschichtungsleistung.

Ein grundlegender Aspekt bei der Auswertung der Ergebnisse ist die Messung der korrodierten Fläche, aus der gemäß ISO 10289 das Schutzrating Rp bestimmt wird.

Verhalten der Beschichtungen NIPLATE®

Die Beschichtungen NIPLATE® zeigen eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber der Salznebelumgebung und sind im Allgemeinen wenig korrosionsempfindlich.
Der Schutz erfolgt durch Isolierung des Grundmaterials; daher stellt jede Diskontinuität der Beschichtung eine potenzielle Zone für Korrosionsangriff dar.

Eisen- und Aluminiumlegierungen

Bei Eisen- und Aluminiumlegierungen hängt die Korrosionsbeständigkeit im Salznebel von mehreren Faktoren ab, darunter:

• Beschichtungstyp;
• abgeschiedene Schichtdicke;
• Qualität der mechanischen Bearbeitung;
• metallurgische Eigenschaften des Grundmaterials.

Angesichts der Komplexität der beteiligten Parameter erfordert eine zuverlässige Festlegung der Korrosionsbeständigkeit zwingend die Durchführung der Salznebelprüfung am realen beschichteten Bauteil.

Kupferlegierungen

Das Verhalten von mit NIPLATE® beschichteten Kupferlegierungen ist deutlich unterschiedlich.
Dank der elektrochemischen Affinität zwischen Nickel und Kupfer ist der Korrosionsschutz auch bei relativ geringen Schichtdicken besonders wirksam. Beispielsweise kann ein Messingbauteil mit 30 µm NIPLATE® 500 ein Schutzrating Rp 9 auch bei Expositionen von über 1000 Stunden im Salznebel erreichen.

Schlussfolgerungen

Die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtungen NIPLATE® ist ein entscheidender Faktor zur Verlängerung der Lebensdauer mechanischer Komponenten in aggressiven Umgebungen.
Diese Leistung hängt jedoch nicht ausschließlich von der Beschichtung selbst ab, sondern vom Zusammenspiel von Grundwerkstoff, mechanischer Bearbeitung, abgeschiedener Schichtdicke und Betriebsbedingungen.

Aus diesem Grund sollten die Korrosionseigenschaften stets im spezifischen Anwendungskontext durch Laborprüfungen und Feldtests bewertet werden, um die Zuverlässigkeit des Bauteils im Betrieb sicherzustellen.