Pressplaat, mis näeb abrasiivsete polümeerdetailide pidevat libisevat kulumist, vajab kõva ja vastupidavat tööpinda. Kasutatakse kahte levinud tööstuslikku plaati: elektrooniline nikkel, ühtlane keemiliselt sadestatud sulam ja kõva kroom, särav galvaniseeritud metall. Mõlemat saab poleerida peegelviimistluseni, kuid nende sisemine struktuur, kõvadus ja vastupidavus aeglasele korrosioonile on põhimõtteliselt erinevad. Valik nende vahel on võitlus puhta, rabeda kareduse vastu pehmema, kuid keemiliselt kaitsvama embuse vastu. Mõisteselektrooniline nikkel vs kõva kroomplaadi kõvadusVõrdlus on oluline õige pinnatöötluse valimiseks plaadi pikaajalise töökindluse tagamiseks.
Kõva kroomimine: puhas, rabe kõvadus
Kuidas kõva Chrome'i rakendatakse
Kõvakroom kantakse peale galvaniseerimise teel. Plaat kastetakse kroomtrioksiidi (kuuevalentset kroomi) ja tugevat hapet sisaldavasse vanni ning elektrivool redutseerib kroomiioonid pinnal metalliliseks kroomiks. Saadud sade on puhas, kristalne kroom. Tüüpiline kõvakroomkatte paksus on sõltuvalt kulumisnõuetest vahemikus 0,01–0,1 mm (0,0004–0,004 tolli).
Kõvadus ja kulumiskindlus
Kõvakroom tagab Vickersi kõvaduse üle 700 HV, mis tähendab ligikaudu 70 Rockwell C (HRC). See väga kõrge kõvadus tagab suurepärase madala hõõrdumise kulumiskindluse abrasiivsete polümeersete ühendite, täidetud plastide ja metallosade suhtes. Pinda saab lihvida ja poleerida väga väikese hõõrdeteguriga peegelviimistluseni. Kõvakroom on aga rabe ja sellel on iseloomulik mikropragude võrgustik, mis tekivad looduslikult plaatimisprotsessi käigus. Need praod ei halvenda kulumiskindlust puhastes ja kuivades tingimustes, kuid pakuvad teed söövitavatele ainetele,-nagu niiskus, happed või puhastuslahustid-, et jõuda alloleva terasaluseni. Kui korrosioon algab praost, võib kroomikiht tõusta või lõhkeda.
Elektrooniline nikkel{0}}Fosforiga katmine: ühtlane, kuumtöödeldav kiht
Kuidas kasutatakse elektrivaba niklit
Elektrooniline nikkel (EN) on nikli-fosfori sulam, mis sadestatakse keemilise redutseerimise teel ilma välist elektrivoolu kasutamata. Plaat kastetakse vesilahusesse, mis sisaldab nikliioone ja redutseerivat ainet (tavaliselt naatriumhüpofosfit). Redutseerimisreaktsioon toimub ühtlaselt kõigil märgadel pindadel, sadestades nikli-fosfori sulamit. EN-i peamine eelis on see, et see plaadistab iga pinna -aukude sees, servade ümber ja pimedatesse süvenditesse-, mille paksus on täiesti ühtlane. Elektrivälju ega keerulisi anoodikujusid pole vaja. Tüüpiline EN-plaadi paksus on 0,025–0,075 mm (0,001–0,003 tolli), kuigi võimalikud on ka paksemad ladestused.
Plaadi kõvadus ja kuumtöötlus
Plaaditud elektrivaba nikli kõvadus on ligikaudu 500 HV, mis on ligikaudu 50 HRC. See on oluliselt madalam kui kõvakroomi 70 HRC. Lihtne plaadijärgne kuumtöötlus temperatuuril 400 kraadi (750 kraadi F) ühe tunni jooksul sadestab aga kõvad nikkelfosfiidi (Ni₃P) osakesed kogu amorfses niklimaatriksis. See sademetega karastamine tõstab kõvaduse 700 HV-ni (70 HRC){10}}, mis on samaväärne kõvakroomiga. Erinevalt kõvakroomist on kuumtöödeldud EN-kiht pidev, mittepoorse korrosioonitõke. See ei sisalda mikropragusid ja nikli-fosfori maatriks on palju vähem rabe kui puhas kroom. Plaadi jaoks, mis näeb nii libisevat kulumist kui ka söövitavaid aure (nt kuuma polümeeri lagunemise või puhastusvahendite tõttu), on kuumtöödeldud elektrivaba nikkel sageli parim valik.
Kõvakroom on rabe, teemantkõva kaitsekate; elektrooniline nikkel on sitke, korrosioonikindel nahk, mida saab lihtsa ahjutsükliga sama teravaks karastada.
