Aluminium ist in verschiedenen Industriezweigen weit verbreitet, weil es leicht, korrosionsbeständig und stabil ist. Seine Oberfläche ist jedoch reaktiv, und in einigen Fällen kann es an Verschleißfestigkeit oder Härte fehlen, um einige Anwendungen in der Industrie zu erfüllen. An dieser Stelle kommt der Begriff Chemisch Vernickeln von Aluminium ins Spiel - ein Oberflächenbehandlungsverfahren, das die Leistungseigenschaften von Aluminium erheblich verbessert.

Der Artikel befasst sich mit der Wissenschaft, den Vorteilen, Techniken und Herausforderungen des Verfahrens der stromlosen Vernickelung von Aluminium, der Wissenschaft hinter diesem Verfahren, den Vorteilen des Verfahrens, den bei diesem Verfahren verwendeten Techniken und der industriellen Nutzung des Verfahrens. Für den Fachmann in der Fertigung, der wissen muss, wie man Aluminium effektiv vernickelt, oder vielleicht für den neugierigen Ingenieur, gibt es eine große Auswirkung auf die Haltbarkeit und Leistung des Produkts, nur weil man weiß, wie man es anstellt.

Was ist chemisches Vernickeln?

Das stromlose Vernickeln ist ein chemisches Verfahren, bei dem eine Nickel-Phosphor-Legierung oder Nickel-Bor auf einer Oberfläche abgeschieden wird, ohne dass ein elektrischer Strom von außen angelegt wird. Im Gegensatz zur traditionellen Galvanisierung erfolgt dies durch eine gleichbleibende chemische Reaktion, die unabhängig von der Geometrie oder Form des Bauteils eine gleichmäßige und konsistente Beschichtung ergibt.

Bei der Anwendung auf Aluminium ist das Produkt ein Teil des so genannten vernickelten Aluminiums, bei dem alle Werte erhöht sind: Verschleißfestigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit ist diese Technik in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Elektrotechnik weit verbreitet.

Was ist der Grund für die Chemischvernickelung von Aluminium?

Aluminium neigt dazu, eine Oxidschicht auf seiner Oberfläche zu bilden, was eine genaue Beschichtung von Materialien behindern könnte. Durch eine Reihe von Vorbehandlungsverfahren und Aktivierungsschritten kann jedoch erreicht werden, dass sich Aluminium für die stromlose Abscheidung mit Nickel eignet.

Nachfolgend werden die Vorteile der stromlosen Vernickelung von Aluminium aufgeführt:

• Gleichbleibend gleichmäßige Schichtdicke: Selbst bei komplexen Geometrien wird eine gleichmäßige Nickeldicke erreicht.
• Erhöhte Korrosionsbeständigkeit: Die Nickel-Phosphor-Beschichtung verhindert, dass die korrosive Umgebung auf das Aluminium einwirkt.
• Härte: Die Härte von Chemisch-Nickel-Beschichtungen kann auf Werte von Hartchrom einmal erhitzt.
• Keine Elektrizität erforderlich: Dies erfordert eine vereinfachte Einrichtung und einen geringeren Aufwand für bestimmte Anwendungen.

Industrien, die an der Vernickelung von Aluminium interessiert sind, verwenden in der Regel stromlose Verfahren aufgrund ihrer Stabilität und Berechenbarkeit.

Chemische Vernickelung von Aluminium

Das Vernickeln von Aluminium ist ein chemischer Abscheidungsprozess, der eine präzise Oberflächenvorbereitung und eine gut geregelte Chemie erfordert, um eine lang anhaltende Nickelbeschichtung zu erhalten. Aluminium bildet von Natur aus eine passivierende Oxidschicht, weshalb Vorkehrungen getroffen werden müssen, damit die Nickelbeschichtung richtig haftet. Es handelt sich um eine Abfolge von Schritten, die zu befolgen sind:

1. Reinigung und Entfettung

Das Aluminiumteil wird mit einem Tuch gewaschen, um Öle, Staub und andere Verunreinigungen zu entfernen. Dies geschieht in der Regel mit alkalischen Reinigern oder dem Ultraschallreinigungssystem. Die Oberfläche muss aus sauberem Metall bestehen und darf keine Rückstände aufweisen, da diese die Haftung der Beschichtung beeinträchtigen können.

