Zink-nickel-elektroplätering är en viktig ytbehandling som används i många industrier för att förbättra slitstyrka, korrosionsbeständighet och även för försköning. Det finns många olika galvaniseringsmetoder som används idag, men den mest effektiva av dem är den så kallade zink-nickel-elektropläteringsmetoden, som har utformats för att fungera i extrema miljöer. Detta görs genom att ett lager av zink och nickel pläteras på en metallyta, vilket ökar metallytans hållbarhet och livslängd.

Här i den här artikeln kommer vi att ta reda på vad innebörden av zink-nickelgalvanisering är, vad dess skillnad är med den normala zinkgalvaniseringen och vad vikten av zink och galvanisering är. Vi ska gå så långt som att se vad processen för galvanisering av zink med koppar är. Den här guiden är avsedd att ge en tydlig och fullständig definition av ytbehandling, oavsett om du är yrkesverksam inom metallbearbetningsindustrin eller bara är intresserad av det.

Vad är zink-nickel-elektroplätering?

Zink-nickel-elektroplätering är en ytbehandlingsmetod där en legering av zink och nickel appliceras på en basmetall, normalt stål, med hjälp av elektrokemiska processer. Detta är en legeringsbeläggning som förbättrar korrosionsbeständigheten, särskilt i miljöer med höga krav, t.ex. bil-, flyg- och marinindustrin.

Zink- och nickeljoner måste tillföras i zink-nickel-elektropläteringsprocessen eftersom båda jonerna finns i pläteringslösningen och under en kontrollerad elektrisk ström samdeponeras på ytan av en viss komponent. En genomsnittlig kombination i beläggningen är cirka 85-88 procent zink och 12-15 procent nickel.

Den resulterande ytbehandlingen ger inte bara ett bättre korrosionsskydd och högre hållfasthet än normal galvanisering. Det är en lämplig teknik när det krävs hög prestanda, särskilt vid hög luftfuktighet, exponering för salt eller till och med långvarigt slitage.

Galvanisering med zink eller zinknickel, varför är legeringen viktig?

Vanlig olegerad galvaniseringszink deponeras i ren form som ett offerskikt på en basmetalldel. Även om detta är effektivt, bryts ren zinkbeläggning ned relativt snabbt när den utsätts för fientliga miljöer eller förhållanden som är korrosiva.

Legering med nickel förbättrar beläggningens prestanda avsevärt. Nickeln förbättrar:

• Korrosionsbeständighet (är upp till 510 gånger mer motståndskraftig mot korrosion i saltspraytester)
• Hårdhet och slitstyrka
• Beständighet mot nedbrytning, både termiskt och kemiskt
• Detta gör galvanisering med zink-nickel till ett bättre val när lång livslängd, säkerhet och mindre underhåll är i fokus.

Framstående egenskaper hos en zink-nickel-elektroplätering

• Motståndskraft mot korrosion: Inte begränsad till samma beständighetsnivå som för rena zinkbaserade beläggningar, t.ex. vid saltstänk.
• Täckning: Med denna teknik får man en jämn beläggningstjocklek, även på komplexa former.
• Höghållfast stål: Det minimerar den sannolika förekomsten av väteförsprödning.
• Miljöanpassad: Kan kombineras med trivalent passivering för att uppfylla kraven i RoHS och REACH.
• Termisk stabilitet: Skyddet förblir intakt under förhållanden med höga temperaturer, t.ex. i maskinrum.

Översikt Galvanisering av zink

En mer konventionell process, kallad zinkelektroplätering, är att applicera en beläggning av ren zink på ytan av en del, så att beläggningen fungerar som en offeranod. Zinkkorrosionen hindrar den underliggande basmetallen från att rosta.

Den breda användningen av denna metod är grundad på dess:

• Billig kostnad
• Bekvämlighet att använda
• Vidhäftning till stål- och järnytor

Men den kan inte mäta sig med zink-nickelbeläggningens överlägsna prestanda när det gäller områden som utsätts för mycket fukt, saltanvändning eller i situationer där temperaturen ändras drastiskt.

• Användningsområdena för galvanisering med zink har varit många:
• Skruvar, muttrar och bultar
• fäste & clips
• Lätt maskinvara för fordons- eller byggbranschen

Även om dess tillämpning är mycket bra när den används i allmänna syften, går många industrier för närvarande över till att använda galvanisk nickel, vilket är galvanisk zink-nickelplätering, för att förbättra produktens bättre skydd och hållbarhet.

