O plată de presare care vede uzura constantă de alunecare din partea pieselor polimerice abrazive are nevoie de o suprafață de lucru dură și durabilă. Sunt utilizate două placari industriale obișnuite: nichel electroless, un aliaj uniform, depus chimic, și crom dur, un metal strălucitor, galvanizat. Ambele pot fi lustruite până la un finisaj în oglindă, dar structurile lor interne, duritatea și rezistența lor la curgerea lentă a coroziunii sunt fundamental diferite. Alegerea dintre ele este o bătălie a durității pure și fragile împotriva unei îmbrățișări mai moale, dar mai protectoare din punct de vedere chimic. Înțelegereanichel electroless vs duritatea platanelor de crom durcomparația este esențială pentru selectarea tratamentului corect de suprafață pentru fiabilitatea platanului pe termen lung.
Placare cu crom dur: duritate pură, fragilă
Cât de dur este aplicat Chrome
Cromul dur este aplicat printr-un proces de galvanizare. Platoul este scufundat într-o baie care conține trioxid de crom (crom hexavalent) și un acid puternic, iar un curent electric reduce ionii de crom la crom metalic la suprafață. Depozitul rezultat este crom pur, cristalin. Grosimea tipică a placajului cu crom dur variază de la 0,01 mm la 0,1 mm (0,0004–0,004 in), în funcție de cerințele de uzură.
Duritate și rezistență la uzură
Cromul dur oferă o duritate Vickers de peste 700 HV, ceea ce se traduce la aproximativ 70 Rockwell C (HRC). Această duritate foarte mare oferă o rezistență excelentă la uzură la frecare redusă împotriva compușilor polimerici abrazivi, materiale plastice umplute și piesele metalice. Suprafața poate fi șlefuită și lustruită până la un finisaj în oglindă cu un coeficient de frecare foarte scăzut. Cu toate acestea, cromul dur este fragil și are o rețea caracteristică de micro-fisuri care se formează în mod natural în timpul procesului de placare. Aceste fisuri nu afectează rezistența la uzură în condiții curate și uscate, dar oferă căi pentru agenții corozivi-cum ar fi umiditatea, acizii sau solvenții de curățare-pentru a ajunge la baza de oțel de bază. Odată ce coroziunea începe la o fisură, stratul de crom se poate ridica sau se poate spăla.
Placare cu nichel-fosfor: un strat uniform, tratabil termic
Cum este aplicat nichelul electroless
Nichelul electroless (EN) este un aliaj de nichel-fosfor depus printr-un proces de reducere chimică fără utilizarea unui curent electric extern. Platoul este scufundat într-o soluție apoasă care conține ioni de nichel și un agent reducător (de obicei hipofosfit de sodiu). Reacția de reducere are loc uniform pe toate suprafețele umede, depunând un aliaj de nichel-fosfor. Un avantaj cheie al EN este că placa fiecare suprafață-în găuri, în jurul marginilor și în adâncituri oarbe-cu o grosime perfect uniformă. Nu sunt necesare câmpuri electrice sau forme complexe de anod. Grosimea tipică de placare EN este de 0,025 mm până la 0,075 mm (0,001–0,003 in), deși sunt posibile depuneri mai groase.
Duritate și tratament termic așa cum sunt placate
Așa cum este placat, nichelul electroless are o duritate de aproximativ 500 HV, adică aproximativ 50 HRC. Acesta este semnificativ mai mic decât hard chrome-ul 70 HRC. Cu toate acestea, un simplu tratament termic post-placă la 400 de grade (750 de grade F) timp de o oră precipită particule de fosfură de nichel dur (Ni₃P) în întreaga matrice de nichel amorf. Această întărire prin precipitare crește duritatea la 700 HV (70 HRC)-echivalent cu cromul dur. Spre deosebire de cromul dur, stratul EN tratat termic este o barieră continuă, neporoasă, împotriva coroziunii. Nu conține micro-fisuri, iar matricea de nichel-fosfor este mult mai puțin fragilă decât cromul pur. Pentru o plată care vede atât uzură de alunecare, cât și vapori corozivi (de exemplu, de la degradarea polimerului fierbinte sau agenți de curățare), nichelul fără electroși tratat termic este adesea alegerea superioară, universală.
Cromul dur este un scut fragil, dur ca un diamant; Nichelul electroless este o piele dură, rezistentă la coroziune, care poate fi întărită la aceeași claritate cu un simplu ciclu de cuptor.
