Корозійна стійкість хімічного нікелювання

Різниця між хімічним нікелюванням і гальванічними покриттями

Гальванічні покриття (наприклад, хромові, електролітичні нікелеві, цинкові, цинк-нікелеві) осаджують за допомогою постійного струму, що подається на виріб і забезпечує осадження металу на його поверхні.

Прикладений струм розподіляється шляхами найменшого опору, тому товщина гальванічного покриття більша на зовнішніх поверхнях виробів і на кромках, а у внутрішніх порожнинах покриття тонше або навіть відсутнє, якщо виріб має досить складну форму.

Натомість хімічне нікелювання — це процес осадження сплаву нікелю та фосфору, який відбувається за допомогою хімічної окисно-відновної реакції, без використання струму. Його головна особливість — покриття всіх поверхонь виробу рівномірним шаром заданої товщини.

Механізми захисту від корозії Існує два типи поведінки покриття, які впливають на корозійну стійкість виробу з покриттям:

• жертовний ефект
• бар’єрний ефект

ЖЕРТОВНИЙ ЕФЕКТ

Це типовий механізм захисту від корозії для покриттів на основі цинку та цинк-нікелю. Цинк має нижчий електрохімічний потенціал, ніж залізо, тому він виконує жертовну роль: кородує першим і запобігає корозії заліза. Лише коли цинк майже повністю розчиниться, залишивши відкриті ділянки, почнеться корозія заліза, яка швидко прогресуватиме. Типовий приклад жертовного захисту — магнієвий анод, встановлений у побутових бойлерах, який запобігає корозії сталі, оскільки магній є жертовним матеріалом. Інший приклад — цинкові або магнієві аноди, що використовуються на корпусах суден. Тому для оцінювання корозійної стійкості оцинкованих виробів враховують час до появи білих продуктів корозії (оксиду цинку) та червоних продуктів корозії (оксиду заліза). Приклад типової вимоги до корозійної стійкості (для цинкування) після впливу нейтрального соляного туману згідно з ISO 9227: 96 год без появи білої корозії та 168 год без появи червоної корозії.

БАР’ЄРНИЙ ЕФЕКТ

Сплав нікель-фосфор, осаджений у процесі хімічного нікелювання, має вищий електрохімічний потенціал, ніж залізо й алюміній, тому не є жертовним щодо них. Він захищає від корозії, створюючи бар’єрний шар, який перешкоджає проникненню агресивних зовнішніх чинників. Сплав нікель-фосфор має високу хімічну стійкість і практично не кородує в нейтральних сольових розчинах, особливо Niplate 500 з високим вмістом фосфору. Тому, якщо брати до уваги лише покриття, можна досягти тисяч годин витримки в соляному тумані без корозії. Однак слід враховувати, що будь-який дефект покриття може спричинити корозію матеріалу під ним навіть після кількох годин витримки в соляному тумані. Причин таких дефектів може бути багато, серед основних:

• Пористість покриття, зумовлена самим процесом нікелювання або включеннями/дефектами в основному матеріалі;
• Поверхні, залишені необробленими, які характеризуються дефектами волочіння та поверхневими включеннями;
• Мастила, оливи та пасти, які важко видалити;
• Гострі кромки та задирки;

Тому для хімічного нікелювання немає сенсу встановлювати граничний час до появи червоної іржі, яка може з’явитися навіть після кількох годин витримки там, де покриття має незначний дефект. Велика перевага хімічного нікелювання — здатність зберігати підкладку захищеною навіть після багатьох годин витримки в соляному тумані, коли з’являються лише поодинокі початкові осередки пітингової корозії, а площа кородованої поверхні залишається дуже малою.

Тому зазвичай присвоюють рейтинг захисту після витримки в соляному тумані протягом кількості годин, визначеної проєктувальником, як детальніше описано нижче.

Оцінювання корозійної стійкості хімічного нікелювання Корозійну стійкість виробів із покриттям, нанесеним хімічним нікелюванням, зазвичай оцінюють за допомогою випробування в нейтральному соляному тумані (NSS) згідно з двома такими стандартами:

Після випробування в соляному тумані корозійну стійкість оцінюють відповідно до стандарту UNI EN ISO 10289 — Оцінювання зразків і виробів, що пройшли корозійні випробування. Він передбачає присвоєння рейтингу захисту залежно від площі корозії відносно площі, що зазнала впливу соляного туману, як узагальнено в наведеній нижче таблиці:

Приклад рейтингу: рейтинг 7 після 500 год витримки в нейтральному соляному тумані згідно з ISO 9227.

Зазвичай хімічне нікелювання забезпечує добру корозійну стійкість, якщо товщину покриття підібрано відповідно до агресивності середовища, в якому використовується компонент, а поверхні мають належну якість після механічної обробки. Діапазон товщин: від 5–10 мкм для середовищ із незначним корозійним впливом до 20 мкм для помірно агресивних середовищ і до 50 мкм для агресивних середовищ, таких як морське.

Найкращу корозійну стійкість на сплавах заліза та міді забезпечує хімічний нікель із високим вмістом фосфору Niplate®500 завдяки аморфній структурі з низькою пористістю навіть за товщини кілька мікрометрів. Хімічний нікель забезпечує найкращий захист основного металу від корозії, коли йдеться про мідні сплави, зокрема латунь, яка широко застосовується для виготовлення механічних виробів. Різниця електрохімічних потенціалів між сплавами Cu-Zn і Ni-P майже нульова, що сприяє запобіганню корозійному ураженню латунного виробу з хімічним нікелевим покриттям. У цьому випадку корозійна стійкість перевищує 1000 год у нейтральному соляному тумані NSS згідно з ISO 9227.

Для алюмінію найчастіше для забезпечення корозійної стійкості застосовують анодування. Якщо ж, окрім цієї властивості, потрібна поверхня з добрими ковзними властивостями та низькою шорсткістю, стійка до зношування й електропровідна, найкращим покриттям є Niplate eXtreme. Це покриття з хімічного нікелю, спеціально розроблене для підвищення корозійної стійкості алюмінієвих сплавів. Для сплавів із високим вмістом кремнію, таких як сплави для лиття під тиском, радимо звернутися до нас, щоб ми могли запропонувати найкраще рішення залежно від сплаву та його складу.