Kā bezelektroniskā niķeļa pārklājums ir salīdzināms ar cieto hromēšanu sildīšanas plākšņu virsmas aizsardzībai?

Kailas metāla sildīšanas plāksnes virsma ir pakļauta korozijai, nodilumam vai pielipšanai. Bezelektriskais niķelis un cietais hroms ir divas izplatītas pārklājuma alternatīvas, kas rada aizsargājošu un funkcionālu virsmas slāni. Katrai no tām ir savas īpašības, kas ir labāk piemērotas noteiktiem lietojumiem. Inženieriem, kas izvēlas sildīšanas plāksnes pārtikas pārstrādei, ķīmiskajiem reaktoriem, formēšanas iekārtām vai laboratorijas ierīcēm, izpratne par kompromisiem starp bezelektroniskā niķeļa un cietā hroma pārklājumu var nodrošināt, ka izvēlētais pārklājums nodrošinās nepieciešamo kalpošanas laiku un veiktspēju.

Abu apšuvuma tehnoloģiju apskats
Bezelektrisks niķeļa (EN) pārklājums
Bezelektroniskā niķeļa pārklāšana ir autokatalītiskā ķīmiskās pārklāšanas tehnika. Metāla sastāvdaļa ir iegremdēta ūdens šķīdumā, kas satur niķeļa jonus un reducētāju (parasti nātrija hipofosfītu). Niķeļa-fosfora sakausējuma pārklājums uz visām virsmām, kas saskaras ar šķīdumu bez ārējas elektriskās strāvas. Pārklājums ir niķeļa-fosfora sakausējums, parasti 5–12% fosfora (augsta -fosfora EN nodrošina vislabāko izturību pret koroziju).

EN pārklājumu raksturo:

Vienmērīgs biezums - Daļas ģeometrija neietekmē nogulsnēšanās ātrumu. Sarežģītas formas, aklie caurumi, vītnes un iekšējie kanāli ir pārklāti tādā pašā biezumā kā atklātās virsmas. Tas ir liels ieguvums salīdzinājumā ar galvanizāciju.

Izturība pret koroziju - Bezelektroniskajam niķelim ar augstu fosfora saturu (10-12% P) ir lieliska izturība pret hlorīdiem, kodīgiem šķīdumiem un daudzām skābēm. Amorfajam pārklājumam nav graudu robežu un tāpēc nav kanālu kodīgam uzbrukumam.

Cietība — pārklājuma cietība ir aptuveni 50-55 HRC (Rockwell C). Termiskā apstrāde pēc pārklāšanas (parasti 1 stunda pie 400 grādiem) palielina cietību līdz 65-70 HRC, kas ir salīdzināma ar cieto hromu.

Eļļošana — EN ir zems berzes koeficients (0,1–0,15 pret tēraudu, kad tas ir sauss), un tas ir pašeļļojošs, pateicoties gludai, ne{3}}sainošai virsmai.

Cietie hromēti pārklājumi
Cietā hromēšana ir elektroķīmiska tehnika. Metāla sekcija ir izveidota kā katods hromskābes (CrO₃) un sērskābes vannā. Caur šķīdumu tiek izvadīta elektriskā strāva. Šī strāva pazemina hroma jonus, un uz virsmas tiek nogulsnēts elementārā hroma pārklājums. Atšķirībā no bezelektroniskā niķeļa, nogulsnēšanās ātrums ir atkarīgs no strāvas blīvuma, kā rezultātā ārējos stūros ir biezāki pārklājumi un plānāki nogulsnes padziļinājumos.

Dažas no galvenajām cietā hroma pārklājuma iezīmēm ir:

Ārkārtīga cietība - Cietā hroma nogulsnes parasti ir 65–72 HRC kā pārklājums, un tiem nav nepieciešama termiskā apstrāde. Šī cietība nodrošina izcilu izturību pret nodilumu, nobrāzumu un adhezīvu nodilumu.

Zems berzes koeficients - Hromam ir ļoti zems sausā berzes koeficients (0,1–0,15 pret tēraudu), tāpēc tas ir lieliski piemērots slīdēšanai.

Slikta izturība pret koroziju - Hroma slānis ir katodisks pret tēraudu, un tajā ir mikroskopiskas plaisas (iekšējās spriedzes dēļ). Šīs plaisas elektrolītu klātbūtnē pakļauj apakšā esošo tēraudu un izraisa galvanisko koroziju. Cietais hroms nav ieteicams korozijas novēršanai, ja vien zem tā nav niķeļa pārklājuma vai blīvējuma.

