Odporność na korozję niklowania chemicznego

Różnica między niklowaniem chemicznym a powłokami galwanicznymi

Powłoki galwaniczne (np. chromowanie, niklowanie elektrolityczne, cynkowanie, cynk-nikiel) są nakładane przy użyciu prądu stałego doprowadzonego do elementu, co umożliwia osadzanie metalu na powierzchni powlekanego elementu.

Doprowadzony prąd płynie drogą najmniejszego oporu, w związku z czym grubość powłoki galwanicznej jest większa na zewnętrznych powierzchniach elementów i na krawędziach, a mniejsza, a nawet zerowa we wnękach wewnętrznych, gdy powlekany element ma dość złożony kształt.

Niklowanie chemiczne jest natomiast procesem osadzania stopu niklu i fosforu, który zachodzi w wyniku chemicznej reakcji redoks, bez użycia prądu. Jego główną cechą jest pokrywanie wszystkich powierzchni elementu powłoką o jednorodnej i precyzyjnie kontrolowanej grubości.

Mechanizmy ochrony przed korozją Istnieją dwa rodzaje działania powłoki, które wpływają na odporność na korozję powlekanego elementu:

• efekt protektorowy (ofiarny)
• efekt barierowy

EFEKT PROTEKTOROWY (OFIARNY)

Jest to typowa ochrona przed korozją zapewniana przez powłoki na bazie cynku i cynku-niklu. Cynk ma niższy potencjał elektrochemiczny niż żelazo, dlatego staje się anodą ofiarną: koroduje w pierwszej kolejności, chroniąc żelazo przed korozją. Dopiero gdy cynk zostanie niemal całkowicie rozpuszczony i pozostawi odsłonięte obszary, rozpocznie się korozja żelaza, która będzie postępować szybko. Typowym przykładem korozji ofiarnej jest anoda magnezowa montowana w domowych podgrzewaczach wody, która zapobiega korozji stali, ponieważ magnez pełni funkcję ofiarną. Innym przykładem są anody cynkowe lub magnezowe stosowane na kadłubach łodzi. Z tego względu, oceniając odporność na korozję elementów cynkowanych, bierze się pod uwagę czas, jaki upływa do pojawienia się białych produktów korozji (tlenek cynku) oraz do pojawienia się czerwonych produktów korozji (tlenek żelaza). Przykładowy typowy wymóg (dla cynkowania) dotyczący odporności na korozję po ekspozycji w neutralnej mgle solnej zgodnie z ISO 9227 to: 96 godzin bez pojawienia się białej korozji i 168 godzin bez pojawienia się czerwonej korozji.

EFEKT BARIEROWY

Stop niklu i fosforu osadzany w procesie niklowania chemicznego ma wyższy potencjał elektrochemiczny niż żelazo i aluminium, dlatego nie pełni wobec nich funkcji ofiarnej. Działa jako ochrona przed korozją, ponieważ tworzy warstwę barierową, która uszczelnia powierzchnię i zabezpiecza ją przed zewnętrznymi czynnikami agresywnymi. Stop niklu i fosforu charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną i praktycznie nie ulega korozji w neutralnych roztworach soli, zwłaszcza Niplate 500 o wysokiej zawartości fosforu. Dlatego, biorąc pod uwagę samą powłokę, można osiągnąć tysiące godzin ekspozycji w mgle solnej bez korozji. Należy jednak pamiętać, że każda ewentualna niedoskonałość powłoki może powodować korozję materiału podłoża, nawet po kilku godzinach ekspozycji w mgle solnej. Przyczyn takich niedoskonałości może być wiele, a do głównych należą:

• porowatość powłoki wynikająca z samego procesu niklowania lub z wtrąceń/wad materiału podstawowego;
• powierzchnie pozostawione surowe, a więc z wadami po ciągnieniu i wtrąceniami powierzchniowymi;
• smary, oleje i pasty trudne do usunięcia;
• ostre krawędzie i zadziory;

W przypadku niklowania chemicznego nie ma zatem sensu określanie limitu czasu do pojawienia się czerwonej rdzy, która może wystąpić nawet po kilku godzinach ekspozycji, jeśli powłoka ma niewielką wadę. Dużą zaletą niklowania chemicznego jest zdolność utrzymania ochrony podłoża nawet po wielu godzinach ekspozycji w mgle solnej: pojawia się jedynie niewielka liczba początkowych wżerów korozyjnych, a w konsekwencji powierzchnia skorodowana jest bardzo mała.

Zazwyczaj określa się więc ocenę ochrony (rating) po ekspozycji w mgle solnej przez liczbę godzin ustaloną przez projektanta, jak opisano szczegółowo poniżej.

Ocena odporności na korozję powłok niklu chemicznego Odporność na korozję wyrobów pokrytych niklem chemicznym ocenia się zwykle za pomocą testu w neutralnej mgle solnej (NSS) zgodnie z poniższymi dwiema specyfikacjami:

Po teście w mgle solnej odporność na korozję ocenia się zgodnie z normą UNI EN ISO 10289 - Ocena próbek i wyrobów poddanych badaniom korozyjnym. Norma ta przypisuje rating ochrony w zależności od stosunku powierzchni skorodowanej do powierzchni poddanej działaniu mgły solnej, jak podsumowano w poniższej tabeli:

Przykład ratingu: Rating 7 po 500 godzinach ekspozycji w neutralnej mgle solnej zgodnie z ISO 9227.

Niklowanie chemiczne zazwyczaj zapewnia dobrą odporność na korozję, gdy dobrana zostanie odpowiednia grubość powłoki w zależności od agresywności środowiska, w którym użytkowany jest komponent, oraz gdy powierzchnie mają dobre wykończenie po obróbce mechanicznej. Stosuje się grubości od 5-10 µm w środowiskach niezbyt narażonych, przez 20 µm przy umiarkowanym zagrożeniu korozyjnym, aż do 50 µm w środowiskach agresywnych, takich jak środowisko morskie.

Najlepszą odporność na korozję na stopach żelaza i miedzi zapewnia nikiel chemiczny o wysokiej zawartości fosforu Niplate®500 dzięki swojej amorficznej strukturze o niskiej porowatości, nawet przy grubościach rzędu kilku mikrometrów. Nikiel chemiczny zapewnia najlepszą ochronę przed korozją metalu podstawowego w przypadku stopów miedzi, w szczególności mosiądzu, który jest szeroko stosowany do wytwarzania elementów mechanicznych. Różnica potencjałów elektrochemicznych między stopami Cu-Zn i Ni-P jest prawie zerowa, co pomaga uniknąć ataku korozyjnego na element mosiężny niklowany chemicznie. Odporność na korozję w tym przypadku przekracza 1000 godzin w neutralnej mgle solnej NSS zgodnie z ISO 9227.

W przypadku aluminium zabiegiem stosowanym głównie w celu zapewnienia odporności na korozję jest anodowanie. Jeśli oprócz tej cechy wymagana jest powierzchnia o dobrych właściwościach ślizgowych i niskiej chropowatości, odporna na zużycie i przewodząca, najlepszą powłoką jest Niplate eXtreme. Jest to powłoka z niklu chemicznego opracowana specjalnie w celu poprawy odporności na korozję stopów aluminium. W przypadku stopów o wysokiej zawartości krzemu, takich jak stopy do odlewania ciśnieniowego, zalecamy kontakt z nami, abyśmy mogli zaproponować najlepsze rozwiązanie w zależności od stopu i jego składu.