2. Die Oberfläche ist geätzt

Das zu beschichtende Teil kann entfettet und dann in einer alkalischen Lösung (z. B. Natriumhydroxid) geätzt werden. Dadurch wird die natürlich gebildete Aluminiumoxidschicht entfernt, und es bleibt eine leicht aufgeraute Oberfläche zurück, die eine bessere mechanische Haftung des Nickels ermöglicht.

3. Entschalung

Beim Ätzen können nichtmetallische Rückstände [Oxide und intermetallische Verbindungen] zurückbleiben, die auch als Verunreinigungen bezeichnet werden. Zur Entfernung solcher Verunreinigungen wird eine Salpetersäure- oder Schwefelsäurelösung verwendet, die eine saubere, chemisch reine Aluminiumoberfläche hinterlässt.

4. Zinkat-Behandlung

Dies ist ein sehr kritischer Schritt bei der stromlosen Vernickelung von Aluminium. Die Aluminiumkomponente wird in eine Zinkatlösung getaucht, wodurch die Oxidschicht durch eine dünne Zinkschicht ersetzt wird. Dabei handelt es sich um ein Bindemittel, das durch eine Zinkschicht zwischen dem Aluminium und der künftigen Nickelschicht eingefügt wird. Vor allem bei Hochstromanwendungen ist ein zweifacher Zinkauftrag üblich: Eine erste Zinkschicht wird abgetragen und erneut aufgetragen, um die Haftung zu erhöhen.

5. Nickel Strike (optional)

Wenn eine hohe Haftung erforderlich ist, wird gelegentlich eine dünne elektrolytische Beschichtung (auch Nickelbeschichtung genannt) vor der stromlosen Beschichtungslösung aufgetragen. Dadurch wird die Chemisch-Nickel-Beschichtung stärker mit der Oberfläche des verzinkten Aluminiums verbunden.

6. Chemische Vernickelung

Das Bauteil wird in einem warmen Chemisch-Nickel-Bad (im Allgemeinen 85-95 °C) erhitzt. In dem Bad befinden sich:

• in der Regel Nickelsulfat oder Nickelacetat Nickelionen Nickel (in den meisten Fällen Nickelsulfat oder Nickelacetat)
• Die Reduktionsmittel (z. B. Natriumhypophosphit)
• Stabilisatoren und Komplexbildner Rohes Palmöl ist von Natur aus ein Komplex aus Triglyceriden, Fettsäuren, Phytosterolen und Phytosterolen. 
• Bei der Verarbeitung von rohem Palmöl müssen Stabilisatoren und Komplexbildner die Integrität des Komplexes aufrechterhalten.

Die chemische Reaktion kann Nickelionen verarbeiten und eine gleichmäßige Schicht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung auf allen Oberflächen von Innenlöchern, Kanten und toten Winkeln ohne Strom hinterlassen.

7. Wärmebehandlung und Spülung nach der Beschichtung (optional)

Das entionisierte Wasser wird verwendet, um das Teil nach der Beschichtung selbst zu reinigen. Einige Anwendungen werden einer Wärmebehandlung unterzogen (in der Regel 300-400 o C bei 12 Stunden). Dies stärkt die Nickelbeschichtung und macht sie härter und verschleißfester, indem der Phosphor in Form von Nickelphosphid ausgefällt wird.

8. Inspektion und Qualitätskontrolle

Abschließend wird das beschichtete Aluminiumbauteil geprüft, was eine Inspektion beinhalten kann:

• Prüfung der Adhäsion
• Dickenmessung
• Messung der Homogenität durch Sichtprüfung
• Korrosionsprüfung durch Salzsprühtest

Dabei handelt es sich um Verfahren, mit denen sichergestellt wird, dass vernickeltes Aluminium die erforderlichen mechanischen, elektrischen und ästhetischen Anforderungen erfüllt.

Welche Materialien sind vernickelt?

Die Vernickelung ist ein modernes Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften zahlreicher Werkstoffe. Die Vernickelung wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit, die Härte und die Verschleißeigenschaften des Bauteils zu verbessern. Allerdings sind nicht alle Werkstoffe gut mit der Vernickelung verträglich. Die Werkstoffe, die vernickelt werden können, wurden detailliert aufgeschlüsselt und auf einfachste Art und Weise erklärt, wie unten dargestellt.

