En presseplade, der ser konstant glidende slid fra slibende polymerdele, har brug for en hård, holdbar arbejdsflade. Der anvendes to almindelige industrielle pletteringer: strømløs nikkel, en ensartet, kemisk aflejret legering og hård krom, et blankt, galvaniseret metal. Begge kan poleres til en spejlfinish, men deres indre strukturer, deres hårdhed og deres modstand mod den langsomme krybning af korrosion er fundamentalt forskellige. Valget mellem dem er en kamp om ren, skør hårdhed mod en blødere, men mere kemisk beskyttende, omfavnelse. Forståelse afstrømløs nikkel vs hård krom plade hårdhedsammenligning er afgørende for at vælge den korrekte overfladebehandling for langsigtet pladepålidelighed.
Hård forkromning: Ren, skør hårdhed
Hvor hårdt Chrome anvendes
Hård krom påføres ved en galvaniseringsproces. Pladen nedsænkes i et bad indeholdende chromtrioxid (hexavalent chrom) og en stærk syre, og en elektrisk strøm reducerer chromionerne til metallisk chrom på overfladen. Den resulterende aflejring er ren, krystallinsk chrom. Den typiske hårdforkromningstykkelse varierer fra 0,01 mm til 0,1 mm (0,0004–0,004 tommer), afhængigt af slidkravene.
Hårdhed og slidstyrke
Hård krom giver en Vickers hårdhed på over 700 HV, hvilket svarer til cirka 70 Rockwell C (HRC). Denne meget høje hårdhed giver fremragende slidstyrke med lav friktion mod slibende polymerforbindelser, fyldt plast og metaldele. Overfladen kan slibes og poleres til en spejlfinish med en meget lav friktionskoefficient. Hård krom er dog skørt og har et karakteristisk netværk af mikrorevner, der naturligt dannes under pletteringsprocessen. Disse revner forringer ikke slidstyrken under rene, tørre forhold, men de giver ætsende midler-såsom fugt, syrer eller rengøringsopløsningsmidler-veje til at nå den underliggende stålbase. Når korrosion begynder ved en revne, kan kromlaget løfte sig eller sprække.
Elektrofri nikkel-Phosphorbelægning: Et ensartet, varmebehandlet lag
Sådan påføres elektrofri nikkel
Elektrofri nikkel (EN) er en nikkel-fosfor-legering aflejret ved en kemisk reduktionsproces uden brug af en ekstern elektrisk strøm. Pladen nedsænkes i en vandig opløsning indeholdende nikkelioner og et reduktionsmiddel (typisk natriumhypophosphit). Reduktionsreaktionen sker ensartet på alle våde overflader og afsætter en nikkel-fosfor-legering. En vigtig fordel ved EN er, at den plader hver overflade-inde i huller, rundt om kanter og i blinde fordybninger-med en perfekt ensartet tykkelse. Der kræves ingen elektriske felter eller komplekse anodeformer. Den typiske EN-belægningstykkelse er 0,025 mm til 0,075 mm (0,001–0,003 in), selvom tykkere aflejringer er mulige.
Som-belagt hårdhed og varmebehandling
Som belagt har strømløst nikkel en hårdhed på cirka 500 HV, hvilket er cirka 50 HRC. Dette er væsentligt lavere end hård kroms 70 HRC. En simpel varmebehandling efter pladen ved 400 grader (750 grader F) i en time udfælder dog hårde nikkelphosphid (Ni₃P) partikler i hele den amorfe nikkelmatrix. Denne udfældningshærdning hæver hårdheden til 700 HV (70 HRC)-svarende til hård krom. I modsætning til hård krom er det varmebehandlede EN-lag en kontinuerlig, ikke-porøs barriere mod korrosion. Den indeholder ingen mikrorevner, og nikkel-fosfor-matrixen er langt mindre skør end rent krom. For en plade, der kan se både glidende slid og ætsende dampe (f.eks. fra varm polymernedbrydning eller rengøringsmidler), er varmebehandlet strømløs nikkel ofte det overlegne, all-around valg.
Hård krom er et skørt, diamanthårdt skjold; strømløst nikkel er en sej, korrosionsbestandig hud, der kan hærdes til samme skarphed med en simpel ovncyklus.
