Kemično niklanje se običajno uspešno uporablja na vseh aluminijevih zlitinah. Njegova enakomernost debeline, odpornost proti koroziji in visoka trdota so učinkovita bariera proti korozivnim sredstvom in situacijam, kjer obraba igra pomembno vlogo.
Med kovinami, ki se uporabljajo v precizni mehaniki, je aluminij tista, ki se najbolj prilega konceptu funkcionalnega in energetskega izboljšanja strojev zahvaljujoč odličnim mehanskim lastnostim nekaterih zlitin, primerljivim s tistimi pri jeklih, možnosti ekstrudiranja, gravitacijskega ali tlačnega litja ter neprecenljivi lahkotnosti s specifično težo okoli 2,7 g/cm3 v primerjavi s 7,9 g/cm3 jekla. Od tega imajo korist gibljivi deli, kjer se sile v igri ter posledično trenje in poraba energije zmanjšajo.
Aluminijeve zlitine pa kažejo nekatere šibkosti glede površinskih značilnosti:
- Nizka odpornost proti koroziji: aluminijeve zlitine so še posebej dovzetne za galvansko korozijo in nimajo kemične odpornosti ob stiku s kislinskimi ali alkalnimi snovmi;
- Nizka odpornost proti obrabi: nizka površinska trdota in nagnjenost k zagozdenju jih ne naredijo primernih za drsni stik z drugimi komponentami;
- Nagnjenost k zagozdenju: pojavi drsenja aluminijevih delov se zlahka nagibajo k ustvarjanju zagozdenja.
Dve prevleki se najpogosteje uporabljata za izboljšanje površinskih značilnosti in odpravljata pomanjkljivosti osnovne kovine: Anodizacija in Kemično niklanje.
Če pustimo ob strani anodizacijo v njenih tehničnih in dekorativnih oblikah, ki zaslužijo posebne knjige, se osredotočimo na značilnosti in načine uporabe kemičnega niklanja.
Vse aluminijeve zlitine je mogoče niklati
Prva velika lastnost kemičnega niklanja je njegova uporabnost na vseh aluminijevih zlitinah. Površinske tehnične značilnosti, ki iz tega izhajajo, so zato enake za vse zlitine. Anodizacija pa pri nekaterih zlitinah ne daje zadovoljivih rezultatov, bodisi zaradi neatraktivne estetike bodisi zaradi slabe odpornosti proti koroziji ali obrabi. Od tega trpijo predvsem tlačno lite zlitine z visokim deležem silicija in bakra.
Za niklanje aluminija je potrebno aktivirati površino kosov s postopkom, imenovanim cinkanje, ki nanese tanko plast nekaj nanometrov cinka na kos pred niklanjem. Vsaka aluminijeva zlitina, odvisno od kovin v zlitini, Cu ali Si, Mg, Zn, potrebuje ustrezne in med seboj diferencirane postopke za ustvarjanje plasti cinka. Ta korak je zelo pomemben, ker sta oprijem prevleke kemičnega niklja in njegove posledične zaščitne funkcije močno odvisni od kakovosti plasti cinka, njegove debeline, porazdelitve in enakomernosti.
Odpornost proti koroziji kemičnega niklanja na aluminijevih zlitinah
Kemični nikelj ščiti površine, ki jih prevleče, ker je plemenita kovina, malo občutljiva na napad s strani slanih raztopin in industrijskih onesnaževal. Njegova zaščitna sposobnost je dana s stopnjo pokritosti in neprepustnosti, ki jo je mogoče doseči glede na osnovno kovino.
Treba pa je upoštevati vlogo žrtvene kovine aluminija v primerjavi s kemičnim nikljem v situaciji sproženega korozivnega procesa. Ob prisotnosti korozije po mokri poti se zaradi razlike v elektrokemijskem potencialu med Al in Ni pojavi tako imenovani “učinek baterije”, ki pospešuje korozijo osnovne kovine in jo nagiba k napredovanju vzdolž vmesnika Ni-Al ter odriva prevleko Ni.
Za odpravo te situacije se določijo debeline kemičnega niklja, primerne agresivnosti okolja uporabe, in se uporabijo elektroliti kemičnega niklja, modificirani v komponentah zlitine, da se zmanjša inherentna poroznost plasti prevleke.
Prevleka niklanja Niplate® eXtreme je kemični nikelj, razvit za aluminijeve zlitine, namenjen zagotavljanju največje odpornosti proti koroziji in preprečevanju pojava luščenja v primeru korozivnih sprožilcev. Pri enaki debelini Niplate® eXtreme v primerjavi z drugimi kemičnimi niklji zagotavlja večjo zaščito, saj ima skoraj ničelno preostalo poroznost. Poleg tega pri Niplate® eXtreme korozija ostane lokalizirana na točki sprožitve in napreduje samo v bližini te točke.
Pri izbiri najboljše rešitve za problem korozije je poleg vrste najprimernejšega kemičnega niklja z ustrezno debelino treba upoštevati naslednje dejavnike, ki vplivajo na končni rezultat:
- inherentne poroznosti aluminijeve zlitine, katerih primer so mehurčki v tlačnih litih,
- možne inertne vključke v aluminijevi zlitini, ki ustvarjajo diskontinuiteto v prevleki niklja,
- mehanska obdelava, bolj ali manj fina, z materialom, ki ga orodje reže, namesto da ga trga,
- robovi, dobro zaobljeni namesto ostrih,
- rokovanje s kosi po obdelavi, ki lahko povzroči udrtine kosa s sprožitvijo razpok v trdi prevleki kemičnega niklja in posledično.
Z uporabo pravilnih ciklov priprave na niklanje in ustreznih elektrolitov se na kompaktnih in fino obdelanih zlitinah dosežejo dobri rezultati odpornosti proti koroziji, višji od 100 ur pri testu solne megle ISO 9227 pri debelinah 10-15µ in do 720 ur vzdržljivosti pri debelinah 30-35 µm.
Odpornost proti obrabi nikliranega aluminija
Kot omenjeno zgoraj, so površinske značilnosti kemično nikliranega aluminija tiste, ki se nanašajo na kemični nikelj. Trdota prevleke je med 550 in 650 HV, odvisno od vrste izbranega kemičnega niklja, z odpornostjo proti obrabi, navedeno v tehničnih listih Niplate® 500 in Niplate® 600 , na katere se sklicujemo za poglobitev.
Nadaljnje utrjevanje kemičnega niklja, s posledičnim povečanjem odpornosti proti obrabi, poteka skozi toplotne obdelave. Temperature, pri katerih se običajno utrjuje kemični nikelj, to je 280°C in 340°C za nekaj ur, omogočajo doseganje oziroma 800±50 HV in 1000±50 HV, vendar lahko pri nekaterih aluminijevih zlitinah vplivajo na mehanske lastnosti.
Pri ocenjevanju in načrtovanju dela iz kemično nikliranega aluminija, ki je izpostavljeno obrabi, se bodo upoštevale lokalizirane obremenitve, ki jih mora kos prenesti med drsenjem po mehanskem nasprotnem delu, da se preveri, ali sta debelina in trdota niklja ustrezni.
V praksi se številni izdelki proizvajajo v skoraj vseh aluminijevih zlitinah in prevlečejo s kemičnim nikljem zaradi zahtev po odpornosti proti obrabi, zahvaljujoč tudi odlični sposobnosti drsenja, ki jo ta ima, tako na kovinskem nasprotnem delu kot na gumijastih tesnitvah ali tesnilih.