1. Metallvernickelung

a. Stahl (Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, rostfreier Stahl)

Das am häufigsten vernickelte Metall ist Stahl. Er ist sehr haftfähig und eignet sich für die elektrolytische und stromlose Vernickelung. Diese Teile des Stahls erhalten die Vorteile erhöhter Verschleißfestigkeit, Rostschutz und Härteeinwirkung auf die Oberfläche. Das Verfahren durchläuft in der Regel eine Reihe von Entfettung, Säurereinigung und Aktivierung, um eine optimale Beschichtungsleistung zu erzielen.

b. Aluminium und Aluminium-Legierungen

Aluminium ist außerdem leicht, stabil und oxidbeständig, obwohl die Oxidschicht ein Problem für die Beschichtung darstellt. Spezielle Vorbehandlungen wie Verzinkung oder doppelte Verzinkung werden durchgeführt, um Aluminium effizient zu vernickeln und sicherzustellen, dass es haftet. Die elektrolytische Vernickelung wird wegen ihrer Fähigkeit eingesetzt, komplizierte Formen gleichmäßig zu beschichten, wenn es um die Beschichtung von Aluminium geht.

c. Kupfer und Kupferlegierungen (Messing, Bronze)

Vernickeln lässt sich auf Kupfer und seinen Legierungen, die gute Substrate sind. Sie sind günstig, was die elektrische Leitfähigkeit betrifft, und bieten auch eine gute Haftung der Nickelschichten. Das macht sie dekorativ und nützlich für funktionelle Anwendungen, z. B. für Sanitärarmaturen, elektrische Anschlüsse und Musikinstrumente. Kupfergrundierung Bei der Beschichtung von Kunststoff oder Stahl wird in der Regel eine Kupfergrundierung aufgebracht.

d. Zink und Zinklegierungen

Für den Druckguss wird in der Regel Zink oder Zamak, eine Legierung auf Zinkbasis, verwendet. Die Materialien werden manchmal vernickelt, um sie korrosionsbeständig und an der Oberfläche haltbar zu machen. Sie sind jedoch reaktiv und erfordern eine ordnungsgemäße Vorbereitung ihrer Oberflächen, wie z. B. die Reinigung und eventuelle Beschichtung mit einer Kupferschicht (zur Verbesserung der ersten Verbindung).

e. Nickellegierungen

Nickelhaltige Legierungen wiederum können vernickelt werden, insbesondere wenn ein besonderer Oberflächeneffekt, eine erhöhte Härte oder Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Anwendungen finden sich in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Schiffstechnik, wo in rauen Umgebungen ein zusätzlicher Schutz durch Vernickeln von Nickellegierungen gewünscht wird.

f. Titan

Titan ist ein äußerst korrosionsbeständiges Metall, das in sehr wichtigen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt und der Medizin eingesetzt wird. Es ist jedoch aufgrund seiner natürlich passiven Oxidschicht schwer zu beschichten. Nickel muss in speziellen Aktivierungsverfahren abgeschieden werden, die in der Regel mit der Verwendung von Ätzmitteln auf Fluoridbasis verbunden sind, damit die Abscheidung von Nickel erfolgen kann.

g. Magnesium

Magnesium ist sehr reaktionsfreudig und hat ein geringes Gewicht. Eine Vernickelung ist zwar möglich, erfordert aber zahlreiche Vorbehandlungsschichten wie Oberflächenätzung, Verzinkung und sogar Kupferabscheidung. Das Verfahren ist komplizierter und in der Regel auf spezielle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und bei den Streitkräften beschränkt.

2. Vernickeln von Nicht-Metallwerkstoffen

Vernickeln kann man auch auf nichtleitenden Materialien wie Kunststoffen und Keramik; diese müssen erst leitfähig gemacht werden, damit der Beschichtungsprozess stattfinden kann.

a. Kunststoffe (ABS, Polycarbonat und Nylon)

Einige Kunststoffe, insbesondere ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), eignen sich sehr gut zum Vernickeln. Es beginnt mit dem Ätzen der Oberfläche, dann Sensibilisierung und Aktivierung es, um es über die leitende gedreht wüten. In der Regel wird eine dünne Kupferschicht verwendet, auf die dann eine Nickelschicht aufgebracht wird. Diese Methode ist in der Automobilindustrie, der Unterhaltungselektronik und der Haushaltsgeräteindustrie weit verbreitet.

