Aluminium er ret almindeligt i forskellige industrier på grund af fordelene ved at være let, korrosionsbestandigt og stærkt. Overfladen er dog reaktiv, og i nogle tilfælde kan den mangle slidstyrke eller hårdhed for at opfylde nogle anvendelser i industrien. Det er her, begrebet kemisk nikkelbelægning på aluminium kommer ind i billedet - en overfladebehandlingsprocedure, der i høj grad forbedrer aluminiums egenskaber.
Artiklen ser nærmere på videnskaben, fordelene, teknikkerne og udfordringerne ved processen med kemisk nikkelbelægning på aluminium, videnskaben bag denne proces, fordelene ved processen, de teknikker, der bruges i processen, og den industrielle brug af processen. For den professionelle i produktionen, der har brug for at vide, hvordan man effektivt fornikler aluminium, eller måske den nysgerrige ingeniør, er der en stor effekt på produktets holdbarhed og ydeevne, bare fordi man ved, hvordan det skal gøres.
Hvad er kemisk nikkelbelægning?
Kemiløs nikkelbelægning er en kemisk behandlingsteknik, hvor en nikkel-fosfor-legering eller nikkel-bor deponeres på en overflade uden brug af ekstern elektrisk strøm. I modsætning til traditionel galvanisering sker dette gennem en vedvarende kemisk reaktion, som giver en jævn og ensartet belægning, uanset komponentens geometri eller form.
Anvendt på aluminium er produktet en del af det såkaldte nikkelbelagte aluminium, hvor alle værdier er øget: slidstyrke, hårdhed og korrosionsbestandighed. Teknikken er blevet almindelig i bilindustrien, luft- og rumfart og medicinske samt elektriske applikationer på grund af pålidelighed og alsidighed.
Hvad er grunden til, at man bruger kemisk nikkelbelægning på aluminium?
Aluminium har en tendens til at udvikle en oxidfilm på overfladen, og det kan forhindre nøjagtig plettering af materialer. Men ved hjælp af en række forbehandlingsprocesser og aktiveringstrin kan man gøre aluminium til en kandidat, der er egnet til at blive aflejret med nikkel i en strømløs pletteringsproces.
Følgende er fordelene ved at inkorporere brugen af kemisk nikkelbelægning på aluminium:
- Konsekvent ensartet belægningstykkelse: Selv i tilfælde af kompleks geometri opnår den en ensartet tykkelse af nikkel.
- Forbedret modstandsdygtighed over for korrosion: Nikkel-fosfor-belægningen forhindrer det korrosive miljø på aluminiummet.
- Hårdhed: Electroless nickel coatings’ hardness can be brought to levels of Hård krom når den er opvarmet.
- Der er ikke brug for elektricitet: Dette kræver en forenklet opsætning og udgifter til bestemte applikationer.
Industrier, der er interesserede i processen med at fornikle aluminium, har normalt en tendens til at bruge strømløse processer på grund af deres stabilitet og forudsigelighed.
Elektroløs nikkelbelægning af aluminium Proces
Fornikling af aluminium er en kemisk aflejringsproces, der kræver præcis overfladeforberedelse og velreguleret kemi for at give en langtidsholdbar belægning af nikkel. Aluminium skaber naturligt en passiverende oxidbelægning, og derfor skal der tages højde for, at nikkelbelægningen kan hæfte korrekt. Dette er en række trin, der skal følges:
1. Rengøring og affedtning
Aluminiumskomponenten vaskes med en klud for at fjerne olie, støv og andre urenheder. Dette opnås normalt gennem alkaliske rengøringsmidler eller ultralydsrensningssystemet. Overfladen skal være rent metal, og murrays skal være fri for rester, da det kan forstyrre vedhæftningen af belægningen.
2. Overfladen er ætset
Den del, der skal belægges, kan affedtes og derefter ætses i en alkalisk opløsning (f.eks. natriumhydroxid). Dette fjerner det naturligt dannede aluminiumoxidlag, og det efterlader også en let ru overflade, så nikkelen får en bedre mekanisk binding.
