Meer over chemisch nikkel

Chemisch nikkel deklagen worden ingedeeld op basis van het fosforgehalte (P) in de laag. Dit gehalte bepaalt grotendeels de eigenschappen van de uiteindelijke deklaag. Er zijn drie hoofdtypen:

• Laag fosfor houdende deklagen: 2-5% P (wordt niet door Hegin Metalfinishing uitgevoerd).
• Midden fosforhoudende deklagen: 6-9% P – geschikt voor algemene toepassingen.
• Hoog fosforhoudende deklagen: 10-13% P – voor maximale corrosiebescherming.

Chemisch nikkel kan worden aangebracht op uiteenlopende materialen, waaronder staal, RVS, koper(legeringen), en de meeste extrusie- en gietaluminiumsoorten.

Hegin Metalfinishing biedt zowel midden- als hoogfosfor processen aan. Daarnaast beschikken wij over het Niflon®-proces, waarbij tijdens het vernikkelen PTFE (Teflon) wordt ingesloten in de laag. Dit resulteert in een gladde, slijtvaste laag met uitstekende glij-eigenschappen.

Chemisch vernikkelen is een zogenaamd autokatalytisch proces: de nikkellaag wordt aangebracht zonder gebruik van elektrische stroom. In plaats daarvan vindt de afzetting plaats in een waterige oplossing van nikkelionen, reductiemiddelen en stabilisatoren.

Het product wordt volledig ondergedompeld in het bad, waarbij het oppervlak zelf het chemische proces activeert. Hierdoor ontstaat een volledig egale laagdikte, ongeacht de geometrie of ruwheid van het onderdeel. De uiteindelijke eigenschappen van de deklaag worden onder meer bepaald door: het fosforgehalte in de laag, de zuiverheid van het bad, het basismateriaal en de voorbehandeling en de gekozen laagdikte. De structuur van chemisch nikkel is homogeen, doorgaans poriënvrij en kan microkristallijn of amorf zijn (vergelijkbaar met metallisch glas).

Chemisch nikkel biedt zowel chemische resistentie als corrosiebescherming. Chemische resistentie is de weerstand van de deklaag zelf tegen diverse stoffen en chemicaliën. Corrosiebescherming is de weerstand van het systeem (basismateriaal en deklaag) tegen invloeden van diverse stoffen en omgevingsomstandigheden.

De mechanische eigenschappen van chemisch nikkel variëren per type proces en toepassing. De deklagen kunnen worden aangebracht met trek- of drukspanning in de laag. De hardheid wordt meestal uitgedrukt in microvickers en de ductiliteit van de laag bevindt zich tussen de 0,1 en 2% afhankelijk van het type proces.

Het fosforgehalte in chemisch nikkel beïnvloedt de eigenschappen van de laag aanzienlijk. Hieronder een overzicht van de kenmerken per type:

Hoogfosfor (10–13% P)

• Uitstekende corrosieweerstand
• Amorfe, poriënvrije structuur
• Drukspanning in de laag
• Goede soldeerbaarheid
• Niet-magnetisch
• Vaak ingezet als alternatief voor hardchroom

Middenfosfor (6–9% P)

• Hoge neerslagsnelheid
• Nauwkeurig en maatvast aan te brengen
• Goede slijtvastheid
• Degelijke corrosiebescherming
• Uitharden tot Hv 950 kg/mm2
• Geschikt voor een breed scala aan toepassingen

Laagfosfor (2–5% P)

Let op: deze variant wordt niet door Hegin Metalfinishing aangeboden.

• Magnetisch
• Hoge hardheid in ‘as plated’ toestand (Hv 650 – 750 kg/mm2)
• Uithardbaar tot circa Hv 1050 kg/mm2
• Goede soldeerbaarheid
• Maatvaste laagopbouw

Toepassingen per sector

Chemisch nikkel wordt breed toegepast in industrieën waar corrosiebescherming, slijtvastheid, maatvastheid en oppervlaktekwaliteit van cruciaal belang zijn. Enkele voorbeelden:

Maritieme industrie (AMS 2404D )

Door de uitstekende corrosiebestendigheid en het gladde, makkelijk reinigbare oppervlak is chemisch nikkel zeer geschikt voor toepassingen in maritieme omgevingen.
Typische onderdelen zijn: hydraulische cilinders, fittingen, plunjers, assen, appendages, tandwielen, lagers en doseerkoppen.

Algemene machinebouw (ASTM B 733-90)

Naast de uitstekende corrosie en slijtvastheid biedt het chemisch nikkel ook een aantrekkelijke uiterlijk. De vernikkelde onderdelen zijn eenvoudig schoon te houden en worden daarom toegepast in diverse machines en apparaten. Voorbeelden zijn hydraulische cilinders, fitting onderdelen, plunjers, assen, appendages, tandwielen, lagers, doseerkoppen etc.

Medische en farmaceutische sector

Chemisch nikkel biedt bescherming tegen slijtage en aantasting door reinigingsmiddelen en chemicaliën. Bovendien maakt het gebruik van goedkopere basismaterialen zoals staal of aluminium mogelijk, in plaats van RVS.
Typische medische toepassingen zijn onder andere: chirurgische instrumenten (zoals scharen, naalden, klemmen en tangen), sorteersystemen en vulstations.