b. Keramische Erzeugnisse

Keramik kann für spezielle Anwendungen vernickelt werden, z. B. zur elektromagnetischen Abschirmung, zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit oder für medizinische Anwendungen. Vor dem elektrolytischen Vernickeln wird die keramische Oberfläche meist aufgeraut und mit einer leitfähigen Schicht versehen.

c. Glas

In seltenen Fällen kann Glas vernickelt werden, in der Regel für optische Instrumente, wissenschaftliche Geräte oder als Dekoration. Bevor das Glas vernickelt werden kann, muss es zunächst mit einer leitfähigen Schicht beschichtet werden, in der Regel durch Aufdampfen.

3. Vernickeln von Verbundwerkstoffen

a. Kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFRP)

Hochleistungsanwendungen wie Festigkeit und Gewichtseinsparung sind ein wichtiges Merkmal, weshalb Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt werden. Die Nickelbeschichtung solcher Verbundwerkstoffe sorgt für eine kryogene Abschirmung gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI) und erhöht die mechanische Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit. Vor dem Beschichten muss die Oberfläche geätzt und dann mit einer leitfähigen Schicht versehen werden.

4. Zu beachtende Punkte vor dem Vernickeln

a. Vorbereitung der Oberfläche

Um eine gute Vernickelung zu erreichen, ist die Vorbereitung der Oberfläche unabdingbar. Dazu gehört das Reinigen, Entfetten, Ätzen und manchmal auch das Verzinken oder Abbeizen, je nach Material. Die Oberflächenvorbereitung sorgt für eine gute Verankerung des Nickels und die gewünschte Leistung.

b. Wahl der Beschichtungsmethode

• Elektrolytisches Vernickeln - Diese Methode verbraucht elektrischen Strom und funktioniert gut mit Metallen, die leitfähig sind und weniger komplexe Formen haben.
• Chemisch vernickeln ist ein chemisches Verfahren und eignet sich perfekt, wenn die Teile komplexe Formen haben oder nichtmetallisch sind.
• Es ist wichtig, die richtige Methode zu wählen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

c. Sicherheit und Umweltbelange

Vernickeln ist gefährlich, weil dabei einige gefährliche Chemikalien verwendet werden, die man mit Sicherheit behandeln sollte. Im modernen Galvanisierungsprozess ist es zwingend erforderlich, über geeignete Belüftungs- und Abfallbehandlungssysteme zu verfügen und die Anforderungen der Umweltvorschriften (wie REACH und RoHS) zu erfüllen.

5. Zusammenfassende Tabelle der Materialien, die vernickelt werden können

Chemisch Nickel Beschichtungsarten

Chemisch vernickeln Das stromlose Vernickeln ist ein chemisches Verfahren, bei dem im Gegensatz zum Vernickeln eine Legierung aus Nickel und entweder Phosphor oder Bor auf ein Substrat aufgebracht wird, ohne dass für den Prozess Strom benötigt wird. Chemisch vernickelte Beschichtungen können je nach Phosphor- oder Borkonzentration im Beschichtungsbad mit bestimmten Eigenschaften versehen werden; Korrosionsbeständigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit werden auf einer chemisch vernickelten Oberfläche erzielt. 

1. Phosphorarme Chemisch-Nickel-Beschichtung (2 - 5 Prozent Phosphor)

Die Härte, Verschleißfestigkeit und Haftung von phosphorarmen Beschichtungen sind extrem hoch. Der niedrige Phosphorgehalt führt zu einer kristallinen Struktur, die die Beschichtung sehr hart macht, wenn sie wie abgeschieden aufgetragen wird.

Wesentliche Merkmale:

• Eine Härte von 700-750 VHN (und nach einer Wärmebehandlung sogar mehr als 1000 VHN).
• Am besten geeignet im Falle von Abrieb.
• Weniger korrosionsbeständig als hochphosphorhaltige Beschichtungen.
• Wird für Werkzeuge, Formen, Matrizen und Autoteile verwendet.

Anwendungen:

• Spritzgussformen
• Industrielle Werkzeuge
• Hydraulische Zylinder

2. Chemisch Nickel-Beschichtung mit mittlerem Phosphorgehalt (5-9% Phosphor)

Dies ist das Format der am weitesten verbreiteten elektrolytfreien Nickelbeschichtung und bietet einen Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit und Härte. Sie ist mikrokristallin und kann in einer Vielzahl von industriellen Prozessen verwendet werden.