3. Afskæring
Når der ætses, kan der efterlades ikke-metalliske rester [oxider og intermetalliske stoffer], også kaldet smut. En salpetersyre- eller svovlsyreopløsning bruges til at fjerne sådanne urenheder og efterlade en ren kemisk ren overflade af aluminium.
4. Behandling med zinkat
Dette er et meget kritisk trin i kemisk nikkelbelægning af aluminium. Aluminiumskomponenten lægges i blød i en zinkatopløsning, hvorved oxidfilmen erstattes af en tynd film af zink. Det er et bindingsmedium, der er anbragt mellem aluminium og den fremtidige nikkelaflejring af et lag zink. En to-zinkat-operation er almindelig, især i højstrømsapplikationer: et første lag zink fjernes og påføres igen for at øge vedhæftningen.
5. Nikkelstrejke (valgfri)
Af og til, når høj vedhæftning er kritisk, afsættes en tynd elektrolytisk (også kaldet en nikkelslag) belægning før den strømløse pletteringsopløsning. Dette vil binde den elektriske nikkelbelægning stærkere til den zinkbelagte aluminiumsoverflade.
6. Elektroløs nikkelbelægning
Komponenten gennemgår opvarmningsprocessen i et varmt kemisk nikkelbad (typisk 85-95 C generelt). I badet er der:
- normalt Nikkelsulfat eller nikkelacetat Nikkelioner Nikkel (i de fleste tilfælde nikkelsulfat eller nikkelacetat)
- Reduktionsmidlerne (som f.eks. natriumhypofosfit)
- Stabilisatorer og kompleksin.g Rå palmeolie er naturligt et kompleks af triglycerider, fedtsyrer, fytosteroler og fytosteroler.
- I forarbejdningen af rå palmeolie skal stabilisatorer og kompleksdannere opretholde kompleksets integritet.
Den kemiske reaktion kan behandle nikkelioner og efterlade et ensartet lag af nikkelfosforlegering på alle overflader af indvendige huller, kanter og blinde vinkler uden elektricitet.
7. Varmebehandling og skylning efter plettering (valgfrit)
Det deioniserede vand bruges til at rengøre delen efter selve pletteringen. Nogle anvendelser udsættes for en varmebehandling (normalt 300-400 o C ved 12 timer). Dette styrker nikkelbelægningen og gør den hårdere og mere slidstærk ved at få fosforet til at udfælde i form af nikkelfosfid.
8. Inspektion og kvalitetskontrol
Til sidst bliver den belagte aluminiumskomponent inspiceret, og det kan indebære:
- Test af vedhæftning
- Måling af tykkelse
- Måling af ensartethed ved hjælp af visioning
- Korrosionstest ved hjælp af salttågetest
Det er processer, der udføres for at sikre, at forniklet aluminium opfylder de nødvendige mekaniske, elektriske og æstetiske aspekter.
Hvilke materialer er nikkelbelagte?
Fornikling er en trendy måde at forbedre mange materialers overfladeegenskaber på. Nikkelbelægning er blevet brugt i forskellige industrier til at øge korrosionsbestandigheden, forbedre komponentens hårdhed og slidegenskaber. Det er dog ikke alle materialer, der er kompatible med nikkelbelægning. De materialer, der kan fornikles, har gennemgået en detaljeret opdeling, der er kategoriseret og forklaret på den enklest mulige måde som vist nedenfor.
1. Nikkelbelægning af metal
a. Stål (kulstofstål, legeret stål, rustfrit stål)
Det mest normale nikkelbelagte metal er stål. Det er meget klæbende og velegnet i elektrolytisk og kemisk nikkelfinish. Disse dele af stålet får fordelene ved øget modstandsdygtighed over for slid, rustbeskyttelse og hårdhedseksponering på overfladen. Processen går normalt gennem affedtning, syrerensning og aktivering for at opnå en optimal belægning.
b. Aluminium og aluminiumslegeringer
Aluminium er også let, stærkt og oxidresistent, selv om oxidlaget udgør et problem for pletteringen. Særlige forbehandlinger, som f.eks. zinkbelægning eller dobbelt zinkbelægning, foretages for at kunne fornikle aluminium effektivt og sikre, at det sidder fast. Nikkelelektrodeponering bruges på grund af dens evne til at dække komplicerede former ensartet, når det drejer sig om at plettere aluminiumskomponenten.