Galvanisering av zink - en säker metallbeläggning

Zink är en lättillgänglig metall och används i stor utsträckning i galvaniseringsprocesser på grund av dess låga användningskostnader, effektivitet och användbarhet. Det finns fördelar med att använda zink för galvanisering:

• Offeranod: Det förhindrar att basmetallen skadas genom att den korroderar först.
• Väl ansluten: Det har en stark vidhäftningsförmåga till stål och järn, vilket gör att det har god slitstyrka.
• Flexibel tillämpning: Det kan vara ensamt eller användas tillsammans med nickel, järn eller kobolt.
• Lätt att bearbeta Pläteringsbad är kostnadseffektiva och utvecklade.
• Bred kompatibilitet; Materialet är användbart när det gäller branscher som elektronikindustrin, byggbranschen och så vidare.

Zink i kombination med nickel är ännu starkare och blir så kallad galvaniseringszink, som kan användas i delar med lång livslängd.

Vad är nickel? 

Nickel är ett kemiskt grundämne med symbolen och namnet Ni och atomnummer 28. Det är korrosions- och oxidationsbeständigt, duktilt, formbart och silvervitt till färgen och är en hårdmetall. Nickel förekommer i vanliga legeringar, särskilt i rostfritt stål, batterier, plätering, elektronisk utrustning och mynt.

Det är en av de mest flexibla metallerna i modern industri som är central för avancerad tillverkning, energilagring och korrosionsbeständiga beläggningar som galvanisering med zink och nickel.

Fysikaliska och kemiska egenskaper hos nickel

Tabell 1: Fysikaliska och kemiska egenskaper hos nickel

Nickel, som det finns gott om i jordskorpan, har utmärkta mekaniska egenskaper och kan därför användas i konstruktioner och vid höga temperaturer.

Industriella användningsområden för nickel

Nickel är starkt, korrosions- och värmebeständigt och kan därför användas inom många olika områden:

1. Legeringar

Legeringar som innehåller nickel är korrosionsbeständiga:

• Kromhaltigt rostfritt stål
• Inconel och Monel (används inom flyg- och rymdindustrin, marinindustrin och den kemiska industrin)

2. Elektroplätering

Nickel appliceras både på dekorativa och användbara elektroplattor och ger:

• Sedan en polerad, ren yta
• Korrosionsbeständighet och nötningsbeständighet
• Användning i form av zink-nickelgalvanisering för att förstärka zinkgalvaniseringen

3. Batterier

Det finns viktiga material i nickel:

• Nickel/metallhydridbatterier (NiMh)
• Nickel-kadmiumbatterier (NiCd)
• Nickelkatoder i litiumjonbatterier, särskilt i elfordon

4. Mynt och valuta

Nickel eller nickellegering används i stor utsträckning i mynt i en mängd olika länder, på grund av dess långa slitstyrka och motståndskraft mot anlöpning.

5. Katalysatorer

Nickel används som katalysator inom sektorerna för hydrering och kemisk bearbetning.

Nickel i elektroplätering.

Nickel erbjuder följande i pläteringsapplikationer:

• Hårdhet och seghet
• Ökad motståndskraft mot korrosion
• Ytfinish: Fin och slät

Zink-nickel-processen för elektroplätering

Zink elektroplätering av nickel Processen innebär att ett antal kontrollerade steg tillämpas för att ge metallkomponenterna en korrosionsbeständig, enhetlig yta av en zink-nickellegering. Processen kan förenklat beskrivas på följande sätt:

1. Förberedelse och rengöring av ytan

Komponenten rengörs väl för att avlägsna olja, rost, smuts och eventuella tidigare beläggningar. Detta kan ske genom alkalisk avfettning, syrabetning eller elektrorengöring, som en försiktighetsåtgärd för att säkerställa att pläteringen fäster väl.

2. Aktivering

Metallytan aktiveras vanligtvis genom en kort syradoppning för att avlägsna eventuella kvarvarande oxider. Detta gör ytan mjukare och ger en starkare vidhäftning med zink-nickellegeringen.

3. Elektroplätering

Profilen doppas i en elektrolyt som innehåller bakterier med zink- och nickelsalter lösta i sig. Därefter leds en likström igenom och metalljonerna plattas ut på ytan av detaljen. Det vanliga legeringsförhållandet är 85-88 procent zink och 12-15 procent nickel.

4. Sköljning

Efter pläteringen görs en slutlig rengöring med vatten för att avlägsna resterande pläteringslösning och förhindra kontaminering vid efterföljande processer.

5. Passivering

Med korrosionsbeständighet i åtanke görs den mer typiska kromatpassiveringen och en skyddande, ofta utbytbar ytbehandling inkluderas, t.ex. på rostfritt stål finns antingen en svart eller blank kromatfinish.