Biezuma diapazons - Cietais hroms var tikt uzklāts biezākos slāņos (līdz 0,010 collām / 250 mikroniem) nekā parasts bezelektroniskais niķelis, tāpēc tas ir piemērots nolietotu detaļu atjaunošanai.

Lielas atšķirības sildīšanas plākšņu lietojumos
Bezelektroniskā niķeļa vai cietā hroma izvēle uz sildīšanas plāksnēm ir galvenā plākšņu virsmas apdraudējuma, korozijas vai nodiluma funkcija. Sildīšanas plāksnes var tikt pakļautas kodīgiem ražošanas šķidrumiem, tīrīšanas ķimikālijām vai mitrai atmosfērai. Vai arī tie ir mehāniski noberzti ar bīdāmām daļām, detaļu kontaktu vai instrumentiem.

Izturība pret koroziju
Plākšņu karsēšanai skarbos apstākļos-ķīmiskā apstrāde, pārtikas sanitārija, jūras atmosfērā vai saskarē ar skābiem vai kodīgiem šķīdumiem{1}}noturība pret koroziju ir ļoti svarīga.

Bezelektroniskais niķelis (augsta fosfora saturs) nodrošina izcilu izturību pret koroziju. Pārklājums ir ne-porains, amorfs un ķīmiski inerts. Sāls izsmidzināšanas testā EN ar augstu fosfora saturu iztur sarkanās rūsas veidošanos 500-1,000+ stundas (atkarībā no biezuma un substrāta sagatavošanas). Tas ir izturīgs pret atšķaidītas sērskābes, sālsskābes, kaustiskās sodas un daudzu organisko savienojumu iedarbību.

Cietajam hromam ir zema iedzimta izturība pret koroziju. Mikroplaisu tīkls (10-1000 plaisas uz lineāro centimetru) ļauj korozīviem elektrolītiem sasniegt tērauda pamatni. Kad tērauds sāk rūsēt, augšējais hroma slānis var atslāņoties. Tāpēc cietais hroms reti tiek izmantots kā vienīgais līdzeklis aizsardzībai pret koroziju. Ja ir nepieciešama izturība pret koroziju, tad pirms hroma tiek uzklāta niķeļa apakšplāksne vai hroms tiek noslēgts ar pēcapstrādi.

Praksē situācijās, kurās dominē korozija, bezelektroniskais niķelis ir acīmredzama izvēle. EN pārklājums droši darbosies uz sildīšanas plāksnes pārtikas pārstrādes rūpnīcā, kas katru dienu tiek tīrīta ar hlorētiem vai skābiem dezinfekcijas līdzekļiem. Tajā pašā atmosfērā uz cietas hroma plāksnes, iespējams, dažu nedēļu laikā būs rūsas plankumi.

Cietība un nodilumizturība
Nodilumizturība ir svarīga plākšņu karsēšanai mehāniskā saskarē (piemēram, apsildāmām plāksnēm presformēšanā, laminēšanas presēs vai termiskās blīvēšanas iekārtās).

Cietais hroms ir ļoti izturīgs pret nodilumu. Tā kā pārklājuma cietība ir 70 HRC, tā ir izturīga pret skrāpējumiem, kalšanu un līmes nodilumu. Sildīšanas plāksnes, hromētas, var izturēt atkārtotu slīdošu kontaktu ar polimēru plēvēm, audumu vai metāla instrumentiem bez ievērojamas virsmas degradācijas.

bezelektroniskais niķelis -pārklāts (50-55 HRC) ir mīkstāks nekā cietais hroms. Tomēr EN cietība pēc termiskās apstrādes (400 grādi, 1 stunda) ir 65–70 HRC, kas ir tuvu hromam. Termiski apstrādātajam EN pārklājumam ir laba nodilumizturība, lai gan tā berzes īpašības ir nedaudz atšķirīgas.