c. Kobber og kobberlegeringer (messing, bronze)
Nikkelbelægning kan anvendes på kobber og dets legeringer, som er gode substrater. De er gunstige med hensyn til elektrisk ledningsevne, og de giver også god vedhæftning af nikkellag. Det gør dem dekorative og nyttige i funktionel brug, f.eks. som VVS-inventar, elektriske stik og musikinstrumenter. Kobberunderlag Ved plettering over plast eller stål påføres normalt et kobberunderlag.
d. Zink og zinklegeringer
Til trykstøbning bruges normalt zink og Zamak, en zinkbaseret legering. Materialerne er undertiden forniklet for at gøre dem korrosionsbestandige og holdbare på overfladen. Men de er reaktive og kræver en ordentlig forberedelse af deres overflader, f.eks. rengøring og eventuel påføring af et lag kobber (for at forbedre den første binding).
e. Nikkellegeringer
Nikkelholdige legeringer kan til gengæld blive forniklet, især hvis der er behov for en særlig overfladeeffekt, øget hårdhed eller korrosionsbestandighed. Anvendelser er, hvor udsmykkende nikkelbelægning på nikkellegeringer bruges inden for rumfart og skibsteknik, hvor man ønsker at give ekstra beskyttelse i barske miljøer.
f. Titanium
Titanium er et meget korrosionsbestandigt metal, som anvendes på meget vigtige områder som f.eks. inden for rumfart og medicin. Det er dog svært at pladebelægge på grund af dets naturligt passive oxidlag. Nikkel skal udfældes i specialiserede aktiveringsprocesser, der normalt er forbundet med brugen af fluoridbaseret ætsning, for at udfældningen af nikkel kan finde sted.
g. Magnesium
Magnesium er både meget reaktivt og let i vægt. Fornikling kan anvendes, men i dette tilfælde involverer det adskillige forbehandlingslag som f.eks. overfladeætsning, forzinkning og endda kobberslag. Processen er mere kompliceret og er normalt begrænset til særlige anvendelser inden for rumfart og forsvaret.
2. Nikkelbelægning på ikke-metalliske materialer
Nikkelbelægning anvendes også på ikke-ledende materialer som plast og keramik; disse skal først gøres ledende, for at belægningsprocessen kan finde sted.
a. Plast (ABS, polykarbonat og nylon)
Nogle plasttyper, især ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), er meget velegnede til at blive nikkelbelagt. Det starter med, at man ætser overfladen og derefter sensibiliserer og aktiverer den, så den bliver ledende. Der bruges normalt et tyndt kobberlag og derefter et nikkellag. Metoden er almindelig i hele bilindustrien, forbrugerelektronik og apparatfinish.
b. Keramik
Keramik kan fornikles til særlige anvendelser, der omfatter elektromagnetisk afskærmning, forøgelse af varmeledningsevnen eller medicinske anvendelser. Før man udfører den elektromindre forniklingsprocedure, bliver den keramiske overflade oftest gjort ru og belagt med en ledende film.
c. Glas
I sjældne tilfælde kan nikkelbelægning udføres på glas, normalt på optiske instrumenter, videnskabeligt udstyr eller som dekoration. Glas skal først belægges med en ledende film, normalt ved hjælp af en dampudfældningsproces, før det kan fornikles.
3. Nikkelbelægning af komposit
a. Kulfiberforstærkede polymerer (CFRP)
Højtydende anvendelser som styrke og vægtbesparelse er en vigtig funktion og indeholder derfor kompositmaterialer som kulfiberforstærket plast. Fornikling af sådanne kompositter giver afskærmning mod kryogen elektromagnetisk interferens (EMI), øget mekanisk holdbarhed og slidstyrke. Før pletteringsprocessen skal overfladen ætses og derefter påføres et ledende lag.
