A csiszoló polimer alkatrészek állandó csúszókopását észlelő nyomólapnak kemény, tartós munkafelületre van szüksége. Két általánosan elterjedt ipari bevonatot használnak: az elektromos mentes nikkelt, amely egységes, vegyileg leválasztott ötvözet, és a kemény krómot, amely egy fényes, galvanizált fém. Mindkettő tükörfényesre polírozható, de belső szerkezetük, keménységük és a korrózió lassú kúszásával szembeni ellenállása alapvetően eltérő. A választás közöttük a tiszta, rideg keménység harca a lágyabb, de kémiailag jobban védõ öleléssel. Megértése aelektromentes nikkel vs kemény króm lemez keménységeAz összehasonlítás elengedhetetlen a megfelelő felületkezelés kiválasztásához a hosszú távú lemezmegbízhatóság érdekében.
Kemény krómozás: tiszta, rideg keménység
Hogyan alkalmazzák a kemény Chrome-ot
A keménykrómot galvanizálási eljárással hordják fel. A lemezt króm-trioxidot (hat vegyértékű krómot) és erős savat tartalmazó fürdőbe merítjük, és elektromos áram hatására a krómionok fémes krómmá redukálják a felületet. A kapott lerakódás tiszta, kristályos króm. A tipikus keménykróm bevonat vastagsága 0,01 mm és 0,1 mm (0,0004–0,004 hüvelyk) között van, a kopási követelményektől függően.
Keménység és kopásállóság
A kemény króm 700 HV feletti Vickers-keménységet biztosít, ami körülbelül 70 Rockwell C-t (HRC) jelent. Ez a nagyon nagy keménység kiváló, alacsony súrlódású kopásállóságot biztosít a koptató polimer vegyületekkel, töltött műanyagokkal és fém alkatrészekkel szemben. A felület csiszolható és tükörfényesre polírozható, nagyon alacsony súrlódási együtthatóval. A keménykróm azonban törékeny, és jellegzetes mikrorepedések hálózata van, amelyek természetesen keletkeznek a bevonási folyamat során. Ezek a repedések nem rontják a kopásállóságot tiszta, száraz körülmények között, de utat biztosítanak a korrozív szerek -például nedvesség, savak vagy tisztító oldószerek- számára, hogy elérjék az alatta lévő acéllapot. Amint a korrózió egy repedésnél elkezdődik, a krómréteg felemelkedhet vagy szétrepedhet.
Elektromos nikkel{0}}foszforozás: egységes, hőkezelhető réteg
Hogyan alkalmazzák az elektromos nikkelt
Az elektromentes nikkel (EN) egy nikkel-foszfor ötvözet, amelyet kémiai redukciós eljárással választanak le külső elektromos áram használata nélkül. A lemezt nikkelionokat és redukálószert (jellemzően nátrium-hipofoszfitot) tartalmazó vizes oldatba merítjük. A redukciós reakció egyenletesen megy végbe minden nedves felületen, és nikkel-foszfor ötvözet rakódik le. Az EN legfontosabb előnye, hogy minden felületet-a lyukak belsejében, az élek körül és a vakmélyedésekbe-fedél be tökéletesen egyenletes vastagsággal. Nincs szükség elektromos mezőkre vagy bonyolult anódformákra. A tipikus EN-bevonat vastagsága 0,025–0,075 mm (0,001–0,003 hüvelyk), bár vastagabb lerakódások is előfordulhatnak.
As-plated keménység és hőkezelés
A bevonattal ellátott, elektromos mentes nikkel keménysége körülbelül 500 HV, ami körülbelül 50 HRC. Ez lényegesen alacsonyabb, mint a keménykróm 70 HRC-je. Azonban egy egyszerű lemez utáni hőkezelés 400 fokon (750 F) egy órán keresztül kemény nikkel-foszfid (Ni₃P) részecskéket csap ki az amorf nikkelmátrixban. Ez a csapadékos edzés a keménységet 700 HV-ra (70 HRC){10}}emeli, ami a keménykrómnak felel meg. A kemény krómmal ellentétben a hőkezelt EN réteg folyamatos, nem porózus korrózióvédő gátat képez. Nem tartalmaz mikrorepedéseket, és a nikkel-foszfor mátrix sokkal kevésbé törékeny, mint a tiszta króm. A csúszó kopást és a korrozív füstöt (pl. a forró polimer lebomlásából vagy a tisztítószerekből származó) egyaránt észlelő nyomólapok esetében gyakran a hőkezelt, elektromos mentes nikkel a legjobb választás.
A kemény króm törékeny, gyémántkemény pajzs; Az elektromentes nikkel szívós, korrózióálló héj, amely egy egyszerű sütőciklussal ugyanolyan élességre edzhető.