Wesentliche Merkmale:

• Multifunktional und kosteneffizient.
• Ziemlich hohe Härte und angemessene Verschleißfestigkeit.
• Geeigneter Schutz bei mäßiger Aggression.
• Geeignet im Hinblick auf die allgemeine Ausrichtung auf die Technik.

Anwendungen:

• Komponenten für die Automobilindustrie
• Mechanische Befestigungen
• Industrielle Maschinen
• Werkzeuge für die Erdölförderung

3. Chemisch Nickel-Beschichtung (10 bis 13 Prozent Phosphor)

Die Struktur von Beschichtungen mit hohem Phosphorgehalt ist amorph (ohne Korngrenzen), was ein wichtiger Faktor für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit ist. Die Beschichtungen werden insbesondere in der chemischen Industrie, der Schifffahrt und der Elektronik eingesetzt.

Wesentliche Merkmale:

• Gute Korrosionsbeständigkeit und auch gegen Säuren.
• Nicht magnetisch und gleichmäßige Ablagerung.
• Weniger hart als phosphorarme Typen (kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden).
• Sehr glatte, undurchdringliche (nicht poröse) Oberfläche.

Anwendungen:

• Ausrüstung für die chemische und Lebensmittelverarbeitung
• Integrierte Schaltung, Leiterplatte (PCB)
• Komponenten für die Luft- und Raumfahrt
• Hardware für die Schifffahrt

4. Stromlose Nickel-Bor-Beschichtungen

Diese Beschichtungen basieren auf dem Legierungselement Bor anstelle von Phosphor. Nickel-Bor hat die extreme Härte, auch ohne Wärmebehandlung und bietet gute Verschleiß und Abrieb, Widerstand.

Wesentliche Merkmale:

• Wie abgeschiedene Härte von 9501000 VHN.
• Gut als Zusatz für Anwendungen, die mit Reibung, Gleiten und Verschleiß verbunden sind.
• Nicht so korrosionsbeständig wie phosphorhaltige Beschichtungen.
• Kann wärmebehandelt werden, um härter zu werden.

Anwendungen:

• Schneidewerkzeuge
• Ventilkomponenten
• Buchsen und Lager Lager und Buchsen
• Komponenten für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung

5. EN + Partikel Verbundwerkstoff Chemisch Nickel Beschichtungen

Kompositbeschichtungen sind Beschichtungen, die aus Partikeln wie PTFE (Teflon), Siliziumkarbid (SiC) oder Diamant in Chemisch Nickel bestehen, um dem Chemisch Nickel die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.

Beliebte Verbundwerkstoffe:

• Nickel-PTFE: Es verfügt über Trockenschmierfähigkeit, verringert die Reibung und das Festkleben.
• Nickel-SiC oder Nickel-Diamant: Erhöht die Verschleißfestigkeit und Oberflächenhärte.

Anwendungen:

• Formen und Matrizen, die ein Trennverhalten erfordern
• Komponenten der Pumpe
• Mit hoher Geschwindigkeit rotierende Ausrüstungen

Luft- und Raumfahrt Verschleißteile

Vergleichstabelle

Schwierigkeiten beim Vernickeln von Aluminium

So viele Vorteile mit der Verwendung des Begriffs Vernickeln von Aluminium verbunden sind, so gibt es auch deutliche Schwierigkeiten bei seiner Anwendung:

• Kontrolle der Oxidschicht: Die Oxidschicht, die sich auf der Oberfläche des Aluminiums befindet, muss effektiv entfernt werden, damit die Beschichtung von Aluminium erfolgreich durchgeführt werden kann.
• Adhäsionsprobleme: Eine unzureichende Vorbehandlung kann zu Abblättern oder mangelnder Haftung führen.
• Badpflege: Das Bad muss ordnungsgemäß überwacht und ständig nachgefüllt werden, damit die Qualität gleich bleibt.
• Kosten: In großem Maßstab ist sie sehr effektiv, aber für kleine Anlagen können die Kosten für Chemikalien und die anfängliche Einrichtung exorbitant hoch sein.

Effektiv geschulte Bediener sind für den erfolgreichen Abschluss des Prozesses der stromlosen Vernickelung von Aluminium insbesondere in der Hochpräzisionsindustrie erforderlich.