4. Vær opmærksom på før nikkelbelægning
a. Forberedelse af overflade
For at opnå en god nikkelbelægning er det vigtigt at forberede overfladen. Det indebærer rengøring, affedtning, ætsning og til tider forzinkning eller slaglodning afhængigt af materialet. Overfladeforberedelse giver nikkelen en god forankring og den rette ydeevne.
b. Valg af metode til plettering
- Elektrolytisk nikkelbelægning - Denne metode bruger elektrisk strøm og fungerer godt med metaller, der er ledende og mindre komplekse i formen.
- Elektroløs nikkel er en kemisk proces, og den er perfekt, når der er tale om komplekse former eller ikke-metalliske dele.
- Det er vigtigt at vælge den rette metode for at opnå det ønskede resultat.
c. Sikkerhed og miljøhensyn
Nikkelbelægning er farligt, fordi der bruges nogle farlige kemikalier, som man bør behandle med sikkerhed. I den moderne pletteringsproces er det vigtigt at have ordentlige ventilations- og affaldsbehandlingssystemer og følge kravene i miljøbestemmelserne (såsom REACH og RoHS).
5. Oversigtstabel over materialer, der kan fornikles
| Materiale | Nikkel-platform? | Kravene |
| Stål | Standard rengøring og aktivering | |
| Aluminium | Forzinkning påkrævet før plettering | |
| Kobber/messing/bronze | Fremragende substrat til plettering | |
| Zink/Zinklegeringer | Kræver omhyggelig rengøring og kobberslag | |
| Nikkellegeringer | Bruges til overfladebehandling eller korrosionsbeskyttelse | |
| Titanium | Kræver aggressiv overfladeaktivering | |
| Magnesium | Kompleks proces med flere forbehandlinger | |
| Plast (ABS osv.) | (med forberedelse) | Kræver ætsning og ledende belægning |
| Keramik | (med forberedelse) | Kræver særlig overfladebehandling |
| Glas | (med forberedelse) | Kræver ledende overfladebehandling |
| Kulfiberkompositter | (med forberedelse) | Bruges til EMI-afskærmning; skal primes |
Typer af belægninger af kemisk nikkel
Elektroløs nikkelbelægning Elektroløs nikkelbelægning er en kemisk proces; sammenlignet med nikkelbelægning aflejrer den en legering af nikkel og enten fosfor eller bor på et substrat og kræver ikke elektricitet til at drive processen. Belægninger af kemisk nikkel kan designes med udvalgte egenskaber gennem justering afhængigt af fosfor- eller borkoncentrationen i pletteringsbadet; korrosionsbestandighed, hårdhed og slidstyrke opnås på en kemisk nikkeloverflade.
1. Elektroløs nikkelbelægning med lavt fosforindhold (2- 5 procent fosfor)
Hårdheden, slidstyrken og vedhæftningen af lavfosforbelægninger er ekstremt høj. Det lave fosforindhold fører til en krystallinsk struktur, som gør belægningen meget hård, når den påføres som deponeret.
Vigtige funktioner:
- Så hårdt som 700-750 VHN (og endda mere end 1000 VHN efter varmebehandling).
- Den mest velegnede i tilfælde af slid.
- Mindre korrosionsbestandig sammenlignet med højfosforbelægning.
- Anvendes i værktøj, forme, matricer og bildele.
Applikationer:
- Sprøjtestøbeforme
- Industrielt værktøj
- Hydrauliske cylindre
2. Elektroløs nikkelbelægning med medium fosfor (5-9% fosfor)
Det har været formatet på den mest udbredte elektromindre nikkelbelægning og giver en afvejning mellem korrosionsbestandighed og hårdhed. Den er mikrokrystallinsk og kan bruges i et stort antal industrielle processer.
Vigtige funktioner:
- Multifunktionel og omkostningseffektiv.
- Ret høj hårdhed og tilstrækkelig slidstyrke.
- Egnet beskyttelse under moderate aggressionsforhold.
- Passende i forhold til det generelle fokus på teknik.
Applikationer:
- Komponenter til biler
- Mekaniske fastgørelsesmidler
- Industrielle maskiner
- Værktøj til oliefelter
3. Elektroløs nikkelbelægning (10 til 13 procent fosfor)
Strukturen i højfosforbelægninger er amorf (den mangler korngrænser), hvilket er en vigtig faktor i deres fremragende korrosionsbestandighed. Belægningerne er særligt værdifulde inden for kemisk forarbejdning, søfart og elektronik.
