Kako se elektrobeznikliranje može usporediti s tvrdim hromiranim za zaštitu površine grijaće ploče?

Ogoljena metalna površina grijaće ploče podložna je koroziji, habanju ili lijepljenju. Bezelektrični nikl i tvrdi hrom su dvije uobičajene alternative za oplate koje stvaraju zaštitni i funkcionalni površinski sloj. Svaki od njih ima svoje kvalitete, pogodniji za određene namjene. Za inženjere koji biraju ploče za grijanje za preradu hrane, hemijske reaktore, opremu za kalupljenje ili laboratorijske uređaje, razumijevanje kompromisa između elektroniklanog nikla i tvrdog kromiranja može osigurati da će odabrani premaz pružiti potreban vijek trajanja i performanse.

Pregled dviju tehnologija platinga
Bezelektrični nikl (EN) Plating
Bezelektrično niklovanje je tehnika autokatalitičkog hemijskog taloženja. Metalna komponenta je potopljena u vodeni rastvor koji sadrži ione nikla i redukciono sredstvo (obično natrijum hipofosfit). Pokrivanje legure nikla-fosfora na svim površinama u kontaktu sa rastvorom bez eksterne električne struje. Premaz je legura nikla-fosfora, obično 5-12% fosfora (visoki-fosfor EN daje najbolju otpornost na koroziju).

EN oplatu karakteriše:

Ujednačena debljina - Geometrija dijela ne utiče na brzinu taloženja. Složeni oblici, slijepe rupe, navoji i unutrašnji kanali premazani su istom debljinom kao i izložene površine. Ovo je velika prednost u odnosu na galvanizaciju.

Otpornost na koroziju - Bezelektrični nikl sa visokim sadržajem fosfora (10-12% P) ima odličnu otpornost na hloride, kaustične rastvore i mnoge kiseline. Amorfni omotač nema granice zrna i stoga nema kanala za korozivni napad.

Tvrdoća – Tvrdoća prevlake je oko 50-55 HRC (Rockwell C). Termička obrada nakon nanošenja (1 sat na 400 stepeni je uobičajeno) povećava tvrdoću na 65-70 HRC, što je uporedivo sa tvrdim hromom.

Podmazivanje – EN ima nizak koeficijent trenja (0,1–0,15 prema čeliku kada je suv) i samo-podmazuje se zbog svoje glatke površine koja se ne-grize.

Hard Chrome Platings
Tvrdo hromiranje je elektrohemijska tehnika. Metalna sekcija se stvara kao katoda u kadi hromne kiseline (CrO₃) i sumporne kiseline. Kroz rastvor se propušta električna struja. Ova struja snižava ione hroma, a na površini se taloži sloj elementarnog hroma. Za razliku od nikla bez elektronike, brzina taloženja ovisi o gustoći struje, što rezultira debljim premazima na vanjskim uglovima i tanjim naslagama u udubljenjima.

Neke od glavnih karakteristika tvrdog hromiranja su:

Ekstremna tvrdoća - Naslage tvrdog hroma su tipično 65–72 HRC kao što su obložene i ne zahtijevaju toplinsku obradu. Ova tvrdoća daje odličnu otpornost na habanje, nagrizanje i habanje ljepila.

Nizak koeficijent trenja - Chrome ima vrlo nizak koeficijent trenja na suho (0,1-0,15 prema čeliku) što ga čini savršenim za klizne aplikacije.

Loša otpornost na koroziju - Sloj hroma je katodan čeliku i ima mikroskopske pukotine (zbog unutrašnjih napetosti). Ove pukotine otkrivaju osnovni čelik u prisustvu elektrolita i izazivaju galvansku koroziju. Tvrdi hrom se ne preporučuje za prevenciju korozije osim ako ne postoji osnovni premaz nikla ili brtva.

Opseg debljine - Tvrdi hrom se može deponovati u debljim slojevima (do 0,010 inča / 250 mikrona) od običnog nikla bez elektronike, što ga čini pogodnim za rekonstrukciju istrošenih delova.

Velika razlika za primjenu grijaćih ploča
Izbor nikla ili tvrdog hroma bez elektronike na grejnim pločama je funkcija glavnih opasnosti za površinu ploče, korozije ili habanja. Grejne ploče mogu biti izložene kaustičnim proizvodnim tečnostima, hemikalijama za čišćenje ili vlažnoj atmosferi. Ili su mehanički abradirani kliznim dijelovima, kontaktom dijelova ili alatom.

Otpornost na koroziju
Za grijanje ploča u teškim okruženjima-hemijska obrada, sanitacija hrane, morska atmosfera ili u kontaktu sa kiselim ili kaustičnim otopinama-otpornost na koroziju je ključna.

