Μια πλάκα πρέσας που βλέπει σταθερή φθορά ολίσθησης από λειαντικά πολυμερή μέρη χρειάζεται μια σκληρή, ανθεκτική επιφάνεια εργασίας. Χρησιμοποιούνται δύο κοινές βιομηχανικές επιστρώσεις: ηλεκτρικό νικέλιο, ένα ομοιόμορφο, χημικά εναποτιθέμενο κράμα, και σκληρό χρώμιο, ένα φωτεινό, ηλεκτρολυμένο μέταλλο. Και τα δύο μπορούν να γυαλιστούν μέχρι φινίρισμα καθρέφτη, αλλά οι εσωτερικές τους δομές, η σκληρότητά τους και η αντοχή τους στον αργό ερπυσμό της διάβρωσης είναι θεμελιωδώς διαφορετικές. Η επιλογή μεταξύ τους είναι μια μάχη καθαρής, εύθραυστης σκληρότητας ενάντια σε μια πιο μαλακή, αλλά πιο χημικά προστατευτική, αγκαλιά. Κατανόηση τουηλεκτρικό νικέλιο έναντι σκληρότητας πλάκας σκληρού χρωμίουΗ σύγκριση είναι απαραίτητη για την επιλογή της σωστής επεξεργασίας επιφάνειας για μακροπρόθεσμη αξιοπιστία της πλάκας.
Σκληρή επιχρωμίωση: Καθαρή, εύθραυστη σκληρότητα
Πώς εφαρμόζεται το σκληρό Chrome
Το σκληρό χρώμιο εφαρμόζεται με μια διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Η πλάκα βυθίζεται σε ένα λουτρό που περιέχει τριοξείδιο του χρωμίου (εξασθενές χρώμιο) και ένα ισχυρό οξύ, και ένα ηλεκτρικό ρεύμα μειώνει τα ιόντα χρωμίου σε μεταλλικό χρώμιο στην επιφάνεια. Η προκύπτουσα απόθεση είναι καθαρό, κρυσταλλικό χρώμιο. Το τυπικό πάχος επικάλυψης σκληρού χρωμίου κυμαίνεται από 0,01 mm έως 0,1 mm (0,0004–0,004 in), ανάλογα με τις απαιτήσεις φθοράς.
Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά
Το σκληρό χρώμιο παρέχει σκληρότητα Vickers πάνω από 700 HV, που μεταφράζεται σε περίπου 70 Rockwell C (HRC). Αυτή η πολύ υψηλή σκληρότητα παρέχει εξαιρετική αντοχή στη φθορά σε χαμηλή τριβή έναντι λειαντικών πολυμερών ενώσεων, γεμισμένων πλαστικών και μεταλλικών μερών. Η επιφάνεια μπορεί να λειανθεί και να γυαλιστεί σε φινίρισμα καθρέφτη με πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής. Ωστόσο, το σκληρό χρώμιο είναι εύθραυστο και έχει ένα χαρακτηριστικό δίκτυο μικρορωγμών που σχηματίζονται φυσικά κατά τη διαδικασία επιμετάλλωσης. Αυτές οι ρωγμές δεν μειώνουν την αντοχή στη φθορά σε καθαρές, στεγνές συνθήκες, αλλά παρέχουν διόδους για διαβρωτικούς παράγοντες-όπως υγρασία, οξέα ή διαλύτες καθαρισμού- για να φτάσουν στην υποκείμενη βάση από χάλυβα. Μόλις αρχίσει η διάβρωση σε μια ρωγμή, η στρώση χρωμίου μπορεί να ανυψωθεί ή να σπάσει.
Ηλεκτρικό νικέλιο-Επιμετάλλωση με φωσφόρο: Ένα ομοιόμορφο στρώμα που μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία
Πώς Εφαρμόζεται το Ηλεκτρικό Νικέλιο
Το Electroless nickel (EN) είναι ένα κράμα νικελίου-φωσφόρου που εναποτίθεται με μια διαδικασία χημικής αναγωγής χωρίς τη χρήση εξωτερικού ηλεκτρικού ρεύματος. Η πλάκα βυθίζεται σε ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει ιόντα νικελίου και έναν αναγωγικό παράγοντα (συνήθως υποφωσφορώδες νάτριο). Η αντίδραση αναγωγής συμβαίνει ομοιόμορφα σε όλες τις βρεγμένες επιφάνειες, εναποθέτοντας ένα κράμα νικελίου-φωσφόρου. Ένα βασικό πλεονέκτημα του EN είναι ότι απλώνει κάθε επιφάνεια-μέσα σε τρύπες, γύρω από τις άκρες και σε τυφλές εσοχές-με απόλυτα ομοιόμορφο πάχος. Δεν απαιτούνται ηλεκτρικά πεδία ή σύνθετα σχήματα ανόδου. Το τυπικό πάχος επιμετάλλωσης EN είναι 0,025 mm έως 0,075 mm (0,001–0,003 ίντσες), αν και είναι δυνατές πιο παχιές εναποθέσεις.