6. Torkning och inspektion

Den belagda ytan lufttorkas sedan, undersöks visuellt och vanligtvis testas beläggningens tjocklek, vidhäftning och korrosionsbeständighet innan man godkänner att ytan överensstämmer med specifikationen.

Fördelar med konventionell zinkelektroplätering

Förzinkning, eller snarare elektroplätering, är en metod som används i stor utsträckning, men den ger inte ett långsiktigt korrosionsskydd som zink-nickellegeringen gör. Vid elektroplätering av zink deponeras ren metallzink på ytan av ett metallstycke och fungerar som en offerbeläggning. Efter en tid rostar detta lager snarare än metallen under.

Problemet med galvanisering av zink är att denna beläggning börjar förlora egenskaperna för effektiv korrosionsbeständighet under förhållanden med en hög koncentration av salt eller industriella föroreningsprodukter. Omvänt har zink-nickel-elektroplätering en mycket starkare barriär, på grund av nickel som ger hårdhet och motståndskraft mot frätande element.

Dessutom har de delar som behandlats med zink-nickel-elektroplätering minskat väteförsprödningen - en viktig aspekt när man arbetar med höghållfasta stål. Väteförsprödning kan leda till att mekaniska delar går sönder i förtid, vilket bör undvikas så långt det är möjligt av säkerhets- och prestandaskäl.

Olika branscher har ansett att det är ett bättre alternativ att använda galvanisering med zinknickel i motsats till den traditionella galvaniseringen med zink, med tanke på att den förra är hållbar, långvarig och livslång. Med tiden kan flytten minimera underhållskostnaderna och förbättra driftsäkerheten.

Zinkens roll vid elektroplätering

Förvaring eller användning av zink som elektropläteringsmedium är mer eller mindre en universell angelägenhet inom metallbearbetningsbranschen. Zink fungerar som en offeranod, dvs. den genomgår korrosion, i stället för basmetallen. Det är på grund av denna egenskap som produktens värde, dvs. zink i elektroplätering, är mycket användbart för att skydda järnmetaller mot rost.

Nedan följer några av anledningarna till varför tillverkarna fortfarande använder zink, när de talar om användningen av zink vid galvanisering:

• Ekonomiskt förebyggande arbete: Zink är billigt och ger ett bra korrosionsskydd.
• God vidhäftning: Zink är ett bra bindemedel; det är starkt bundet till basmetaller, vilket gör att beläggningen har lång livslängd.
• Mångfald: Vid galvanisering kan zink kombineras med andra metaller för att bilda legeringar som bland annat zink-nickel, zink-järn och zink-kobolt.
• Ett enkelt förfarande: Jämfört med andra metaller är galvanisering med zink ett etablerat förfarande som är ganska lätt att tillämpa.

Effekterna av zink som galvaniseringsmaterial ökar när det legeras med nickel, och en synergistisk effekt uppstår där de två metallerna samverkar för att ge en mer skyddande/hållbar beläggning.

Olika former av teknik vid galvanisering med zink och nickel

1. Alkalisk plätering av zink-nickel

Använder alkaliska bad med zink- och nickeljoner som är bäst lämpade för att belägga de som har komplicerade funktioner. Den har bra inkast, jämn täckning och stressig inåtvändhet. Vanligtvis är finishen matt till halvblank. Temperatur och pH bör också hållas strikt.

2. Zink och galvanisering Nickel

Ger en ljusare och jämnare yta, surt kloridbaserat bad, vilket ger snabbare plätering. Den är lämplig för massproduktion av fästelement och dekorativa delar. Inte så bra på försänkta ställen och beläggningar kan innehålla ökad inre spänning.

3. Plätering av pipa

Underbart att plåta små komponenter en masse som i muttrar, brickor etc. Det är en snabb och konsekvent beläggning av delar i en roterande tunna. Inte slösaktig och framgångsrik, men inte tillämplig på känsliga eller mellanliggande delar.

4. Rackplätering

Monteringen av detaljer på stativen görs för att utföra plätering på ett kontrollerat och exakt sätt. Det är lämpligt när stora, ömtåliga eller geometriskt komplicerade delar måste få en enhetlig tjocklek och ytkvalitet. Arbetsintensivare än tunnplätering.

5. Avancerad metod - pulsplätering

Ger en finare, mindre belastad beläggning av legeringen med hjälp av pulsad elektrisk ström. Ger bättre korrosion och mekaniskt beteende. Specialiserad utrustning är dyrare och lämpar sig för avancerade eller svåra projekt.