Wärmebehandlung von Härte und Leistung

Die Wärmebehandlung nach der Beschichtung wird üblicherweise eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften des betreffenden vernickelten Aluminiums zu verbessern. Härte und Eigenspannungen können durch Erhitzen des beschichteten Bauteils auf hohe Temperaturen (300 - 400 °C) deutlich verringert werden.

Wärmebehandeltes Chemisch Nickel erreicht eine Härte von 8001000 Vickers und eignet sich daher für Anwendungen wie Spritzgussformen, Motorenteile und sogar militärische Ausrüstungen. 

Der Beitrag der Chemie zur Nickelelektroplattierung

Die galvanische Vernickelung ist eine Form der Oberflächenveredelung, bei der mit Hilfe von elektrischem Strom eine dünne Nickelschicht auf einen Untergrund aufgebracht wird. Die Beschaffenheit der Nickeloberfläche, wie ihre Härte, ihr Glanz, ihre Korrosionsbeständigkeit und ihre Duktilität, hängt hauptsächlich von den Reagenzien im Beschichtungsbad ab.

1. Nickelsalz

Die wichtigsten Lieferanten von Nickel-Ionen im Bad sind Nickelsalze. Die häufigsten Formen sind Nickelsulfat, Nickelsulfamat und Nickelchlorid. Jeder Typ hat eine andere Auswirkung auf die Beschichtung, z.B. erzeugt Nickelsulfamat eine niedrige innere Spannung und wird weitgehend verwendet, wenn es um Technik geht, während Nickelsulfat eher für dekorative Arbeiten geeignet ist.

2. Puffer

Borsäuren und andere Arten von Puffern sorgen dafür, dass der pH-Wert des Bades zwischen 3,5 und 4,5 liegt. Durch einen stabilen pH-Wert können eine gleichmäßige Abscheidung und die Vermeidung von Fehlern wie Lochfraß oder Verbrennungen erreicht werden. Wenn der pH-Wert außer Kontrolle gerät, führt dies zu stumpfen oder spröden Nickeloberflächen.

3. Aufheller und Egalisierer Aufheller und Egalisierer

Aufheller und Egalisierer sind organische Zusatzstoffe, die das Aussehen des beschichteten Nickels verbessern. Sie tragen zu einer glatten, spiegelnden Oberfläche bei, indem sie die winzigen Defekte festhalten und die Oberfläche glatt machen. Dies sind übliche dekorative Vernickelung.

4. Benetzungsmittel

Netzmittel (auch als Tenside bezeichnet) verringern die Oberflächenspannung und verhindern, dass sich Gasblasen auf dem Teil festsetzen. Dies verringert die Lochfraßbildung und sorgt für eine gleichmäßige Oberfläche, insbesondere bei Bauteilen, die kompliziert geformt sind oder vertiefte Bereiche aufweisen.

5. Zusatzstoffe für Härte und Duktilität

Bestimmte chemische Zusätze können die Härte der Nickelabscheidung erhöhen, während andere die Flexibilität verbessern. So wird beispielsweise Kobalt zugesetzt, um es härter zu machen, wenn Verschleißfestigkeit wichtig ist, während Bäder auf Sulfamatbasis verwendet werden, um es für die Herstellung technischer Teile dehnbar zu halten.

6. Chlorid-Ionen

Die Anode wird mit hohem Wirkungsgrad aufgelöst und mit Hilfe von Chloridionen, meist Nickelchlorid oder Salzsäure, in der Leitung gehalten. Ein Zuviel an Chlorid kann jedoch zu Spannungen in der Beschichtung oder rauen Oberflächen führen.

7. Stressabbauende Mittel

Um Rissbildung/Abblättern zu verhindern, werden dem Bad Entspannungsmittel zugesetzt. Diese werden zur Verringerung der inneren Spannungen in der Beschichtung verwendet und sind sehr hilfreich bei Präzisionsteilen, bei denen die Einhaltung der Abmessungen wichtig ist.

8. Badtyp, der sich auf die endgültigen Eigenschaften auswirkt Badtyp

Unterschiedliche Chemie in den Chemikalienmischungen führt zu verschiedenen Vernickelungsbädern. Ein Beispiel sind die Watts-Bäder, die dekorative Veredelungen darstellen, und die Sulfamatbäder, die mit ihren spannungsarmen Abscheidungen bevorzugt in technischen Anwendungen eingesetzt werden.