Bezelektrični nikl (visoki fosfor) nudi izuzetnu otpornost na koroziju. Premaz je ne-porozan, amorfan i hemijski inertan. U ispitivanju slanog spreja, EN sa visokim sadržajem fosfora otporan je na stvaranje crvene rđe 500-1,000+ sati (u zavisnosti od debljine i pripreme podloge). Otporan je na napade razblažene sumporne kiseline, hlorovodonične kiseline, kaustične sode i mnogih organskih jedinjenja.

Tvrdi hrom ima nisku urođenu otpornost na koroziju. Mreža mikropukotina (10-1000 pukotina po linearnom centimetru) dozvoljava korozivnim elektrolitima da dođu do čelične podloge. Kada čelik počne da rđa, gornji sloj hroma može se ljuštiti. Stoga se tvrdi hrom rijetko koristi kao jedino sredstvo za zaštitu od korozije. Ako je potrebna otpornost na koroziju, tada se prije hromiranja stavlja podloga od nikla, ili se hrom naknadno zaptiva.

U praksi, za situacije u kojima dominira korozija, nikl bez elektronike je očigledan izbor. EN oplata će pouzdano funkcionisati na grejnoj ploči u fabrici za preradu hrane koja se svakodnevno čisti hlorisanim ili kiselim sredstvima za dezinfekciju. Ista atmosfera na tvrdoj hromiranoj ploči vjerovatno bi imala mrlje od rđe u roku od nekoliko sedmica.

Tvrdoća i otpornost na habanje
Otpornost na habanje je važna za zagrijavanje ploča pod mehaničkim kontaktom (na primjer zagrijane ploče u kompresijskom oblikovanju, presa za laminiranje ili oprema za toplinsko zaptivanje).

Tvrdi hrom je vrlo otporan na habanje. Tvrdoća obložene ploče je 70 HRC i otporna je na grebanje, izrezivanje i habanje ljepila. Grijaće ploče, hromirane, mogu izdržati ponovljeni klizni kontakt sa polimernim filmovima, tkaninom ili metalnim alatima bez značajne degradacije površine.

bezelektrični nikl kao-posvučen (50-55 HRC) je mekši od tvrdog hroma. Međutim, EN tvrdoća nakon termičke obrade (400 stepeni, 1 sat) je 65–70 HRC, što je blisko hromu. Termički obrađen EN premaz ima dobru otpornost na habanje, iako je njegovo ponašanje trenja malo drugačije.

Imajte na umu da se termička obrada EN mora obaviti nakon oblaganja i prije nego što se pričvrste bilo koje temperaturno osjetljive komponente (npr. ugrađeni grijači ili senzori). Ako imate montiranu grijaću ploču s uključenim grijačima uloška, ​​toplinska obrada možda neće biti dostupna. U nekim okolnostima, -prevučena EN tvrdoća možda neće biti dovoljna za upotrebu sa velikim-habanjem.

Jedna od velikih prednosti nikla bez elektronike je njegova homogenost. Ako grijaća ploča sadrži složene karakteristike (žljebove za termoelemente, navojne montažne rupe ili konturirane površine), EN će ravnomjerno premazati sve regije. Tvrdi hrom je vidljiv i tanji će se taložiti u udubljenjima i deblji na uglovima, što dovodi do neravnomjernog trošenja i moguće korozije na tankim dijelovima.

Pokrivenost i uniformnost
Nijedan drugi proces pozajmljivanja ne može obložiti komplikovane geometrije kao ni nikl bez elektronike. Postupkom hemijskog taloženja održava se ista debljina premaza na svim vlažnim površinama. Ovo je vrlo korisno za grijanje ploča sa:

Izbušene rupe za senzorske ili kertridžne grejače

Mašinski obrađeni kanali za cirkulaciju fluida

Rupe s navojem za montažu hardvera

Površine s uzorcima ili teksturom

Budući da je tvrđi hrom elektrolitički proces, potrebno je razrađeno pričvršćivanje i dodatne anode kako bi se osigurala dosljedna pokrivenost bilo čega osim najjednostavnijeg oblika. Uglovi i ivice dobijaju deblje naslage (izgled "pseće-kosti"), dok duboke rupe ili udubljenja mogu dobiti malo ili nimalo oplate. Bezelektrični nikl daje bolju pokrivenost od većine dizajna grijaćih ploča i rješava problem korozije iz nepokrivenih područja.

Podmazivanje i karakteristike{0}}ne prianjanja
Oba premaza pružaju minimalno trenje, iako postoje razlike:

Bezelektrični nikl daje glatku površinu otpornu na žuč koja obeshrabruje prianjanje mnogih materijala. Konkretno, EN sa visokim sadržajem fosfora ima staklastu strukturu koja sprečava prianjanje polimera, ostataka hrane i hemijskih naslaga.

