Lastnosti kemičnega niklanja
Trdota in odpornost proti obrabi
Trdota
Prevleke NIPLATE® so značilne po znatno večji površinski trdoti v primerjavi z osnovnimi materiali, ki se običajno obdelujejo. Ta lastnost odločilno prispeva k tribološkim lastnostim komponente, zlasti glede odpornosti proti obrabi in stabilnosti površin med obratovanjem.
V primerjavi s tradicionalnimi prevlekami in drugimi primerljivimi tehnologijami površinske obdelave, kot sta elektrolitično niklanje in anodna oksidacija aluminija, imajo prevleke kemičnega niklanja pogosto višje vrednosti trdote; te vrednosti so primerljive s trdim kromom, s prednostjo enakomerne debeline in boljše dimenzijske obvladljivosti. Pri termokemičnih obdelavah jekel (nitriranje, cementacija, nitrokarburiranje itd.) so dosegljive vrednosti primerljive ali višje, odvisno od procesa in osnovnega materiala.
Vseeno je treba poudariti, da trdota kemičnega niklja ostaja nižja od trdote, ki jo omogočajo posebne prevleke z izjemno visoko zmogljivostjo, kot sta plazemsko brizganje ali PVD/CVD. Te tehnologije, čeprav omogočajo večje trdote, prinašajo bistvene razlike glede stroškov, geometrijske uporabnosti in kompleksnosti procesa, kar omejuje njihovo uporabo v številnih industrijskih aplikacijah.
Končna trdota prevlek NIPLATE® je močno odvisna od toplotne obdelave po nanašanju, ki določa mikrostrukturni razvoj zlitine Ni–P. V naslednji tabeli so navedene okvirne vrednosti trdote, dosegljive glede na vrsto uporabljene toplotne obdelave.
| Trdota [HV] | Dehidrogenacija 150–180 °C za 4 h | Utrjevanje 260–280 °C za 8 h | Utrjevanje 330–350 °C za 4 h |
|---|---|---|---|
| NIPLATE® 500 | 550 ± 50 HV | - | 1000 ± 50 HV |
| NIPLATE® 600 | 700 ± 50 HV | 800 ± 50 HV | 1000 ± 50 HV |
| NIPLATE® 500 PTFE | 250 ± 100 HV | 300 ± 100 HV | - |
| NIPLATE® 600 SiC | 700 ± 50 HV | 850 ± 50 HV | 1050 ± 50 HV |
Za primerjavo zahteve, izražene v različnih lestvicah, uporabite pretvornik trdote HV, HRC in HB. Orodje omogoča takojšen vpogled v ekvivalence, navedene v tabeli ASTM E140.
PRAKTIČNI NASVETI
Največja trdota prevlek NIPLATE® se doseže z utrjevalno obdelavo pri približno 340 °C za 4 ure. Ta obdelava povzroči nastanek rumeno-modrega irizirajočega površinskega obarvanja, ki je posledica površinske oksidacije niklja.
Kadar je estetski videz prevleke ključna zahteva, je mogoče izvesti utrjevalno obdelavo v nadzorovani ali inertni atmosferi in tako doseči enakovredne vrednosti trdote, ne da bi se pri tem spremenila kovinska barva kemičnega niklja.
Odpornost proti obrabi
Odpornost proti obrabi prevlek NIPLATE® je rezultat kombinacije visoke trdote, kohezije nanosa in enakomernosti debeline. Zlasti prevleki NIPLATE® 600 in NIPLATE® 600 SiC se uspešno uporabljata v aplikacijah, izpostavljenih abrazivni in adhezivni obrabi ter obrabi zaradi drgnjenja (fretting).
NIPLATE® 600, za katerega je značilna srednja vsebnost fosforja (približno 7 % v zlitini), zagotavlja visoko odpornost proti obrabi tako v mazanih kot v suhih pogojih. Možnost kombiniranja velikih debelin prevleke (do 50–70 µm) z utrjevalnimi toplotnimi obdelavami omogoča znatno podaljšanje življenjske dobe komponente in doseganje zmogljivosti, primerljivih s trdim kromom, s prednostjo, da ni potrebna nadaljnja obdelava in da je zagotovljena enakomerna debelina tudi na notranjih površinah.
Za posebno kritične aplikacije, pri katerih je obraba glavni omejujoči dejavnik, je bil razvit NIPLATE® 600 SiC. Gre za kompozitno prevleko z matrico NIPLATE® 600, ki vsebuje mikrokristalne delce silicijevega karbida (SiC) v koncentraciji 20–30 % prostornine.
Silicijev karbid je sintetični keramični material z izjemno visoko trdoto. Njegovo sočasno nanašanje znotraj matrice kemičnega niklja daje prevleki izjemno odpornost proti abrazivni obrabi, ki je lahko do 10-krat večja kot pri trdem kromu. Zaradi teh lastnosti je NIPLATE® 600 SiC posebej primeren za zelo obremenjene sektorje, kot so dirkalništvo, tekstilna industrija in industrijske aplikacije z neprekinjenim in intenzivnim stikom.
PRAKTIČNI NASVETI
- Za komponente, izpostavljene visoki obrabi, se priporoča minimalna debelina prevleke 20 µm skupaj z utrjevalno obdelavo pri 280 °C za 8 ur ali, po možnosti, pri 340 °C za 4 ure, če je to združljivo z osnovnim materialom.
Test abrazivne obrabe Taber Abraser
Najpogosteje uporabljena metoda za ocenjevanje odpornosti proti abrazivni obrabi prevlek kemičnega niklanja je test Taber Abraser, na katerega se sklicuje standard ASTM B733 za avtokatalitične prevleke Ni-P.
Preizkus se izvaja po standardiziranih parametrih:
- Abrazivna kolesa: CS-10
- Obremenitev na vsakem kolesu: 1000 g
- Višina odsesovalnih šob: 1 mm
Med testom je preizkušanec nameščen na vrtljivo ploščo in izpostavljen kombiniranemu delovanju kotaljenja in drsenja abrazivnih koles. Nastali ostanki obrabe se odsesavajo, da ne bi vplivali na meritev.
Rezultat preizkusa je izražen z indeksom obrabe Taber (TWI), izračunanim kot povprečna izguba mase preizkušanca v miligramih na 1000 ciklov. Nižje vrednosti TWI kažejo na večjo odpornost proti abrazivni obrabi.
V naslednji tabeli so navedene okvirne vrednosti TWI za glavne prevleke NIPLATE® glede na uporabljeno toplotno obdelavo.
| Odpornost proti obrabi [TWI] | Dehidrogenacija 150–180 °C za 4 h | Utrjevanje 260–280 °C za 8 h | Utrjevanje 330–350 °C za 4 h |
|---|---|---|---|
| NIPLATE® 500 | 20 TWI | - | 10 TWI |
| NIPLATE® 600 | 16 TWI | 12 TWI | 9 TWI |
| NIPLATE® 500 PTFE | 33 TWI | 19 TWI | - |
| NIPLATE® 600 SiC | 0,70 TWI | 0,65 TWI | 0,60 TWI |