Arten von Nickel-Galvanikbädern und ihre chemischen Auswirkungen

Verwendung von Chemisch Nickel auf Aluminium

Chemisch vernickeltes Aluminium ist in der Industrie, in der Hochleistungsmaterialien benötigt werden, weit verbreitet. Durch dieses Verfahren sind wir in der Lage, die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium, seine Härte und Haltbarkeit und damit den Wert von vernickeltem Aluminium in so vielen verschiedenen Anwendungen zu erhöhen.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Aluminium ist zwar leichter, aber nicht immer resistent gegen die Bedingungen in der Luft- und Raumfahrt. Die Vernickelung von Aluminium verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Oberflächenhärte, so dass es für die Herstellung von Flugzeugteilen wie Aktuatoren, Ventilen und Gehäusen geeignet ist.

Autoindustrie

Motoren, Getriebegehäuse, Zierleisten usw., die aus vernickeltem Aluminium hergestellt werden, finden sich in Autos, insbesondere in solchen, die für Leistung und Luxus gebaut werden. Die Vernickelung ist resistent gegen hohe Belastungen sowie Hitze, Reibung und Verschleiß.

Elektronik und Elektrik

Aluminium sollte durch eine Oberflächenbehandlung leitfähig und lötbar gemacht werden. Die stromlose Vernickelung von Aluminium ist die Lösung, denn sie sorgt für hochwertige leitfähige Kontakte, Leiterplatten und Gehäuse.

Öl- und Gasindustrie

In der Öl- und Gasindustrie sind die Werkzeuge und Komponenten Korrosion und starkem Abrieb ausgesetzt. Aluminium kann vernickelt werden, um eine harte, korrosionsbeständige Oberfläche zu erhalten; solche Oberflächen sind häufig auf Ventilen, Pumpen und Bohrausrüstungen zu finden.

Industrielle Maschinen

Vernickeltes Aluminium findet sich in den Geräten, die leicht und stabil sein sollen. Es ist auch in Druckwalzen, Druckluftwerkzeugen und Teilen der Maschinen, die dem Verschleiß ausgesetzt sind, erhältlich.

Medizinisches Labor

Medizinische Geräte haben den Vorteil, dass sie saubere und nicht poröse Oberflächen haben. Chirurgische Instrumente, bildgebende Geräte und Laborgeräte können mit der Technik des stromlosen Vernickelns von Aluminium vernickelt werden: Die Technik erzeugt eine glatte Oberfläche und eine hohe Beständigkeit gegen Sterilisationschemikalien.

Verteidigung und Militär

Von Komponenten in militärischen Systemen wird erwartet, dass sie unter harten Bedingungen funktionieren. Vernickeltes Aluminium wird verwendet, um widerstandsfähige Raketenkomponenten, Steckverbinder und leichte Panzerteile herzustellen.

Umweltbezogene Überlegungen

Chemische Prozesse sind in den Blickpunkt geraten, da die Industrie mehr und mehr zu nachhaltigen Praktiken aufruft. Das System der stromlosen Vernickelung, so kompetent es auch ist, enthält Schwermetalle und Phosphorverbindungen, die, wenn sie nicht kontrolliert werden, Auswirkungen auf die Umwelt haben können.

Mit dem Ziel, die Umweltauswirkungen zu minimieren:

• Galvanochemikalien sollten neutralisiert oder recycelt werden.
• Die Lebensdauer eines Bades sollte durch Filtration und Zugabe von Chemikalien verlängert werden.
• Die präzise Nutzung von Wasser sollte durch Strukturen zur Rückgewinnung von Spülwasser maximiert werden.

Nachhaltig bedeutet, dass die Fähigkeit, Aluminium zu vernickeln, noch den modernen Standards des Umweltschutzes entspricht.