Σκληρότητα και Θερμική Επεξεργασία As-Plated
Ως επιμεταλλωμένο, το ηλεκτρικό νικέλιο έχει σκληρότητα περίπου 500 HV, που είναι περίπου 50 HRC. Αυτό είναι σημαντικά χαμηλότερο από το 70 HRC του σκληρού χρωμίου. Ωστόσο, μια απλή θερμική επεξεργασία μετά την πλάκα στους 400 βαθμούς (750 βαθμοί F) για μία ώρα καθιζάνει σωματίδια σκληρού φωσφιδίου νικελίου (Ni3P) σε όλη την άμορφη μήτρα νικελίου. Αυτή η σκλήρυνση λόγω καθίζησης αυξάνει τη σκληρότητα στα 700 HV (70 HRC){10}}που ισοδυναμεί με το σκληρό χρώμιο. Σε αντίθεση με το σκληρό χρώμιο, το στρώμα EN που έχει υποστεί θερμική επεξεργασία είναι ένα συνεχές, μη πορώδες φράγμα στη διάβρωση. Δεν περιέχει μικρορωγμές και η μήτρα νικελίου-φωσφόρου είναι πολύ λιγότερο εύθραυστη από το καθαρό χρώμιο. Για μια πλάκα που βλέπει τόσο ολισθαίνουσα φθορά όσο και διαβρωτικούς ατμούς (π.χ. από θερμούς παράγοντες αποδόμησης πολυμερούς ή καθαριστικούς παράγοντες), το θερμικά επεξεργασμένο ηλεκτρικό νικέλιο είναι συχνά η ανώτερη, γενική επιλογή.
Το σκληρό χρώμιο είναι μια εύθραυστη, σκληρή ως διαμάντια ασπίδα. Το ηλεκτρολυτικό νικέλιο είναι ένα σκληρό, αντιδιαβρωτικό δέρμα που μπορεί να σκληρυνθεί στην ίδια ευκρίνεια με έναν απλό κύκλο φούρνου.
Σύγκριση κεφαλιού με κεφαλή: Ιδιότητες κλειδιών
| Ιδιοκτησία | Σκληρό Chrome | Ηλεκτρικό νικέλιο (θερμικά επεξεργασμένο) |
|---|---|---|
| Σκληρότητα (όπως ισχύει) | 70 HRC | 50 HRC |
| Σκληρότητα (μετά από θερμική επεξεργασία) | Δεν ισχύει (εύθραυστο σε όλες τις πολιτείες) | 70 HRC |
| μικροδομή | Κρυσταλλικό με μικρορωγμές | Άμορφο με διεσπαρμένα σωματίδια Ni3P, χωρίς ρωγμές |
| Αντοχή στη διάβρωση | Κακή (οι ρωγμές εκθέτουν τον βασικό χάλυβα) | Εξαιρετικό (συνεχές εμπόδιο) |
| Δύναμη ρίψης (ομοιομορφία) | Κακή (συσσώρευση άκρων, εσοχές μη επιμεταλλωμένες) | Εξαιρετικό (απόλυτα ομοιόμορφο) |
| Μέγιστο πρακτικό πάχος | 0,1 χλστ | 0,075 mm (μπορεί να είναι παχύτερο με πολλαπλές στρώσεις) |
| Εύθραυστο | Ψηλά | Χαμηλό (ακόμη και μετά από θερμική επεξεργασία) |
| Περιβαλλοντικές επιπτώσεις | Υψηλό (εξασθενές χρώμιο, καρκινογόνο) | Μέτρια (άλατα νικελίου, αλλά όχι Cr6+) |
Τεχνική Ακρίβεια: Κρίσιμες Σημειώσεις Εφαρμογής
Πάχος και διάρκεια ζωής
Για τις περισσότερες θερμαντικές πλάκες, ένα πάχος 0,05 mm (0,002 in) επαρκεί και για τις δύο επιμεταλλώσεις. Το πλεονέκτημα του σκληρού χρωμίου είναι ότι μπορεί να εφαρμοστεί παχύτερο (έως 0,5 mm σε ορισμένες βιομηχανικές εφαρμογές), αλλά σε μια πλάκα ακριβείας, το υπερβολικό πάχος κινδυνεύει να παραμορφωθεί. Η ομοιομορφία του ηλεκτρολυμένου νικελίου διευκολύνει τη διατήρηση σφιχτών ανοχών επιπεδότητας σε ολόκληρη την επιφάνεια της πλάκας.
