Stroomloos, Chemisch,Nikkel,Vernikkelen en PVD,CVD,DLC coating als slijtvaste coating op ALUMINIUM

 

De toepassing van aluminium-legeringen met hoge sterkte wordt beperkt door de geringe slijtvastheid ten opzichte van staal.De eigenschap "slijtvastheid" is af-hankelijk van het gehele tribologische systeem, inclusief de belasting oppervlaktegesteldheid en wrijvingscoŽfficient.De standaard methode voor het verhogen van de oppervlaktehardheid van aluminium legeringen is het (hard)anodiseren. De slijtvastheid is bij verhoogde temperatuur echter beperkt.De ontwikkeling van alternatieven,die een hoge hardheid combineren met een hoge slijtvastheid en temperatuurbestendigheid en die niet hoeven te worden nabewerkt, is inmiddels succesvol afgesloten maar is steeds weer onderwerp van verbeteringen en nieuwe industriŽle ontwikkelingen.Slijtvaste coatings voor hoge-temperatuur toepassingen van aluminium zijn een alternatief naast de gebruikelijke anodiseer en hardchroomlagen.

Verschillende oppervlaktebehandelingen zoals het aanbrengen van een DLC(Diamond Like Carbon) of en CrN (Chroomnitride)coating door middel van het CVD,PVD of PACVD (ChemicalVapour Deposition) proces, en het aanbrengen van een chemisch nikkel of nikkel-SiC composiet coating door middel van stroomloos vernikkelen behoren tot de mogelijkheden en zijn reeds succesvol ontwikkeld.Vooral een combinatie van deze lagen blijkt zeer interessant te zijn.

Wat is Stroomloos vernikkelen ???

Stroomloos vernikkelen is een chemische oppervlaktebehandeling in een bad waarbij het oppervlak van metalen of kunststoffen uniform ,dus ook in hoeken en gaten wordt bedekt met een laag nikkel. waarbij typische laagdikten kunnen variŽren van 5 micron to 50 micron

Het Depositieproces

Via een z.g. autokatalytischproces wordt een laag nikkel neergeslagen vanuit een waterige oplossing waarbij de meeste stroomloze nikkelbaden gebruik maken natriumhypofosfiet (Na2H2PO2•H2O) als reductiemiddel.De (katalytische) oxidatie van het reductiemiddel levert de elektronendie nodig zijn om de metaalionen uit de oplossing neer te laten slaan op het oppervlak van een product. Men spreekt van een autokatalytisch proces omdat als er een maal een laagje nikkel op het oppervlak aanwezig is,dit als een katalysator werkt voor verdere neerslag. Op staal start proces vanzelf (ijzer is katalytisch actief). Op aluminium is een voorbehandeling nodig, vaak een enkele of dubbele zinkateer stap om het oppervlak actief te maken.

Uniforme laagdikte

De nikkellagen die verkregen worden uit natriumhypofosfiet baden bevatten ook een zekere hoeveelheid fosfor (2 -14%). Karakteristieke kenmerken van het stroomloos vernikkelen zijn dat de eigenschappen van het oppervlak nagenoeg onafhankelijk zijn va n het substraat materiaal en dat de laag een uniforme dikte heeft die de geometrie van het werkstuk zeer goed volgt zelfs tot in kleine gaatjes.

De hardheid van een dergelijke laag nikkel ligt rond 500-700 HV na aan-brengen.Het is mogelijk om met een thermische nabehandeling de hardheidomhoog te brengen tot 1000 HV.(ruim 60 Rc)

Door verhitting (boven 200 0C tot 300 oC afhankelijk van het fosfor gehalte) kristalliseert de Ni-P laag tot een twee-fasen mengsel van Ni en Ni3P, waardoor de hardheid en de slijtageweerstand van de coating aanzienlijk toeneemt.

NiP coatings worden dan ook vanwege hun unieke combinatie van eigenschappen (goede corrosie- en slijtage weerstand,hardheid, magnetisch e of niet magnetische eigen schappen) gebruikt voor een veelheid aan toepassingen.

Bijvoorbeeld in de lucht en ruimtevaart industrie, de automobielindustrie,de textiel industrie, de elektronische industrie, etc.

Hardheid door composietcoatings

Een ontwikkeling in het stroomloos nikkel depositie proces is de mogelijkheid om composiet-coatings te maken. Deze coatings bestaan typisch uit een NiP matrix, waarin kleine inerte deeltjes uniform verspreid zitten. Zo kunnen bijvoorbeeld harde materialen ( bij-voorbeeld siliciumcarbide, SiC), vaste smeermiddelen (bijvoorbeeld teflon)of zelfs diamantdeeltjes deeltjes gebruikt worden. De grootste pluspunten van deze coatings zijn de abrasieve slijtageweerstand en een lage wrijvings-coefficient.Het inbedden van harde deeltjes in de coating matrix biedt een uitstekende mogelijkheid om de hardheid van coatings te verhogen als een warmtebehandeling niet mogelijk is. Dit geldt bijvoorbeeld als er thermischhardbare aluminiumlegeringen als substraat gebruikt worden.Warmtebehandelingen boven 200/C zijn in dat geval niet wenselijk omdatde mechanische eigenschappen van het substraat hierdoor verslechteren.

Home

31-05-2002