Fej-fej összehasonlítás: Főbb tulajdonságok
| Ingatlan | Kemény Chrome | Elektromos nikkel (hőkezelt) |
|---|---|---|
| Keménység (alkalmazás szerint) | 70 HRC | 50 HRC |
| Keménység (hőkezelés után) | Nem alkalmazható (minden állapotban rideg) | 70 HRC |
| Mikrostruktúra | Kristályos, mikro repedésekkel | Amorf, diszpergált Ni₃P részecskékkel, nincs repedés |
| Korrózióállóság | Gyenge (a repedések feltárják az alapacélt) | Kiváló (folyamatos akadály) |
| Dobóerő (egyenletesség) | Gyenge (szélerakódás, mélyedések bevonat nélküli) | Kiváló (tökéletesen egységes) |
| Maximális praktikus vastagság | 0,1 mm | 0,075 mm (több réteggel vastagabb is lehet) |
| ridegség | Magas | Alacsony (hőkezelés után is) |
| Környezeti hatás | Magas (hat vegyértékű króm, rákkeltő) | Mérsékelt (nikkelsók, de nem Cr⁶⁺) |
Műszaki pontosság: Kritikus alkalmazási megjegyzések
Vastagság és kopási élettartam
A legtöbb fűtőlemez esetében 0,05 mm (0,002 hüvelyk) vastagság elegendő mindkét burkolathoz. A keménykróm előnye, hogy vastagabban is felhordható (egyes ipari alkalmazásoknál 0,5 mm-ig), de a precíziós lemezen a túlzott vastagság torzulással jár. Az elektromos mentes nikkel egyenletessége megkönnyíti a szűk síksági tűréshatárok fenntartását a teljes lemezfelületen.
Korróziós mechanizmusok
A prés- vagy formázógépben lévő nyomólap gyakran ki van téve forró polimer távozó gázoknak (pl. a PVC hidrogén-kloridot, a nejlonok aminokat, a poliuretánok izocianátokat bocsátanak ki), gőztisztítás vagy hűtőfolyadék szivárog. A keménykróm mikrorepedései lehetővé teszik, hogy ezek a korrozív anyagok elérjék az acéllapot, ami alul bevont korrózióhoz és esetleges hámláshoz vezet. A hőkezelt, elektromos mentes nikkel, mivel repedésmentes, teljesen blokkolja ezt a támadást. Nedves vagy kémiailag agresszív környezetben az EN az előnyben részesített választás.
Hőkezelés Figyelem
A 400 fokos hőkezelési hőmérséklet a legtöbb szerszámacél (pl. A2, D2 vagy P20 formaacél) megeresztési tartománya alatt van, és nem befolyásolja az alapfém keménységét. Ha azonban a lemezt előzőleg edzették és temperálták, az EN hőkezelést össze kell hangolni a túlmelegedés elkerülése érdekében. Alumínium lemezeknél a hőkezelés nem lehetséges; az EN (50 HRC) szerinti lemezt használja, vagy más kemény bevonatot választ.
Környezetvédelmi és biztonsági szempontok
A keménykrómozás kevésbé környezetbarát eljárás a hat vegyértékű króm (Cr⁶⁺) használata miatt, amely ismert rákkeltő és szabályozott veszélyes légszennyező anyag. Számos joghatóság (EU, Kalifornia, Kína) korlátozza vagy fokozatosan megszünteti a dekoratív és funkcionális keménykrómozást az alternatívák javára. Az elektromos nélküli nikkeleljárásokhoz nikkelsókat és hipofoszfitot használnak, amelyek kevésbé mérgezőek és könnyebben kezelhetők. A szabályozási megfelelés szempontjából az EN-t egyre inkább előnyben részesítik.
Következtetés: A klasszikus kompromisszum
A keménykróm és az elektromos mentes nikkel közötti választás klasszikus kompromisszum: a tiszta, rideg keménység szemben az egyenletes, hőkezelhető és korrózióálló szívóssággal. A keménykróm kiváló lerakódásos keménységet és alacsony súrlódást biztosít, de mikrorepedésektől és környezeti hátrányoktól szenved. Az elektromentes nikkel hőkezelt állapotban ugyanazt a keménységet éri el, miközben repedésmentes, korrózióálló gátat és kiváló egyenletességet biztosít. A kopásnak és a vegyi expozíciónak egyaránt mutató fűtőlemezek esetében a hőkezelt, elektromos mentes nikkel a megbízhatóbb, hosszú távú megoldás. A legjobb lapfelület az, amely elég kemény a kopásnak és elég szívós ahhoz, hogy ellenálljon a vegyi anyagoknak,-és az elektromos mentes nikkel egy egyszerű sütési ciklus után mindkettőt biztosítja.