Head-to-Head võrdlus: peamised omadused
| Kinnisvara | Kõva kroom | Elektrivaba nikkel (kuumtöödeldud) |
|---|---|---|
| Kõvadus (nagu rakendatud) | 70 HRC | 50 HRC |
| Kõvadus (pärast kuumtöötlust) | Ei kohaldata (habras kõigis olekutes) | 70 HRC |
| Mikrostruktuur | Kristalliline mikropragudega | Amorfne hajutatud Ni₃P osakestega, pragudeta |
| Korrosioonikindlus | Kehv (praod paljastavad alusterase) | Suurepärane (pidev barjäär) |
| Viskejõud (ühtlus) | Kehv (servade kogunemine, süvendid katmata) | Suurepärane (täiesti ühtlane) |
| Maksimaalne praktiline paksus | 0,1 mm | 0,075 mm (võib olla paksem mitme kihiga) |
| Haprus | Kõrge | Madal (isegi pärast kuumtöötlust) |
| Keskkonnamõju | Kõrge (kuuevalentne kroom, kantserogeenne) | Mõõdukas (niklisoolad, kuid mitte Cr⁶⁺) |
Tehniline täpsus: kriitilised märkused rakenduse kohta
Paksus ja kulumisaeg
Enamiku kuumutusplaatide puhul piisab mõlema plaadi paksusest 0,05 mm (0,002 tolli). Kõvakroomi eeliseks on see, et seda saab peale kanda paksemalt (mõnedes tööstuslikes rakendustes kuni 0,5 mm), kuid täppisplaadil võib liigne paksus moonutada. Elektrivaba nikli ühtlus muudab lihtsamaks kogu plaadi pinna pingul tasasuse tolerantside säilitamise.
Korrosioonimehhanismid
Pressimis- või vormimismasinas olev plaat puutub sageli kokku kuumade polümeeri heitgaasidega (nt PVC eraldab vesinikkloriidi, nailonid eraldavad amiine, polüuretaanid isotsüanaate), aurupuhastus või jahutusvedeliku lekked. Kõvakroomi mikropraod võimaldavad neil söövitavatel ainetel jõuda terasest aluspinnani, põhjustades alamkatte korrosiooni ja võimaliku ketenduse. Kuumtöödeldud elektrivaba nikkel, mis on pragudeta, blokeerib selle rünnaku täielikult. Niiskes või keemiliselt agressiivses keskkonnas on eelistatud valik EN.
Kuumtöötlus Ettevaatust
Kuumtöötlemise temperatuur 400 kraadi on madalam enamiku tööriistateraste (nt A2, D2 või P20 vormiteraste) karastusvahemikust ega mõjuta mitteväärismetalli kõvadust. Kui aga plaat on eelnevalt karastatud ja karastatud, tuleks EN-kuumtöötlus sobitada, et vältida ülekarastamist. Alumiiniumplaatide puhul ei ole kuumtöötlus võimalik; kasutatakse plaaditud EN (50 HRC) või valitakse muu kõvakate.
Keskkonna- ja ohutuskaalutlused
Kõvakroomimine on vähem keskkonnasõbralik protsess tänu kuuevalentse kroomi (Cr⁶⁺) kasutamisele, mis on tuntud kantserogeen ja reguleeritud ohtlik õhusaasteaine. Paljud jurisdiktsioonid (EL, California, Hiina) piiravad või lõpetavad järk-järgult dekoratiivse ja funktsionaalse kõvakroomkatte kasutamise alternatiivide kasuks. Elektrivaba nikli protsessides kasutatakse nikli sooli ja hüpofosfiti, mis on vähem toksilised ja kergemini ravitavad. Regulatiivse vastavuse seisukohast eelistatakse üha enam EN-i.
Järeldus: klassikaline kompromiss
Valik kõva kroomi ja elektrivaba nikli vahel on klassikaline kompromiss: puhas, rabe kõvadus versus ühtlane, kuumtöödeldav ja korrosioonikindel sitkus. Kõvakroom pakub suurepärast ladestatud kõvadust ja madalat hõõrdumist, kuid sellel on mikropraod ja keskkonnaalased puudused. Kuumtöödeldud elektrivaba nikkel saavutab sama kõvaduse, pakkudes samal ajal pragudeta, korrosioonikindla barjääri ja suurepärase ühtluse. Kuumutusplaadi jaoks, mis näeb nii kulumist kui ka keemilist kokkupuudet, on kuumtöödeldud elektrivaba nikkel usaldusväärsem pikaajaline lahendus. Parim plaadi pind on see, mis on nii kulumiskindlalt kulumiskindel kui ka piisavalt vastupidav keemiale-ja elektrivaba nikkel annab pärast lihtsat ahjutsüklit mõlemat.