Vigtige funktioner:
- God korrosionsbestandighed og også over for syrer.
- Ikke-magnetisk og jævn aflejring.
- Mindre hård end typer med lavt fosforindhold (kan hærdes gennem varmebehandling).
- Meget glat, uigennemtrængelig (ikke) porøs overflade.
Anvendelser:
- Udstyr til kemisk og fødevareforarbejdning
- Integreret kredsløb, printplade (PCB)
- Komponenter til luft- og rumfart
- Marine hardware
4. Elektroløs nikkel-bor-belægning
Disse belægninger er baseret på legeringselementet bor i stedet for fosfor. Nikkel-bor har en ekstrem hårdhed, selv uden at blive udsat for varmebehandling, og giver god slidstyrke.
Vigtige funktioner:
- Som deponeret har den en hårdhed på 9501000 VHN.
- Fin som tilsætning til applikationer, der involverer friktion, glidning og slid.
- Ikke så korrosionsbestandig som fosforbaseret belægning.
- Kan varmebehandles til at blive hårdere.
Applikationer:
- Skærende værktøjer
- Ventilkomponenter
- Bøsninger og lejer Lejer og bøsninger
- Komponenter til luft- og rumfart og forsvar
5. EN + Partikler Kompositbelægninger af kemisk nikkel
Kompositbelægninger er belægninger, der består af partikler som PTFE (teflon), siliciumcarbid (SiC) eller diamant i det strømløse nikkel for at give det strømløse nikkel dets egenskaber.
Populære kompositter:
- Nikkel-PTFE: Det kommer med tør smøreevne, mindsker friktion og klæbning.
- Nikkel-SiC eller Nikkel-Diamant: Forbedrer slidstyrke og overfladehårdhed.
Applikationer:
- Forme og matricer, der kræver frigørelsesegenskaber
- Pumpekomponenter
- Roterende udstyr med høj hastighed
Reservedele til rumfartsslid
Sammenligningstabel
| Type | Fosfor/bor-niveau | Hårdhed | Modstandsdygtighed over for korrosion | Bedst til |
| Lavt fosforindhold | 2-5% P | Meget høj | Lav | Modstandsdygtighed over for slitage og slid |
| Medium-fosfor | 5-9% P | Moderat | Moderat | Anvendelser til generelle formål |
| Højt fosforindhold | 10-13% P | Lav til moderat | Meget høj | Ætsende miljøer |
| Nikkel-Bor | 0% P / ~3-5% B | Meget høj | Lav til moderat | Ekstrem slidstyrke |
| Komposit (EN + PTFE, SiC osv.) | Varierer | Høj | Afhænger af matrix | Behov for specialiseret teknik |
Vanskeligheder ved fornikling af aluminium
Ligesom der er mange fordele forbundet med brugen af begrebet nikkelbelægning af aluminium, er der også tydelige problemer med anvendelsen:
- Kontrol af oxidlag: Oxidlaget, der ligger på aluminiumsoverfladen, skal fjernes effektivt, så plettering af aluminium kan udføres med succes.
- Problemer med vedhæftning: Mangel på ordentlig forbehandling kan føre til afskalning eller manglende vedhæftning.
- Vedligeholdelse af bad: Badet skal overvåges korrekt og tilføres løbende, hvis kvaliteten skal forblive den samme.
- Det koster: Det er meget effektivt i stor skala, men for små installationer kan kemikalierne og de indledende etableringsomkostninger være ublu.
Effektivt uddannede operatører er nødvendige for en vellykket gennemførelse af processen med kemisk nikkelbelægning på aluminium, især i højpræcisionsindustrien.
Varmebehandling af hårdhed og ydeevne
Varmebehandling efter plettering bruges ofte til at forbedre de mekaniske egenskaber ved det pågældende materiale - nikkelbelagt aluminium. Hårdhed og indre spændinger kan mindskes betydeligt ved at opvarme den belagte komponent ved høje temperaturer (300-400 C).