Još jedno svojstvo tvrdog hroma je njegovo nisko trenje i obično se koristi u kalupima i kalupima kako bi se spriječilo lijepljenje oblikovanih dijelova.

Bezelektrični nikl je često izbor u prehrambenoj i farmaceutskoj primjeni zbog svoje ne-toksične prirode i nedostatka heksavalentnog hroma, opasne hemikalije. Tvrdo hromiranje koristi opasne Cr(VI) kupke i premaz može predstavljati zabrinutost zbog oslobađanja hroma tokom habanja.

Bezelektrični nikl naspram tvrdog hroma (tabela za poređenje) za grijaće ploče
Bezelektrični nikl (visoki fosfor) tvrdi hrom
Metoda taloženja Auto-katalitička (hemijska) Elektrolitička (električna struja)
Ujednačenost premaza Odlična - ista debljina na svim površinama Loša - deblja na rubovima/uglovima, tanja u udubljenjima
Tipični raspon debljine 0,0005 – 0,010 in (12 – 250 µm) 0,001 – 0,003 in (25 – 75 µm)
Tvrdoća, HRC kao platno 50 – 55 65 – 72
Termički-Tvrdoća obrađena (HRC) 65 – 70 (nakon 400 stepeni/1h) Nije prikladno (toplinska obrada uništava hrom)
Otpornost na koroziju (slani sprej) Odlična (500 – 1000+ sati do crvene rđe) Loša (obično < 100 sati bez donje ploče)
Otpornost na hloride Dobra do izvanredna (visoka-P EN) Loša (mikropukotine stvaraju rupe na podlozi)
Otpornost na kaustične otopine GoodFair
Koeficijent trenja (suvo na čeliku) 0,10 – 0.15 0.10 – 0,15
Maksimalna radna temperatura ~400 stepeni (tvrdoća opada iznad) ~400 stepeni (oksidacija počinje)
Toksičnost / zabrinutost za životnu sredinu Umjerena (soli nikla, ali bez Cr(VI)) Visoka (kancerogeni heksavalentni hrom)
Relativni troškovi (po jedinici površine) Umjereni do visoki (ovisno o sadržaju fosfora) Niski do umjereni (iako tretman otpada povećava troškove)
Tipične primjene grijaćih ploča Ploče za kalupljenje, površine visokog-habanja, kalupi za oblikovanje metala, klizna kontaktna područja Hemijski reaktori, prerada hrane, poluprovodnička oprema, pomorsko okruženje
preporuke za{0}}specifične aplikacije.
Gdje sija bezelektrični nikl
Bezelektrično niklovanje se preporučuje za grejne ploče kada su otpornost na koroziju i ravnomerno pokrivanje glavni faktori. Specifične situacije uključuju:

Hemijska obrada grijaćih ploča - Izlaganje kiselinama, alkalijama ili organskim rastvaračima. Najveća zaštita od korozije postignuta je za 10–12% P visokog{4}}fosfora EN.

Prehrambena i farmaceutska oprema – EN je usklađena sa FDA (kada je ispravno proizvedena) i otporna na deterdžente. Izbjegava probleme toksičnosti sa heksavalentnim hromom.

Pomorske i obalne instalacije Nezaštićeni čelik ili loše presvučeni krom brzo će zarđati od slanog spreja i vlage. EN pruža dugotrajnu-zaštitu.

Kompleksne geometrije grijaćih ploča EN pokrivenost je ujednačena na obrađenim kanalima, slijepim rupama i elementima s navojem kako bi se osiguralo da su sve površine zaštićene.

Poluprovodničke aplikacije i aplikacije za čiste prostorije - EN je bez-čestica i otporan je na hemijske napade procesnih gasova i rastvora za čišćenje.

U uslovima{0}}u kojima dominira korozija, nikl bez elektronike je poželjan izbor.

Kada je Hard Chrome pravi izbor
Kada su najvažniji zahtjevi otpornost na habanje i površinska tvrdoća, proces izbora je tvrdi hrom. Primjeri su:

Kompresijske ploče za kalupljenje Stalni kontakt sa abrazivnim smjesama kalupa ili materijalima ojačanim vlaknima zahtijeva najbolju otpornost na habanje.

Presne ploče za laminiranje - Abrazija se dešava kada se klizni listovi materijala trljaju o površinu ploče. Tvrdi hrom može produžiti vijek trajanja ploča.

Šipke za toplinsko brtvljenje - Moraju imati čvrstu površinu niskog trenja za stalan kontakt sa ambalažnim filmom i izložene mehaničkom pritisku.

Obnova istrošenih grijaćih ploča - Tvrdi hrom se može premazati mnogo debljim (0,005 do 0,010 in.) kako bi se vratile dimenzije prije konačnog brušenja.