Head-to-head sammenligning: Nøgleegenskaber
| Ejendom | Hård krom | Elektrofri nikkel (varmebehandlet) |
|---|---|---|
| Hårdhed (som anvendt) | 70 HRC | 50 HRC |
| Hårdhed (efter varmebehandling) | Ikke relevant (skørt i alle stater) | 70 HRC |
| Mikrostruktur | Krystallinsk med mikrorevner | Amorf med dispergerede Ni₃P-partikler, ingen revner |
| Korrosionsbestandighed | Dårlig (revner afslører basisstål) | Fremragende (kontinuerlig barriere) |
| Kastekraft (ensartethed) | Dårlig (kantopbygning, fordybninger uplatede) | Fremragende (perfekt ensartet) |
| Maksimal praktisk tykkelse | 0,1 mm | 0,075 mm (kan være tykkere med flere lag) |
| Skørhed | Høj | Lav (selv efter varmebehandling) |
| Miljøpåvirkning | Høj (hexavalent krom, kræftfremkaldende) | Moderat (nikkelsalte, men ingen Cr⁶⁺) |
Teknisk nøjagtighed: Kritiske applikationsnoter
Tykkelse og slidliv
For de fleste varmeplader er en tykkelse på 0,05 mm (0,002 in) tilstrækkelig til begge pletteringer. Hård kroms fordel er, at den kan påføres tykkere (op til 0,5 mm i nogle industrielle applikationer), men på en præcisionsplade risikerer for stor tykkelse at blive forvrænget. Elektrofri nikkels ensartethed gør det lettere at opretholde snævre planhedstolerancer over hele pladens overflade.
Korrosionsmekanismer
En plade i en presse eller støbemaskine udsættes ofte for varme polymerafgangsgasser (f.eks. PVC udsender hydrogenchlorid, nyloner afgiver aminer, polyurethaner afgiver isocyanater), damprensning eller kølevæskelækager. Hård kroms mikrorevner gør det muligt for disse ætsende arter at nå stålbunden, hvilket fører til underbelægningskorrosion og eventuel afskalning. Varmebehandlet strømløst nikkel, der er revnefri, blokerer fuldstændigt for dette angreb. I våde eller kemisk aggressive miljøer er EN det foretrukne valg.
Varmebehandling Forsigtig
Varmebehandlingstemperaturen på 400 grader er under anløbningsområdet for de fleste værktøjsstål (f.eks. A2-, D2- eller P20-formstål) og vil ikke påvirke basismetallets hårdhed. Men hvis pladen tidligere er hærdet og hærdet, bør EN-varmebehandlingen matches for at undgå overtempering. For aluminiumsplader er varmebehandling ikke mulig; der anvendes som-belagt EN (50 HRC), eller der er valgt en anden hård belægning.
Miljø- og sikkerhedshensyn
Hårdforkromning er en mindre miljøvenlig proces på grund af brugen af hexavalent chrom (Cr⁶⁺), et kendt kræftfremkaldende stof og reguleret farlig luftforurening. Mange jurisdiktioner (EU, Californien, Kina) begrænser eller udfaser dekorativ og funktionel hårdforkromning til fordel for alternativer. Elektroløse nikkelprocesser bruger nikkelsalte og hypophosphit, som er mindre giftige og lettere at behandle. Fra et lovoverholdelsesperspektiv foretrækkes EN i stigende grad.
Konklusion: Den klassiske afvejning
Valget mellem hård krom og strømløst nikkel er en klassisk afvejning: ren, skør hårdhed versus en ensartet, varmebehandlelig og korrosionsbestandig sejhed. Hård krom giver fremragende aflejret hårdhed og lav friktion, men lider af mikrorevner og miljømæssige ulemper. Elektrofrit nikkel opnår, når det varmebehandles, den samme hårdhed, samtidig med at det giver en revnefri, korrosionsbestandig barriere og overlegen ensartethed. For en varmeplade, der ser både slid og kemisk eksponering, er varmebehandlet strømløs nikkel den mere pålidelige langsigtede løsning. Den bedste pladeoverflade er den, der både er hård nok til at modstå slid og sej nok til at modstå kemien-og strømløst nikkel, efter en simpel ovncyklus, leverer begge dele.