Chemisch nikkel op aluminium

In toepassingen waar gewicht een cruciale rol speelt, biedt aluminium een aantrekkelijk alternatief voor zwaardere metalen. Door het materiaal te voorzien van een chemisch nikkellaag, wordt het bovendien slijtvaster, beter bestand tegen corrosie én geschikt voor precisietoepassingen.

Met name in sectoren zoals de machinebouw en grafische industrie, waar hoge snelheden en lage massa’s essentieel zijn, levert chemisch vernikkeld aluminium duidelijke voordelen. De nikkellaag zorgt voor lage wrijvingsweerstand en beschermt tegen abrasieve slijtage, wat de levensduur van componenten aanzienlijk verlengd. Andere toepassingen zijn te vinden in de procesindustrie en de pneumatiek.

Daarnaast vormt chemisch nikkel een uitstekende tussenlaag voor het betrouwbaar aanbrengen van andere coatings zoals:

• Galvanische afwerkingen (goud, zilver, tin, koper)

• CVD- en PVD-coatings

Door de veelzijdigheid van chemisch nikkel wordt aluminium een veel interessanter basismateriaal voor constructeurs. Het opent mogelijkheden voor lichtgewicht ontwerpen zonder concessies te doen aan duurzaamheid of functionaliteit.

Proces eigenschappen

Chemisch vernikkelen wordt uitgevoerd in een waterige oplossing van een nikkelzout en reductiemiddelen. Het proces vindt plaats bij een temperatuur van 85–90 °C en een pH-waarde tussen 4,7 en 5,0. Daarnaast zijn er nog composietdeklagen met inbouw van PTFE, siliciumcarbide en diamant. (Zie nifloneren®).

Chemisch vernikkelen is mogelijk op:

•  Staal en roestvast staal
• Koper en koper legeringen
• Aluminium en aluminiumlegeringen

Het proces is geschikt voor zowel individuele onderdelen als trommelwerk voor seriematige productie.

Voorbehandeling

Mechanische voorbehandeling voor het verwijderen van oxidehuid of het aanbrengen van een decoratief uiterlijk zoals slijpen, polijsten, stralen of glasparelen is mogelijk.Afhankelijk van het type basismateriaal wordt een combinatie van mechanische en chemische voorbehandelingen toegepast, zoals:

• Mechanisch: slijpen, polijsten, stralen of glasparelen voor het verwijderen van oxidelagen of het creëren van een gewenste finish.
• (Elektro)chemisch reinigen en activeren: altijd noodzakelijk voorafgaand aan het vernikkelen.

Deze stappen zorgen voor een schoon, reactief oppervlak dat optimale hechting van de nikkellaag mogelijk maakt.

Aanbrengen van de laag

De laag wordt uniform over het volledige oppervlak aangebracht, zonder overmatige opbouw op randen of hoeken.

Ook inwendige holtes en gaten kunnen worden behandeld, mits vloeistofverversing mogelijk is. De oppervlakteruwheid is vergelijkbaar met die van het oorspronkelijke basismateriaal (bij dikkere lagen kan de ruwheid licht toenemen), gedeeltelijk afdekken is mogelijk. De gebruikelijke laagdikte is 2–50 µm en de aanbrengsnelheid: 8–18 µm per uur. De hechting op staal en koper bedraagt 345 – 441 MPa. Op aluminium 103 – 241 MPa.

Nabehandeling

Na het aanbrengen van chemisch nikkel kunnen producten verder worden verfijnd met verschillende nabehandelingen. Mechanische bewerkingen zoals slijpen, honen, polijsten of matteren zorgen voor een nauwkeurig gedefinieerde finish die aansluit bij de gewenste toepassing.

Daarnaast kan een thermische nabehandeling worden toegepast om de hardheid en slijtvastheid te verhogen. Dit gebeurt bij temperaturen tussen 200 en 400 °C, gedurende een periode van 10 tot 24 uur. In specifieke gevallen, wanneer de gebruikte staalsoort en sterkte daar aanleiding toe geven, kan door gloeien tot 240 °C waterstofbrosheid worden opgeheven.

Voordelen & beperkingen

• Beperkte ductiliteit van de laag.
• Slijtvastheid is iets lager dan die van hardchroom.
• Minder opvullend vermogen, maar wel een strak technisch uiterlijk.
• Maximale temperatuur belasting voor behoud van materiaaleigenschappen van de deklaag ligt rond de 320 °C.

Kosten

De prijs van chemisch vernikkelen is afhankelijk van de gewenste voor- en nabehandeling, toegepaste laagdikte en aanvullende eisen. Doorslaggevend zijn vaak de factoren; seriegrootte en de mogelijkheid om producten eenvoudig op te rekken.

Hegin Metalfinishing heeft meer dan 65 jaar ervaring in chemisch vernikkelen. We denken graag met u mee over de beste aanpak en bieden op verzoek een vrijblijvende offerte of proefbehandeling aan.