Чинники корозійної стійкості хімічного нікелю

Покриття з хімічного нікелю часто наносять на механічні деталі завдяки їхній здатності забезпечувати корозійну стійкість.

Шар хімічного нікелю має високу хімічну стійкість і рівномірну товщину. Ці характеристики дозволяють створити бар’єр між основним сплавом та зовнішнім середовищем, суттєво підвищуючи корозійну стійкість деталі.

Цей механізм захисту від корозії докорінно відрізняється від механізму інших покриттів, наприклад цинкового покриття на залізі. У разі цинкування шар цинку на поверхні є жертовним щодо основного металу. Шар цинку забезпечує протекторний захист: він кородує в першу чергу, захищаючи сталеву основу. Саме ця властивість — бути жертовним щодо заліза — дозволяє захистити основу від корозії.

Покриття з хімічного нікелю захищає від корозії, створюючи бар’єр між основою та зовнішнім середовищем. Місця можливого виникнення корозії — це ділянки, на яких покриття не є суцільним.

Суцільність і цілісність покриття, а отже й ступінь захисту від корозії, залежать від чинників, які можуть порушити суцільність шару. Чинники, що найбільше впливають на результат, здебільшого пов’язані з операціями, виконаними до хімічного нікелювання.

Основні чинники такі:

• Покриття
  • Тип хімічного нікелю (середньофосфористий, високофосфористий)
  • Товщина покриття
• Деталь, на яку наноситься покриття
  • Металевий сплав виробу
  • Технологія виготовлення (лиття, штампування, механічна обробка, …)
  • Геометрія виробу (наявність гострих кромок, різьби)
  • Оздоблення поверхні та шорсткість (поверхні після точіння, фрезерування, шліфування, необроблені, після галтування, після дробоструминної обробки, …)

Покриття

Тип хімічного нікелю

Тип хімічного нікелювання — середньофосфористий або високофосфористий хімічний нікель — впливає на корозійну стійкість. Високофосфористе хімічне нікелювання за однакової товщини забезпечує вищу рівномірність і суцільність шару.

Тому деталі, вкриті високофосфористим хімічним нікелем Niplate 500, загалом матимуть кращу корозійну стійкість, ніж вироби із середньофосфористим хімічним нікелем Niplate 600.

Товщина покриття

Товщина покриття також впливає на корозійну стійкість. Чим більша товщина покриття, тим повніше воно вкриває поверхню й тим вищі його суцільність і рівномірність.

Обрана товщина значною мірою залежить від застосування, типу хімічного нікелю та матеріалу основи виробу. Загалом, якщо потрібна висока корозійна стійкість, товщина покриття має перевищувати 20 мкм для деталей зі сплавів на основі заліза або алюмінію. Для деталей із мідних сплавів достатньо товщини 10 мкм.

Деталь, на яку наноситься покриття

Металевий сплав виробу

Корозійна поведінка значною мірою залежить від металевого сплаву, на який наноситься покриття. Це пов’язано з тим, що на межі між основним металом і покриттям утворюється гальванічна пара з двох металів, яка може прискорювати корозію:

• Сплави міді з покриттям із хімічного нікелю мають найкращу корозійну стійкість. Ці сплави мають потенціал відновлення, подібний до потенціалу покриття, тому на межі розділу гальванічна пара не утворюється. Мідні сплави з покриттям цілком можуть витримувати понад 720 годин у соляному тумані без корозії навіть за невеликої товщини покриття (близько 10 мкм).
• Сплави на основі заліза та алюмінію натомість мають нижчий потенціал відновлення порівняно з покриттям. Це створює гальванічну пару, яка прискорює корозію на межі розділу. У цьому випадку для забезпечення доброї корозійної стійкості необхідно збільшити товщину покриття (зазвичай понад 20 мкм). Збільшення товщини покращує суцільність шару й запобігає виникненню осередків корозії, усуваючи таким чином проблему гальванічної пари між основою та покриттям.

Технологія виготовлення

Найкращу корозійну стійкість забезпечують деталі, виготовлені механічною обробкою. Це пов’язано з тим, що механічна обробка, на відміну від лиття, гарантує поверхню з кращим оздобленням, меншою шорсткістю та відсутністю пористості.

Вироби, отримані литтям, як з алюмінію, так і з чавуну, мають на поверхні пористість, включення або інші дефекти, які порушують суцільність шару й тим самим уможливлюють виникнення корозії.

Геометрія виробу

Геометрія виробу також може впливати на корозійну стійкість. Наявність гострих кромок або різьби може порушувати суцільність покриття на цих ділянках і створювати осередки виникнення корозії. Тому для поліпшення корозійної стійкості рекомендується за можливості заокруглювати гострі кромки деталі.

Оздоблення поверхні та шорсткість

Тип механічної обробки та шорсткість поверхні суттєво впливають на корозійну стійкість (особливо для сплавів на основі заліза та алюмінію).

Так, якщо шорсткість поверхні висока (> 1,00 Ra) або на матеріалі є надриви, задирки чи напливи металу, осередки корозії виникають легко. Це пов’язано з тим, що на таких ділянках покриття не може суцільно вкрити поверхню.

Висновки

Чинників, що впливають на корозійну стійкість, багато, і їх важко узагальнити, зокрема через їхній взаємозв’язок. Вибір специфікацій обробки також значною мірою залежить від умов експлуатації деталі.

Ing. Giacomo Bordiga

Quality Manager & Materials Engineer

Інженер-матеріалознавець із понад 15-річним досвідом у металевих поверхневих обробках. Спеціалізується на хімічному нікелюванні, анодуванні та системах управління якістю ISO 9001 і IATF 16949.