Ņemiet vērā, ka EN termiskā apstrāde jāveic pēc pārklājuma un pirms tiek pievienotas temperatūras jutīgas sastāvdaļas (piemēram, iebūvētie sildītāji vai sensori). Ja jums ir samontēta sildīšanas plāksne ar kasetņu sildītājiem, termiskā apstrāde var nebūt pieejama. Dažos gadījumos ar EN

Viena no lielajām bezelektroniskā niķeļa priekšrocībām ir tā viendabīgums. Ja sildīšanas plāksnei ir sarežģītas īpašības (rievas termopāriem, vītņoti montāžas caurumi vai kontūrveida virsmas), EN vienmērīgi pārklāj visus apgabalus. Cietais hroms ir redzams, un tas nogulsnēs plānāks padziļinājumos un biezāks stūros, izraisot nevienmērīgu nodilumu un iespējamu koroziju plānās vietās.

Pārklājums un viendabīgums
Neviens cits apšuvuma process nevar pārklāt sarežģītas ģeometrijas, kā arī bezelektrisko niķeli. Ķīmiskās pārklāšanas procedūra saglabā vienādu pārklājuma biezumu uz visām samitrinātajām virsmām. Tas ir ļoti noderīgi, lai apsildītu plāksnes ar:

Izurbti caurumi sensoru vai kārtridžu sildītājiem

Šķidruma cirkulācijas mehāniskie kanāli

Vītņoti caurumi aparatūras montāžai

Virsmas ar rakstiem vai tekstūru

Tā kā cietāks hroms ir elektrolītisks process, ir nepieciešams sarežģīts stiprinājums un papildu anodi, lai nodrošinātu vienmērīgu pārklājumu jebko, izņemot visvienkāršāko formu. Stūriem un malām veidojas biezākas nogulsnes ("suņa kaula" izskats), savukārt dziļos caurumos vai padziļinājumos var būt maz pārklājuma vai vispār nav pārklājuma. Bezelektroniskais niķelis nodrošina labāku pārklājumu nekā vairums apkures plākšņu un atrisina korozijas problēmu no nepārklātām vietām.

Eļļošanas un nepiedeguma{0}}īpašības
Abi pārklājumi nodrošina minimālu berzi, lai gan pastāv atšķirības:

Bezelektriskais niķelis nodrošina gludu, žulti izturīgu virsmu, kas attur daudzu materiālu pielipšanu. Jo īpaši EN ar augstu fosfora saturu ir stiklveida struktūra, kas novērš polimēru, pārtikas atlieku un ķīmisko nogulšņu saķeri.

Vēl viena cietā hroma īpašība ir tā zemā berze, un to parasti izmanto veidnēs un presformās, lai novērstu veidņu daļu pielipšanu.

Bezelektroniskais niķelis bieži tiek izmantots pārtikā un farmācijā, jo tas nav-toksisks un tajā nav sešvērtīgā hroma, kas ir bīstama ķīmiska viela. Cietajā hromēšanā tiek izmantotas bīstamas Cr(VI) vannas, un pārklājums var radīt bažas par hroma izdalīšanos nodiluma laikā.

Bezelektrisks niķelis pret cieto hromu (salīdzināšanas tabula) sildīšanas plāksnēm
Bezelektrisks niķelis (ar augstu fosfora saturu) cietais hroms
Uzklāšanas metode Auto{0}}katalītiskā (ķīmiska) Elektrolītiskā (elektriskā strāva)
Pārklājuma viendabīgums Lielisks - vienāds biezums uz visām virsmām Slikts - biezāks malās/stūros, plānāks padziļinājumos
Tipisks biezuma diapazons: 0,0005–0,010 collas (12–250 µm) 0,001–0,003 collas (25–75 µm)
Cietība, HRC ar pārklājumu 50–55 65–72
Termiski apstrādāta cietība (HRC) 65–70 (pēc 400 grādiem /1h) Nav piemērota (termiskā apstrāde iznīcina hromu)
Izturība pret koroziju (sāls aerosols) Lieliska (500–1000+ stundas līdz sarkanai rūsai) Slikta (parasti < 100 stundas bez apakšējās plāksnes)
Izturība pret hlorīdiem No labas līdz izcilai (augsta -P EN) Slikta (mikroplaisas rada substrāta bedrītes)
Izturība pret kodīgiem šķīdumiem Labi Godīgi
Berzes koeficients (sausā veidā uz tērauda) 0,10 – 0.15 0.10 – 0,15
Maksimālā apkalpošanas temperatūra ~400 grādi (cietība pazeminās virs) ~400 grādi (sākas oksidēšana)
Toksicitāte / bažas par vidi Mērens (niķeļa sāļi, bet bez Cr(VI)) Augsts (kancerogēns sešvērtīgais hroms)
Relatīvie izdevumi (uz platības vienību) Vidēji līdz lieli (atkarībā no fosfora satura) Zemi līdz vidēji (lai gan atkritumu apstrāde palielina izdevumus)
Tipiski sildīšanas plākšņu pielietojumi Formēšanas plāksnes, augstas{0}}nodiluma virsmas, metāla formēšanas presformas, bīdāmās saskares zonas Ķīmiskie reaktori, pārtikas pārstrāde, pusvadītāju iekārtas, jūras vide
lietojumprogrammas-konkrēti ieteikumi.
Kur bez elektrības mirdz niķelis
Apsildāmām plāksnēm ir ieteicams izmantot bezelektrisku niķeļa pārklājumu, ja galvenie apsvērumi ir izturība pret koroziju un vienmērīgs pārklājums. Īpašas situācijas ietver:

Ķīmiskās apstrādes sildīšanas plāksnes - Skābju, sārmu vai organisko šķīdinātāju iedarbība. Visaugstākā aizsardzība pret koroziju tika iegūta 10–12% P augsta -fosfora EN.

Pārtikas un farmācijas aprīkojums — EN atbilst FDA prasībām (ja tas ir pareizi ražots) un ir izturīgs pret mazgāšanas līdzekļiem. Tas novērš sešvērtīgā hroma toksicitātes problēmas.

Jūras un piekrastes iekārtas Neaizsargāts tērauds vai slikti pārklāts hroms ātri sarūsēs no sāls izsmidzināšanas un mitruma. LV nodrošina ilgstošu-aizsardzību.

Apsildāmo plākšņu sarežģītās ģeometrijas EN pārklājums ir vienāds uz apstrādātiem kanāliem, aklo caurumiem un vītņotiem elementiem, lai nodrošinātu visu virsmu aizsardzību.

Pusvadītāju un tīro telpu lietojumi - EN ir bez-daļiņām un ir izturīgs pret ķīmiskiem uzbrukumiem no procesa gāzēm un tīrīšanas šķīdumiem.

Apstākļos, kuros dominē korozija{0}}, vēlamā izvēle ir bezelektroniskais niķelis.

Kad cietais Chrome ir pareizā izvēle
Ja vissvarīgākās prasības ir nodilumizturība un virsmas cietība, izvēles process ir cietā hromēšana. Piemēri:

Kompresijas formēšanas plāksnes Pastāvīga saskare ar abrazīviem veidņu savienojumiem vai šķiedru pastiprinātiem materiāliem prasa vislabāko nodilumizturību.

Preses plākšņu laminēšana - Nobrāzums notiek, slīdošām materiāla loksnēm berzējot pret plāksnes virsmu. Cietais hroms var pagarināt plākšņu kalpošanas laiku.

Siltuma blīvēšanas stieņi - Tiem jābūt ar stingru, zemas berzes virsmu, lai tie pastāvīgi saskartos ar iepakojuma plēvēm un būtu pakļauti mehāniskam spiedienam.

Nolietotu sildplākšņu atjaunošana - Cieto hromu var pārklāt daudz biezāk (0,005–0,010 collas), lai atjaunotu izmērus pirms galīgās slīpēšanas.

Cietais hroms ir lieliska izvēle{0}}situācijās, kurās dominē nodilums. Ja tas pats pielietojums papildus ietver hlorīdus vai augstu mitruma līmeni, ieteicams izmantot niķeļa apakšējo plāksni, lai izvairītos no korozijas mikroplaisu vietās.

Hibrīdās metodes
Dažos prasīgos lietojumos ir nepieciešama gan izturība pret koroziju, gan nodilumizturība. Populārs hibrīds ir bezelektroniskā niķeļa apakšplāksne (0,0005–0,001 collas) uz plānas cieta hroma pārklājuma (0,0002–0,0005 collas). EN nodrošina aizsardzību pret koroziju un noblīvē tērauda pamatni, un hroms nodrošina cieto zemas-berzes virsmu galā. Alternatīvi, termiski apstrādāts bezelektroniskais niķelis vien nodrošina cietību, kas ir tuvu hromam ar ļoti labu izturību pret koroziju, un tā ir vēlamā viena pārklājuma alternatīva.