Tvrdi hrom je odličan izbor za situacije{0}}u kojima dominira habanje. Ako ista primjena dodatno uključuje kloride ili visoku vlažnost, preporučuje se podloga od nikla kako bi se izbjegla korozija na mikropukotinama.

Hybrid Methods
U nekim zahtjevnim primjenama neophodna je i otpornost na koroziju i otpornost na habanje. Popularni hibrid je podloga od nikla bez elektronike (0,0005–0,001 in) preko tankog tvrdog hromiranog gornjeg premaza (0,0002–0,0005 in). EN pruža zaštitu od korozije i zaptiva čeličnu podlogu, a hrom daje tvrdu površinu sa malim -korozijom na kraju. Alternativno, samo termički obrađeni nikl bez elektronike daje tvrdoću blisku hromu sa vrlo dobrom otpornošću na koroziju i poželjna je alternativa za jedan sloj.

Praktična razmatranja za izradu grijaćih ploča
Prilikom odabira ploče za grijanje potrebno je uzeti u obzir nekoliko praktičnih pitanja:

Vodonično krtljenje - Vodonik se može uvesti u čelične podloge visoke čvrstoće (npr. kaljeni alatni čelik) putem EN i procesa tvrdog hroma. Potrebno je nekoliko sati pečenja na 190 stepeni nakon oblaganja da bi se ispustio vodonik i sprečilo pucanje zbog krtosti.

Uticaj temperature Bezelektrični nikl ima vrhunac tvrdoće na 400 stepeni, ali može biti omekšan na višim temperaturama. Budite oprezni sa grejnim pločama do temperatura iznad 350 stepeni. Tvrdi hrom je tvrd do oko 400C. Osim toga, oksidira.

Debljina i toplotna provodljivost - Prevlaka dodaje toplotnu otpornost. Toplotna provodljivost EN premaza od 0,002 inča (50 µm) manja je od 1% one golog čelika i zanemariva je za većinu grejnih ploča. Hrom ima lošiju toplotnu provodljivost od nikla, međutim razlika je mala.

Priprema površine – Oba postupka moraju biti dobro očišćena i aktivirana. Podloga mora biti bez ulja, oksida i stranih materija za EN. Za tvrdi hrom, dio se često obrnuto-urezuje kako bi se površina aktivirala. To može utjecati na tolerancije dimenzija.

Treba napomenuti da se nikl bez elektronike može nanositi na širi spektar materijala podloge od tvrdog hroma. EN ploče od aluminijuma, bakra, nerđajućeg čelika, pa čak i od neprovodnih materijala (nakon odgovarajuće aktivacije). Tvrdi hrom zahtijeva vodljivu površinu i općenito je ograničen na čelik, nehrđajući čelik ili legure bakra.

Ekonomska i ekološka razmatranja
Bezelektrični nikl u odnosu na tvrdi hrom nije jednostavno poređenje cijena. Tvrdi hrom je jeftiniji u hemijskim i energetskim troškovima po jedinici debljine, ali odlaganje otpada heksavalentnog hroma je skupo i visoko regulisano. Tvrdi hrom se ograničava ili postepeno ukida u nekoliko zemalja (EU, Kalifornija, Kina) zbog kancerogenih emisija Cr(VI) i otpadnih voda. Bezelektrični nikl je hemijski skuplji, ali ima niže regulatorno opterećenje i općenito je ekološki prihvatljiv.

Za ploče za grijanje koje moraju biti u skladu sa zahtjevima zaštite okoliša (npr. RoHS, REACH ili ograničenja u kontaktu s hranom), nikl bez elektronike je često jedini način.

Abstract
Izbor bezelektronikalnog ili tvrdog hromiranja za zaštitu površina grejnih ploča zavisi od dominantnog mehanizma kvara koji se očekuje u radu. Bezelektrični nikl pruža najbolju otpornost na koroziju i konzistenciju premaza za hemijsku obradu, kulinarsku opremu, morska okruženja i ploče složene geometrije. Tvrdi hrom ima odličnu tvrdoću i otpornost na habanje i stoga je prikladan za aplikacije sa visokim habanjem, kao što su kalupne ploče, prese za laminiranje i klizne kontaktne površine.

Za većinu ploča za grijanje opće namjene kod kojih su korozija i trošenje umjereni, termički obrađeni nikl bez elektronike pruža atraktivan balans: tvrdoću približnu onoj hroma, odličnu zaštitu od korozije, jednoliku oblogu i ekološku usklađenost. Ako je glavna briga visoka abrazija, tvrdi hrom (preko niklovane podloge ako je i korozija problem) je i dalje mogući izbor. Odaberite oblogu na osnovu dominantnog načina kvara grijaće ploče, korozije ili habanja, kako biste omogućili zaštitnom premazu da produži vijek trajanja i očuva integritet procesa.