Eigenschaften der chemischen Vernickelung
Beschichtbare Legierungen und Haftung
Die chemischen Vernickelungsbehandlungen der Familie NIPLATE® können auf die meisten Metalllegierungen angewendet werden, die in der Präzisionsmechanik eingesetzt werden. Einer der wichtigsten Vorteile dieses Verfahrens ist die hervorragende Haftung der Beschichtung auf dem Grundwerkstoff, die durch die chemische Bindung zwischen der abgeschiedenen Nickel-Phosphor-Legierung und dem entsprechend vorbereiteten metallischen Substrat erreicht wird.
Die Haftung ist jedoch keine „automatische“ Eigenschaft: Sie hängt direkt vom Grundwerkstoff, seinem metallurgischen Zustand und dem Oberflächenzustand ab, in dem das Bauteil zur Behandlung angeliefert wird.
Die Rolle der Oberflächenvorbereitung
Der Prozess der chemischen Vernickelung umfasst eine kontrollierte Abfolge von chemischen Vorbehandlungen, die darauf abzielen, Verunreinigungen, Oxide und Oberflächenfilme zu entfernen und die Oberfläche vor der Abscheidung der NIPLATE®-Beschichtung zu aktivieren.
Diese Phase ist entscheidend, um Folgendes sicherzustellen:
- den korrekten Start der autokatalytischen Reaktion;
- die Kontinuität der abgeschiedenen Schicht;
- eine hohe Beständigkeit gegen Ablösung der Beschichtung im Betrieb.
In vielen Fällen sind chemische Vorbehandlungen ausreichend. Einige Legierungen oder metallurgische Zustände erfordern jedoch zusätzliche mechanische Vorbehandlungen.
Kritische Legierungen und mechanische Vorbehandlungen
Einige Werkstoffe weisen von Natur aus Oberflächen auf, die chemisch schwieriger zu aktivieren sind. Dies gilt insbesondere für:
- rostfreie Stähle, aufgrund einer stabilen Passivschicht;
- Stähle mit thermochemischen Behandlungen wie Einsatzhärten, die chemisch veränderte oder oxidierte Oberflächen aufweisen;
- Titanlegierungen, die durch passive Oberflächenoxide gekennzeichnet sind.
Für diese Legierungen ist in der Regel eine mechanische Vorbehandlung durch Mikro-Sandstrahlen erforderlich, um die passive oder veränderte Oberflächenschicht zu entfernen und die initiale Verankerung der Beschichtung zu fördern.
Das Mikro-Sandstrahlen führt zu einer Erhöhung der Oberflächenrauheit, typischerweise im Bereich von Ra 1,00 bis 1,60 µm; dieser Wert ist in Abhängigkeit von den funktionalen Anforderungen des Bauteils zu bewerten.
Wärmebehandlungen und Haftung
Bei rostfreien Stählen und thermochemisch behandelten Stählen kann die Haftung der Beschichtung durch eine nachfolgende Wärmebehandlung nach der chemischen Vernickelung weiter verbessert werden, die bei Temperaturen gleich oder höher als 250 °C durchgeführt wird.
Diese Behandlung trägt zur Stabilisierung der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundwerkstoff bei und erhöht die Haftung.
Beschichtbare Legierungen und empfohlene Vorbehandlungen
Die folgende Tabelle fasst indikativ die wichtigsten Grundwerkstoffe und die Notwendigkeit mechanischer Vorbehandlungen vor der chemischen Vernickelung zusammen:
| Legierung | Mechanische Vorbehandlung |
|---|---|
| Kohlenstoffstahl | Keine mechanische Vorbehandlung erforderlich |
| Einsatzstahl | Sandstrahlen erforderlich |
| Rostfreier Edelstahl | Sandstrahlen erforderlich |
| Aluminiumlegierungen | Keine mechanische Vorbehandlung erforderlich |
| Kupferlegierungen | Keine mechanische Vorbehandlung erforderlich |
| Titanlegierungen | Sandstrahlen erforderlich |
Diese Angaben sind als allgemeine Richtlinien zu verstehen: Materialzustand, mechanische Bearbeitung und Endanwendung können spezifische Bewertungen erforderlich machen.
PRAKTISCHE TIPPS
- Den zu beschichtenden Grundwerkstoff in der Zeichnung stets eindeutig angeben.
- Der Werkstoff darf keinen Restmagnetismus aufweisen, da dieser Defekte durch übermäßige Rauheit verursachen kann.
- Die Teile müssen sauber sein oder mit Ölen geschützt werden, die in wässrigen Reinigern leicht löslich sind.
- Es dürfen keine Oberflächenverunreinigungen vorhanden sein, die durch normale Vorbehandlungen nicht entfernt werden können (schwere Öle, Polierpasten, Klebstoffreste, Filzstiftmarkierungen usw.).
- Die Oberfläche darf keine Defekte wie Risse, Porosität, Grate, tiefe Oxidationen, Einschlüsse oder Schweißschlacken aufweisen, da diese die Haftung und die Qualität der Beschichtung beeinträchtigen können.
Zusammenfassend ist die korrekte Haftung der chemisch vernickelten Beschichtung das Ergebnis einer kontrollierten Kombination aus Grundwerkstoff, Oberflächenvorbereitung und Prozess. Eine sorgfältige Bewertung dieser Faktoren ist entscheidend, um zuverlässige und über die Zeit reproduzierbare Leistungen zu erzielen.