Varmebehandlet kemisk nikkel opnår en hårdhed på 8001000 Vickers, og det er derfor velegnet til f.eks. sprøjtestøbeforme, motordele og endda militært udstyr.
Kemiens bidrag til galvanisering af nikkel
Elektroplettering af nikkel er en form for overfladebehandling, hvor en elektrisk strøm bruges til at påføre et tyndt lag nikkel på en base. Nikkelbehandlingens karakter, som f.eks. hårdhed, lysstyrke, korrosionsbestandighed og duktilitet, afhænger hovedsageligt af reagenserne i pletteringsbadet.
1. Nikkelsalt
De vigtigste bidragsydere til nikkelioner i badet er nikkelsalte. De mest almindelige former er nikkelsulfat, nikkelsulfamat og nikkelklorid. Hver type har forskellig indvirkning på belægningen, f.eks. giver nikkelsulfamat lav indre spænding og bruges mest til tekniske formål, mens nikkelsulfat er mere velegnet til dekorativt arbejde.
2. Buffere
Borsyrer og andre typer buffere sikrer, at badets pH-værdi holder sig på et niveau mellem 3,5 og 4,5. Ved hjælp af en stabil pH-værdi kan man opnå en ensartet aflejring og undgå defekter som grubetæring eller brænding. Når pH-værdien kommer ud af kontrol, vil det resultere i kedelige eller skøre nikkeloverflader.
3. Blanke- og udjævningsmidler Blanke- og udjævningsmidler
Glansmidler og nivelleringsmidler er organiske tilsætningsstoffer, der får den belagte nikkel til at se bedre ud. De hjælper med at give en glat, spejlblank finish ved at holde på de små fejl og gøre overfladen glat. Det er sædvanlige dekorative nikkelbelægninger.
4. Befugtningsmidler
Befugtningsmidler (også kaldet overfladeaktive stoffer) mindsker overfladespændingen, og de forhindrer også gasbobler i at sætte sig fast på emnet. Det mindsker grubetæring og giver en jævn finish, især på komponenter med kompliceret form eller forsænkede områder.
5. Additiver til hårdhed og duktilitet
Visse kemiske tilsætningsstoffer kan øge hårdheden af nikkelaflejringen, mens andre øger fleksibiliteten. For eksempel tilsættes kobolt for at gøre det hårdere at bruge, hvor slidstyrke er vigtig, men sulfamatbaserede bade bruges til at holde det duktilt til fremstilling af tekniske dele.
6. Klorid-ioner
Anoden opløses med høj effektivitet og holdes i ledning med en hjælpende hånd af kloridioner, oftest nikkelklorid eller saltsyre. For meget klorid kan dog give spændinger i belægningen eller ru finish.
7. Stressreducerende midler
For at forhindre revnedannelse/afskalning tilsættes der spændingsudlignende midler i badet. De bruges til at reducere den indre spænding i belægningen og er meget nyttige i præcisionsdele, hvor det er vigtigt at bevare dimensionerne.
8. Badtype, som har indflydelse på de endelige egenskaber Badtype
Forskellig kemi i kemikalieblandingerne fører til forskellige nikkelbelægningsbade. Et eksempel er Watts-badene, som er dekorative finish, og sulfamatbadene, der fortrinsvis bruges i tekniske anvendelser med deres lavbelastningsaflejringer.