Zink-Nickel Färg och utseende

Zink-nickelbeläggningar kan förekomma i en mängd olika färger, vilket sannolikt beror på pläteringsprocessen, nickelinnehållet och efterbehandlingen (passivering). Baslegeringen har en naturligt matt ytbehandling, men de tillgängliga tjänsterna kan förfinas ytterligare så att ytbehandlingen blir skräddarsydd i fråga om funktionalitet och utseende.

Bas Utseende

Obearbetad zink-nickelplätering är vanligtvis grå, beroende på matthetsgraden, till matt silverfärgad till sin natur. Den specifika tonen kan vara mattgrå till halvljus silver, men det beror på hur beläggningsmaterialet beläggs, antingen i alkaliskt eller surt bad.

Efter passivering

Delarna kromatiseras ofta efter elektropläteringssteget. Detta kan också påverka den slutliga färgen och korrosionsbeständigheten.

Sådana vanliga passiverande ytbehandlingar är:

• Klar/Blå: Klar silverfärg eller blåaktig nyans: den vanligaste
• Svart: Det är en mörk svart eller kolfärgad beläggning; den används som visuell kontrast eller militärspecifikationer
• Olive/Greenish-Yellow: Denna färg är inte lika utbredd, men den används ändå för att uppfylla särskilda tekniska eller estetiska krav

Likhet och identicitet

Zink-nickelbeläggningar tenderar att vara jämna och regelbundna när det gäller fin fördelning, särskilt när de levereras genom rackplätering eller pulsplätering. Vid tunnplätering med hög volym kan det finnas mindre tonala skillnader, men de påverkar inte prestandan.

Dekorativ användning

Zink-nickel kan vara både vackert och svart, så länge huvudsyftet är funktionellt, även om de aktiviteter som är beroende av beslagens och fästelementens funktioner, liksom den exponerade mekaniska delen, kan innehålla en subtil metallfinish.

Undersökning av ämnet, Galvanisering av zink med koppar

Även om det inte är lika utbrett som andra kombinationer är galvanisering av zink med koppar en ganska specifik process inom metallbearbetningsbranschen. Metoden innebär att man lägger zink över koppar eller koppar över zink, beroende på vad man vill ha. Normalt beläggs zink med koppar, vilket ger förbättrad ledningsförmåga och vidhäftning.

Metallplätering (galvanisering av zink med koppar) kan användas i vissa elektroniska applikationer och i vissa estetiskt slutliga dekorationer där ljus, glänsande yta krävs. Kopparskiktet förbättrar zinkens vidhäftningsförmåga och zinken ger motståndskraft mot korrosion. Det används också för att förbereda ytor för andra behandlingar, t.ex. vid lödning eller målning.

När det gäller zink är det nödvändigt att komma ihåg att galvanisering av zink med koppar kräver att man kontrollerar badkemin och strömtätheten, eftersom man vid felaktiga inställningar kan observera dålig vidhäftning eller ojämn beläggning. På grund av olikheten i den elektrokemiska potentialen hos zink och koppar är det viktigt att kontrollera ordningen och tjockleken på pläteringen för att undvika galvanisk korrosion.

Även om en galvaniseringsprocess är en nischprocess, understryks galvaniseringsteknikens kapacitet och mångsidighet genom galvanisering av zink med koppar. Det är också ett exempel på hur blandningen av flera metaller kan resultera i förbättrade prestandaegenskaper.

Användningsområden för galvanisering av zink och nickel

Galvanisering med zink och nickel används i många olika branscher där hållbarhet, korrosion och tillförlitlighet är mycket viktigt. Några exempel på vanliga användningsområden är:

• Fordonsindustrin: Används på bromsok, delar av bränslesystem och fästelement.
• Flyg- och rymdindustrin: Passar bra för element som utsätts för tuffa miljöförhållanden.
• Elektronik: Reläer, strömbrytare och andra elektriska kopplingar är skyddade mot oxidation av elektriska stift och kontakter.
• Konstruktion: De används på bultar, muttrar och konstruktionsdelar.
• Försvar och militär: Ytbeläggningar erbjuds enligt extrema MIL-SPEC-standarder.
• I båda dessa branscher används en term som kallas zink-nickel-elektroplätering som bidrar till längre livslängd för delarna och mindre underhåll eller utbyte. Användningen blir alltmer populär även i kostnadsmedvetna branscher på grund av de långsiktiga fördelarna.