Comparație cap la cap: proprietăți cheie
| Proprietate | Hard Chrome | Nichel fără electricitate (tratat termic) |
|---|---|---|
| Duritate (așa cum este aplicată) | 70 HRC | 50 HRC |
| Duritate (după tratament termic) | Nu se aplică (casabil în toate statele) | 70 HRC |
| Microstructură | Cristalin cu micro-fisuri | Amorf cu particule Ni₃P dispersate, fără fisuri |
| Rezistenta la coroziune | Slab (fisurile expun oțelul de bază) | Excelent (barieră continuă) |
| Puterea de aruncare (uniformitate) | Slab (acumularea marginilor, adâncituri neplacate) | Excelent (perfect uniform) |
| Grosimea maxima practica | 0,1 mm | 0,075 mm (poate fi mai gros cu mai multe straturi) |
| Fragilitate | Ridicat | Scăzut (chiar și după tratamentul termic) |
| Impactul asupra mediului | Ridicat (crom hexavalent, cancerigen) | Moderat (săruri de nichel, dar fără Cr⁶⁺) |
Precizie tehnică: Note critice de aplicare
Grosimea și uzura Viață
Pentru majoritatea plăcilor de încălzire, o grosime de 0,05 mm (0,002 in) este suficientă pentru ambele plăci. Avantajul cromului dur este că poate fi aplicat mai gros (până la 0,5 mm în unele aplicații industriale), dar pe o plată de precizie, grosimea excesivă riscă denaturarea. Uniformitatea nichelului electrostatic facilitează menținerea toleranțelor strânse de planeitate pe întreaga suprafață a plăcii.
Mecanisme de coroziune
Un platou dintr-o presă sau o mașină de turnat este adesea expus la gaze reziduale polimerice fierbinți (de exemplu, PVC emite clorură de hidrogen, nailonul emite amine, poliuretanii emit izocianați), curățarea cu abur sau scurgeri de lichid de răcire. Microfisurile cromului dur permit acestor specii corozive să ajungă la baza de oțel, ceea ce duce la coroziune sub-placare și eventual descuamare. Nichelul chimic tratat termic, fiind lipsit de fisuri, blochează complet acest atac. În medii umede sau agresive chimic, EN este alegerea preferată.
Atenție la tratament termic
Temperatura de tratament termic de 400 de grade este sub intervalul de revenire al majorității oțelurilor pentru scule (de exemplu, oțelurile pentru matriță A2, D2 sau P20) și nu va afecta duritatea metalului de bază. Cu toate acestea, dacă placa a fost întărită și călită în prealabil, tratamentul termic EN ar trebui să fie potrivit pentru a evita supraîncălzirea. Pentru plăcile din aluminiu, tratamentul termic nu este posibil; este utilizat EN (50 HRC) ca placat sau este selectat un alt strat dur.
Considerații de mediu și siguranță
Cromarea tare este un proces mai puțin prietenos cu mediul datorită utilizării cromului hexavalent (Cr⁶⁺), un cunoscut cancerigen și poluant atmosferic periculos reglementat. Multe jurisdicții (UE, California, China) restricționează sau elimină treptat placarea cu crom dur decorativ și funcțional în favoarea alternativelor. Procesele de nichel electroless folosesc săruri de nichel și hipofosfit, care sunt mai puțin toxice și mai ușor de tratat. Din perspectiva conformității cu reglementările, EN este din ce în ce mai preferat.
Concluzie: compromisul clasic
Alegerea dintre crom dur și nichel electroless este un compromis clasic: duritate pură, fragilă versus o tenacitate uniformă, tratabilă termic și rezistentă la coroziune. Cromul dur oferă o duritate excelentă pe măsură ce se depune și o frecare scăzută, dar suferă de micro-fisuri și dezavantaje de mediu. Nichelul electrostatic, atunci când este tratat termic, atinge aceeași duritate, oferind în același timp o barieră fără fisuri, rezistentă la coroziune și uniformitate superioară. Pentru o placă de încălzire care vede atât uzura, cât și expunerea la substanțe chimice, nichelul chimic tratat termic este soluția mai fiabilă pe termen lung. Cea mai bună suprafață a plăcii este cea care este atât suficient de dura pentru a rezista la uzură, cât și suficient de dur pentru a rezista chimiei-iar nichelul fără electroși, după un ciclu simplu de cuptor, le oferă ambele.