Nikkelgalvaniseringsbadtyper og deres kemiske effekter
| Type bad | Vigtigste kemikalier | Karakteristika | Typiske anvendelser |
| Watts bad | Nikkelsulfat, nikkelklorid, borsyre | God lysstyrke, moderat hårdhed, let at kontrollere | Dekorative genstande, bilbeklædning |
| Sulfamat-bad | Nikkelsulfamat, borsyre | Lav indre spænding, høj duktilitet, fremragende til tykke belægninger | Luft- og rumfart, finmekanik, elektronik |
| Kloridbad | Højt indhold af nikkelklorid, ingen nikkelsulfat | Høj anodeeffektivitet, hurtig plettering, grovere overfladefinish | Plettering af stålbånd, hurtige produktionslinjer |
| Bad med kun klorid | Kun nikkelchlorid | Aggressiv plettering, dårlig duktilitet | Specielle anvendelser, ikke-præcisionsbelægning |
| Bad i hård nikkel | Tilsætningsstoffer som kobolt, nivelleringsmidler | Høj hårdhed, slidstyrke, kan reducere duktiliteten | Værktøj, matricer, slidflader |
| Badekar i blank nikkel | Lysemidler (f.eks. saccharin, kumarin) | Spejlfinish, glat, dekorativ, lavere korrosionsbestandighed | Smykker, husholdningsinventar |
| Bad i duktilt nikkel | Sulfamat + stressreducerende midler | Maksimal fleksibilitet, lav belastning, modstandsdygtig over for revner | Fjedre, konnektorer, bøjelige dele |
Brug af kemisk nikkelbelægning på aluminium
Elektroløs nikkelplade på aluminium er så almindelig i industrien, hvor der kræves højtydende materialer. Gennem denne proces er vi i stand til at øge aluminiums korrosionsbestandighed, hårdhed og holdbarhed og dermed værdien af nikkelbelagt aluminium i så mange forskellige anvendelser.
Luft- og rumfartsindustrien
Aluminium er lettere, men det er ikke altid modstandsdygtigt over for luft- og rumfartsforhold. Nikkelbelægning af aluminium forbedrer korrosionsbestandigheden og overfladehårdheden, hvilket gør det velegnet til fremstilling af luftfartøjer som f.eks. aktuatorer, ventiler og huse.
Bilindustrien
Motorer, gearkassehuse, pyntelister osv., der er lavet af forniklet aluminium, findes i biler, især dem, der er bygget til at præstere og er luksuriøse. Nikkelbelægningen er modstandsdygtig over for høj belastning samt varme, friktion og slid.
Elektronik og elektricitet
Aluminium skal gøres ledende og loddbart ved hjælp af overfladebehandling. Elektroløs nikkelbelægning af aluminium er løsningen, fordi det giver ledende kontakter, printplader og kabinetter af høj kvalitet.
Olie- og gasindustrien
Olie- og gasindustrien udsætter sine værktøjer og komponenter for korrosion og kraftig slitage. Aluminium kan fornikles for at give en hård, korrosionsbestandig overflade; sådanne overflader findes ofte på ventiler, pumper og boreudstyr.
Industrielle maskiner
Nikkelbelagt aluminium findes i udstyr, der skal være let og stærkt. Det findes også i trykruller, pneumatiske værktøjer og maskindele, som er udsat for slitage.
Medicinsk laboratorium
Medicinsk udstyr er fordelagtigt på grund af de rene og ikke-porøse overflader. Kirurgiske instrumenter, billedbehandlingsudstyr og laboratorieredskaber kan fornikles ved hjælp af den teknik, der kaldes kemisk nikkelbelægning på aluminium: teknikken giver en glat overflade og høj modstandsdygtighed over for steriliseringskemikalier.
Forsvar og militær
Komponenter i militære systemer forventes at fungere under barske forhold. Nikkelpladealuminium bruges til at levere modstandsdygtige, hardcopy missilkomponenter, stik samt lette panserdele.
Miljømæssige overvejelser
Kemiske processer er kommet i søgelyset i takt med, at industrierne kræver mere bæredygtighed. Det elektriske nikkelbelægningssystem, hvor kompetent det end er, indeholder tungmetaller og fosforforbindelser, som kan påvirke miljøet, hvis de ikke kontrolleres.
Med det formål at minimere miljøpåvirkningen:
- Pletteringskemikalier bør neutraliseres eller genbruges.
- Badets levetid bør forlænges ved hjælp af filtrering og tilsætning af kemikalier.
- Præcis brug af vand bør maksimeres ved hjælp af strukturer til genindvinding af skyllevand.
Bæredygtig betyder, at kapaciteten til at fornikle aluminium stadig lever op til de moderne standarder for miljøbeskyttelse.