Lagstiftning och miljöhänsyn

I takt med att industrin övergår till hållbara och miljövänliga processer har även galvaniseringsprocesserna fått mer uppmärksamhet. Konventionella tekniker för zinkelektroplätering innebär ibland användning av giftiga kemikalier, inklusive cyanider och sexvärt krom, som är riskabla för arbetarnas hälsa och miljön.

Ett alternativ som med större sannolikhet är miljövänligt, särskilt när galvaniseringen utförs med trevärda passiveringssystem, är så kallad zink-nickel-elektroplätering. Dessa system innehåller inga giftiga tungmetaller och följer de globala miljölagarna som RoHS (Restriction of Hazardous Substances) och REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals).

För det andra är avfallshanteringen och återvinningen av kemikalier i dag mycket bättre än för några år sedan, vilket innebär att företagen kan minska sin miljöpåverkan utan att behöva oroa sig för de galvaniserade delarnas prestanda.

Framtida trender inom elektroplätering

Framtiden för galvanisering, särskilt den som kallas zink-nickel-elektroplätering, är mycket ljus. Processens kvalitet och effektivitet kommer sannolikt att förbättras ytterligare genom innovationer inom automation, badkemi och nanoteknik. Andra forskare arbetar också med att ta reda på hur man kan göra galvaniseringsprocessen mer energieffektiv och miljövänlig utan att minska dess prestanda.

Ytbeläggningstekniker kommer också att utvecklas på grund av det ökande behovet av starkare ytskydd inom de växande branscherna för förnybar energi, elfordon och elektronik. Bland dessa bör man i detta avseende nämna zink-nickel-elektroplätering, som är ett mellanting mellan kostnad, prestanda och hållbarhet.

GC Precision Mold: Din idealiska partner för utmärkt zink-nickel-elektroplätering

GC Precision Mold är specialist på galvanisering av zink-nickel av högsta kvalitet och specialiserar sig på leveranser till fordons-, flyg- och industrisektorn. Vi tillverkar högkvalitativa beläggningar med den bästa finishen som har hög korrosionsbeständighet, är mycket hållbara och har en bra finish tack vare vår högkvalitativa utrustning och kvalitetskontroll. När det gäller fina detaljer eller komplicerat arbete med delar ser vår grupp till att vi har noggrannhet och kvalitet vid varje tillfälle. Samarbeta med oss för att få tillförlitlighet, snabba vändningar och exceptionellt enastående kunskap om plätering.

Slutsats

Den alternativa processen att belägga ytan har kommit att kallas zink-nickel-elektroplätering, och detta har visat sig vara en bättre process eftersom den är motståndskraftig mot korrosion, håller längre och följer gällande miljöstandarder. Även om galvanisering på zink än idag kan ses som en effektiv lösning i olika tillämpningar, är fördelarna med legeringen av zink och nickel otvetydiga och enorma.

Zinkens funktion vid galvanisering och komplexiteten i att galvanisera zink med koppar gör det möjligt för tillverkare att få insikt i vilken ytbehandlingsmetod som är lämplig för deras bransch. I takt med att tekniken utvecklas och standarderna höjs kommer användningen av moderna galvaniseringsmetoder, som t.ex. så kallad zink-nickel-elektroplätering, att bli allt vanligare.

Frågor och svar

1. Vad är galvanisering med zink-nickel?

Zink-nickel-elektroplätering består av en korrosionsbeständig beläggning av zink i kombination med nickel i ett förhållande av specifik legeringsstyrka vanligtvis 85-88 procent zink och 12-15 procent nickel. Den ger bättre skydd än standardzinkbeläggning, särskilt under extrema förhållanden som t.ex. användning i fordon eller fartyg.

2. Hur skiljer sig ZN från konventionell galvanisering med zink?

Även om galvanisering med zink ger det nödvändiga korrosionsskyddet, ger galvanisering med zink och nickel ett mycket bättre skydd mot rost, värme och kemisk exponering. Tillsatsen av nickel ökar stabiliteten och livslängden hos den belagda komponenten.

3. Finns det någon metall som lämpar sig för zink-nickelplätering?

Den används oftast på stål, gjutjärn och järnlegeringar. Ytorna ska vara ordentligt förberedda så att det inte blir några problem med vidhäftningen och så att pläteringen blir bra. Beroende på underlaget kan denna process variera något.

4. Vilka industrier har störst nytta av elektroplätering med zink-nickel?

Fordons-, flyg-, militär-, elektronik- och tung maskinindustri är några av de branscher där zink används i form av zink som används vid elektroplätering av fästelement, fästen, kontakter och andra precisionskomponenter. Det kan också användas på de delar som behöver elektroplätering av zink i kopparskick som förbehandling eller skydd.