Qualitätskontrolle und Inspektion

Um die Leistungsfähigkeit des Bauteils aus vernickeltem Aluminium zu gewährleisten, sollte der Herstellungsprozess streng überwacht werden. Die Techniken umfassen:

• Dickenmessung: Röntgenfluoreszenz oder Verwendung von Mikrometern zur Überprüfung der korrekten Höhe der Beschichtung.
• Adhäsionsprüfung: Die Haftfestigkeit wird in mechanischen Abzieh- oder Biegeversuchen gemessen.
• Oberflächenhärte: Die mechanische Unversehrtheit wird mit Hilfe von Vickers- oder Rockwell-Härtetests überprüft.
• Korrosionsprüfung: Dabei werden Salzsprühkammern verwendet, die die Bedingungen im Betrieb nachahmen sollen.
• Solche Bewertungen sind in Bereichen von entscheidender Bedeutung, in denen es keine Fehlertoleranz gibt, z. B. in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie.

Zukünftige Trends bei der Vernickelung von Aluminium

Die Zukunft der Materialwissenschaft/Fertigung bestimmt die Zukunft der Vernickelung von Aluminium:

• Nanostrukturierte Beschichtungen: Die Zugabe von Nanopartikeln zu Chemisch-Nickel-Bädern hat das Potenzial, die Verschleißfestigkeit und Leitfähigkeit zu verbessern.
• Hybride Beschichtungen: Eine Mischung aus chemisch Nickel und PTFE (Teflon) bildet nicht klebende, schmierende Oberflächen.
• Automatisierung: Der Beschichtungsprozess selbst wird mit Hilfe von Robotern und intelligenten Steuerungen immer wiederholbarer und effizienter.
• REACH und RoHS: Die neuen Formulierungen sind so gestaltet, dass die Schadstoffe auf ein Minimum reduziert werden und dennoch das gleiche Leistungsniveau erhalten bleibt.

All diese Fortschritte zielen darauf ab, dass die Sorte Chemisch Vernickeln auf Aluminium in einem sich wandelnden Markt wettbewerbsfähig sein kann.

Schlussfolgerung

Die stromlose Vernickelung ist ein wirksames Mittel, um die Vorteile von Aluminium zu ergänzen und es für anspruchsvolle industrielle Anforderungen einsetzbar zu machen. Durch die Lösung der Probleme der Haftung, der Oxidablösung und der Gleichmäßigkeit der Beschichtung ist es möglich, eine zuverlässig akzeptable Abscheidung einer hochwertigen Nickelschicht auf Aluminium zu erzeugen.

Luft- und Raumfahrt bis hin zur Elektronik das Potenzial zur Vernickelung Aluminium durch alternative stromlose Verfahren setzt neue Grenzen für die Innovation und Langlebigkeit. Die Technologie entwickelt sich ständig weiter und das gilt auch für die Werkzeuge und Methoden, die zur Perfektionierung der stromlosen Vernickelung von Aluminium verwendet werden.

Egal, ob es darum geht, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, eine widerstandsfähigere Oberfläche zu schaffen oder reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, jedes Unternehmen, das einen langfristigen Produkterfolg anstrebt, sollte darauf bestehen, die Wissenschaft und Kunst des Vernickelns von Aluminium zu perfektionieren.

Die am häufigsten gestellten Fragen

1. Warum sollte man Aluminium chemisch vernickeln?

Das Ziel der Laserbehandlung von Aluminium, der chemischen Vernickelung von Aluminium, ist die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Aluminium, d.h. seine Korrosions-, Härte- und Abriebbeständigkeit. Rohes Aluminium ist weich und reaktiv gegenüber Chemikalien, so dass die Nickelschicht die Schicht schützt und die Lebensdauer verlängert und den rauen Bedingungen standhält, denen dieses Teil ausgesetzt sein kann.

2. Unterscheidet sich die galvanische Vernickelung von der chemischen Vernickelung?

Ja. Beim Galvanisieren wird Nickel mit Hilfe von elektrischem Strom von außen abgeschieden, während der Prozess des stromlosen Vernickelns von Aluminium auf einer chemischen Reaktion beruht. Dies liegt an der gleichmäßigeren Beschichtung, die beim stromlosen Vernickeln erzielt wird, insbesondere bei komplexen oder unregelmäßigen Geometrien, weshalb es sich gut für präzise technische Bauteile aus Aluminium eignet.

3. In welcher Anwendung wird vernickeltes Aluminium verwendet?

Vernickeltes Aluminium wird in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Elektronik sowie der Öl- und Gasindustrie. Sein größter Wert liegt in den Bereichen, in denen entweder Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit bei der Verwendung leichter Materialien erforderlich ist, z. B. bei Kraftstoffsystemen, elektronischen Steckern und mechanischen Gehäusen.