Praktiski apsvērumi apkures plākšņu izgatavošanai
Izvēloties sildīšanas plāksnes apšuvumu, jāņem vērā vairāki praktiski jautājumi:

Ūdeņraža trauslums - Ūdeņradi var ievadīt augstas stiprības tērauda substrātos (piemēram, rūdītā instrumentu tēraudā), izmantojot gan EN, gan cietā hroma procesu. Pēc pārklāšanas, lai izvadītu ūdeņradi un novērstu trausluma plaisāšanu, tas prasa vairākas stundas cepšanas 190 grādu temperatūrā.

Temperatūras ietekme Bezelektroniskā niķeļa cietības maksimums ir 400 grādi, bet to var mīkstināt augstākā temperatūrā. Esiet piesardzīgs, sildot plāksnes līdz temperatūrai virs 350 grādiem. Cietais hroms ir ciets līdz aptuveni 400C. Papildus tam tas oksidējas.

Biezums un siltumvadītspēja - Apšuvums palielina siltuma pretestību 0,002 collu (50 µm) EN pārklājuma siltumvadītspēja ir mazāka par 1% no tukša tērauda siltumvadītspējas, un lielākajai daļai sildīšanas plākšņu tā ir nenozīmīga. Hromam ir sliktāka siltuma vadītspēja nekā niķelim, tomēr atšķirība ir neliela.

Virsmas sagatavošana – abām procedūrām jābūt labi notīrītām un aktivizētām. Pamatnei jābūt attīrītai no eļļām, oksīdiem un svešķermeņiem EN. Cietajam hromam daļa bieži tiek iegravēta -apgrieztā veidā, lai aktivizētu virsmu. Tas var ietekmēt izmēru pielaides.

Jāņem vērā, ka bezelektronisko niķeli var izmantot plašākam substrāta materiālu klāstam nekā cietajam hromam. EN plāksnēs alumīniju, varu, nerūsējošo tēraudu un pat materiālus, kas nav -vadoši (pēc pareizas aktivizēšanas). Cietajam hromam ir nepieciešama vadoša virsma, un to parasti izmanto tikai tēraudā, nerūsējošā tērauda vai vara sakausējumos.

Ekonomiskie un vides apsvērumi
Bezelektriskais niķelis un cietais hroms nav vienkāršs cenu salīdzinājums. Cietais hroms ir lētāks ķīmisko vielu un enerģijas izmaksu ziņā uz biezuma vienību, bet sešvērtīgā hroma atkritumu apglabāšana ir dārga un stingri regulēta. Cietā hromēšana vairākās valstīs (ES, Kalifornijā, Ķīnā) tiek ierobežota vai pakāpeniski pārtraukta tās kancerogēno Cr(VI) emisiju un notekūdeņu dēļ. Bezelektroniskais niķelis ir ķīmiski dārgāks, taču ar mazāku normatīvo slodzi un kopumā videi pieņemams.

Sildīšanas plāksnēm, kurām ir jāatbilst vides prasībām (piemēram, RoHS, REACH vai ierobežojumi saskarei ar pārtiku), bieži vien vienīgais veids ir izmantot bezelektrisko niķeli.

Abstrakts
Bezelektroniskā niķeļa vai cietā hroma pārklājuma izvēle apsildes plākšņu virsmu aizsardzībai ir atkarīga no dominējošā ekspluatācijā sagaidāmā atteices mehānisma. Bezelektroniskais niķelis nodrošina vislabāko izturību pret koroziju un pārklājuma konsistenci ķīmiskai apstrādei, kulinārijas iekārtām, jūras videi un sarežģītas ģeometrijas plāksnēm. Cietajam hromam ir lieliska cietība un nodilumizturība, tāpēc tas ir piemērots lietojumiem ar augstu nodilumu, piemēram, formēšanas plāksnēm, laminēšanas presēm un bīdāmām kontaktvirsmām.

Lielākajai daļai vispārējas nozīmes sildīšanas plākšņu, kur gan korozija, gan nodilums ir mērens, termiski apstrādāts bezelektroniskais niķelis nodrošina pievilcīgu līdzsvaru: cietība tuvojas hromam, lieliska aizsardzība pret koroziju, vienmērīgs pārklājums un vides atbilstība. Ja galvenais iemesls ir liels nobrāzums, cietais hroms (virs niķeļa apakšplāksnes, ja arī korozija ir problēma) joprojām ir iespējama izvēle. Izvēlieties pārklājumu, pamatojoties uz sildīšanas plāksnes dominējošo atteices režīmu, koroziju vai nodilumu, lai ļautu aizsargpārklājumam pagarināt kalpošanas laiku un saglabāt procesa integritāti.