Kvalitetskontrol og inspektion
For at garantere, at komponenten af forniklet aluminium har den rette ydeevne, skal fremstillingsprocessen overvåges nøje. Teknikkerne omfatter:
- Måling af tykkelse: Røntgenfluorescens eller brug af mikrometer til at kontrollere et korrekt niveau af belægninger.
- Test af vedhæftning: Bindingsstyrken måles i mekaniske aftræks- eller bøjningstest.
- Overfladens hårdhed: Den mekaniske integritet kontrolleres ved hjælp af Vickers- eller Rockwell-hårdhedstest.
- Test af korrosion: Den bruger salttågekamre, som skal efterligne forholdene under brug.
- Sådanne vurderinger er afgørende på områder, hvor der er nultolerance over for fejl, f.eks. inden for rumfarts- og forsvarsindustrien.
Fremtidige tendenser for nikkelbelægning af aluminium
Fremtiden inden for materialevidenskab/produktion driver fremtiden for nikkelbelægning på aluminium:
- Nanostrukturerede belægninger: Tilsætning af nanopartikler til elektroløse nikkelbade har potentiale til at forbedre slidstyrken og ledningsevnen.
- Hybride belægninger: En blanding af kemisk nikkel og PTFE (teflon) danner smørende overflader, der ikke klæber.
- Automatisering: Selve pletteringsprocessen bliver mere repeterbar og effektiv med robotteknologi og smart styring.
- REACH og RoHS: De nye formuleringer er lavet for at minimere skadelige stoffer og stadig holde det samme præstationsniveau.
Alle disse fremskridt er rettet mod at sikre, at sorten, nemlig kemisk nikkelbelægning på aluminium, kan være konkurrencedygtig på et marked i forandring.
Konklusion
Elektroløs nikkelbelægning er et effektivt middel til at supplere de iboende fordele ved aluminium, hvilket gør det anvendeligt til hårde industrielle krav. Ved at løse problemerne med vedhæftning, afskalning af oxid og ensartethed i belægningen er det muligt at frembringe en pålidelig og acceptabel aflejring af en finish som nikkelbelægning af høj kvalitet på aluminium.
Luft- og rumfart til elektronik potentialet til nikkelfinish aluminium med en alternativ kemisk proces sætter nye grænser for innovation og lang levetid. Teknologien udvikler sig hele tiden, og det samme gælder for de værktøjer og metoder, der bruges til at perfektionere den strømløse nikkelbelægning på aluminium.
Uanset om man ønsker at forbedre korrosionsbestandigheden, opbygge en hårdere overflade eller skabe reproducerbare resultater, bør enhver virksomhed, der ønsker at opnå succes med produktet i det lange løb, insistere på at perfektionere videnskaben og kunsten at fornikle aluminium.
Ofte stillede spørgsmål
1. Hvorfor gå igennem med kemisk nikkelbelægning af aluminium?
Målet med det laserbehandlede aluminium, den strømløse nikkelbelægning på aluminium, er et abstrakt eftersyn af aluminiums overfladeegenskaber, det vil sige dets evne til at modstå korrosion, hårdhed og slid. Rå aluminium er blødt og reaktivt over for kemikalier, så nikkellaget beskytter laget og forlænger levetiden og udholder de barske forhold, som denne del kan blive udsat for.
2. Er galvanisering anderledes og kemisk nikkelbelægning anderledes?
Ja, det er det. Elektroplettering fungerer ved at aflejre nikkel med en ekstern elektrisk strøm, mens processen med kemisk nikkelplettering på aluminium i langt højere grad er baseret på en kemisk reaktion. Det skyldes, at man får en mere jævn belægning med kemisk nikkelbelægning, især på komplekse eller uregelmæssige geometrier, og derfor er den velegnet til præcise komponenter af aluminium.
3. I hvilken applikation bruges forniklet aluminium?
Nikkelbelagt aluminium finder anvendelse i en række forskellige industrier som f.eks. rumfart, bilindustri, elektronik samt olie og gas. Dets største værdi ligger i de områder, hvor der kræves enten styrke eller korrosionsbestandighed ved brug af letvægtsmaterialer, f.eks. brændstofsystemer, elektroniske stik og mekaniske huse.