Μηχανισμοί Διάβρωσης
Μια πλάκα σε μια πρέσα ή μηχανή χύτευσης εκτίθεται συχνά σε θερμά αέρια πολυμερών (π.χ. το PVC εκπέμπει υδροχλώριο, τα νάιλον εκπέμπουν αμίνες, οι πολυουρεθάνες εκπέμπουν ισοκυανικές ενώσεις), καθαρισμός ατμού ή διαρροές ψυκτικού. Οι μικρορωγμές του σκληρού χρωμίου επιτρέπουν σε αυτά τα διαβρωτικά είδη να φτάσουν στη βάση του χάλυβα, οδηγώντας σε διάβρωση κάτω από την επίστρωση και τελικά απολέπιση. Το ηλεκτρικό νικέλιο που έχει υποστεί θερμική επεξεργασία, καθώς είναι χωρίς ρωγμές, εμποδίζει εντελώς αυτήν την επίθεση. Σε υγρά ή χημικά επιθετικά περιβάλλοντα, το EN είναι η προτιμώμενη επιλογή.
Θερμική επεξεργασία Προσοχή
Η θερμοκρασία θερμικής επεξεργασίας των 400 μοιρών είναι κάτω από το εύρος σκλήρυνσης των περισσότερων χαλύβων εργαλείων (π.χ. χάλυβες καλουπιών A2, D2 ή P20) και δεν επηρεάζει τη σκληρότητα του βασικού μετάλλου. Ωστόσο, εάν η πλάκα έχει προηγουμένως σκληρυνθεί και σκληρυνθεί, η θερμική επεξεργασία EN θα πρέπει να ταιριάζει για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση. Για πλάκες αλουμινίου, δεν είναι δυνατή η θερμική επεξεργασία. Χρησιμοποιείται ως επιμεταλλωμένο EN (50 HRC) ή επιλέγεται διαφορετική σκληρή επίστρωση.
Θέματα περιβάλλοντος και ασφάλειας
Η επικάλυψη σκληρού χρωμίου είναι μια λιγότερο φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία λόγω της χρήσης εξασθενούς χρωμίου (Cr6+), ενός γνωστού καρκινογόνου και ρυθμιζόμενου επικίνδυνου ατμοσφαιρικού ρύπου. Πολλές δικαιοδοσίες (ΕΕ, Καλιφόρνια, Κίνα) περιορίζουν ή καταργούν σταδιακά τη διακοσμητική και λειτουργική επικάλυψη σκληρού χρωμίου υπέρ εναλλακτικών λύσεων. Οι ηλεκτρονικές διεργασίες νικελίου χρησιμοποιούν άλατα νικελίου και υποφωσφορώδη, τα οποία είναι λιγότερο τοξικά και ευκολότερα στη θεραπεία. Από την άποψη της κανονιστικής συμμόρφωσης, το EN προτιμάται όλο και περισσότερο.
Συμπέρασμα: Το Classic Trade-Off
Η επιλογή μεταξύ σκληρού χρωμίου και νικελίου χωρίς ηλεκτροφόρηση είναι μια κλασική αντιστάθμιση: καθαρή, εύθραυστη σκληρότητα έναντι ομοιόμορφης, θερμικά επεξεργάσιμης και ανθεκτικής στη διάβρωση σκληρότητα. Το σκληρό χρώμιο προσφέρει εξαιρετική σκληρότητα και χαμηλή τριβή, αλλά υποφέρει από μικρορωγμές και περιβαλλοντικά μειονεκτήματα. Το νικέλιο χωρίς ηλεκτρισμό, όταν υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία, επιτυγχάνει την ίδια σκληρότητα ενώ παρέχει ένα φράγμα χωρίς ρωγμές, ανθεκτικό στη διάβρωση και ανώτερη ομοιομορφία. Για μια θερμαντική πλάκα που βλέπει τόσο φθορά όσο και χημική έκθεση, το θερμικά επεξεργασμένο ηλεκτρικό νικέλιο είναι η πιο αξιόπιστη μακροπρόθεσμη λύση. Η καλύτερη επιφάνεια πλάκας είναι αυτή που είναι και αρκετά σκληρή για να αντισταθεί στη φθορά και αρκετά σκληρή για να αντισταθεί στη χημεία-και το ηλεκτρικό νικέλιο, μετά από έναν απλό κύκλο φούρνου, προσφέρει και τα δύο.
