Ploča za prešu koja doživljava stalno klizno trošenje od abrazivnih polimernih dijelova treba čvrstu, izdržljivu radnu površinu. Koriste se dvije uobičajene industrijske prevlake: neelektrični nikal, jednolika, kemijski taložena legura, i tvrdi krom, svijetli, galvanizirani metal. Oba se mogu polirati do zrcalnog izgleda, ali njihove unutarnje strukture, tvrdoća i otpornost na sporo puzanje korozije bitno su različite. Izbor između njih je bitka čiste, lomljive tvrdoće protiv mekšeg, ali kemijski zaštitnijeg zagrljaja. Razumijevanjebezelektrični nikal u odnosu na tvrdoću kromirane pločeUsporedba je ključna za odabir ispravne površinske obrade za dugoročnu pouzdanost ploče.
Tvrdo kromiranje: čista, lomljiva tvrdoća
Koliko se čvrsto nanosi krom
Tvrdi krom nanosi se postupkom galvanizacije. Ploča se uroni u kupku koja sadrži kromov trioksid (šestvalentni krom) i jaku kiselinu, a električna struja reducira ione kroma u metalni krom na površini. Dobiveni talog je čisti, kristalni krom. Tipična debljina tvrdog kromiranog sloja kreće se od 0,01 mm do 0,1 mm (0,0004–0,004 in), ovisno o zahtjevima trošenja.
Tvrdoća i otpornost na trošenje
Tvrdi krom osigurava Vickersovu tvrdoću od preko 700 HV, što znači približno 70 Rockwell C (HRC). Ova vrlo visoka tvrdoća daje izvrsnu otpornost na habanje s niskim trenjem protiv abrazivnih polimernih spojeva, punjene plastike i metalnih dijelova. Površina se može brusiti i polirati do zrcalnog izgleda s vrlo niskim koeficijentom trenja. Međutim, tvrdi krom je krt i ima karakterističnu mrežu mikro-pukotina koje se prirodno stvaraju tijekom procesa galvanizacije. Ove pukotine ne umanjuju otpornost na habanje u čistim, suhim uvjetima, ali osiguravaju puteve za korozivna sredstva-kao što su vlaga, kiseline ili otapala za čišćenje-da dođu do temeljne čelične baze. Nakon što korozija započne na pukotini, sloj kroma se može podići ili raspuknuti.
Bezelektrični sloj nikla-fosfora: jednolik sloj koji se može toplinski obraditi
Kako se primjenjuje neelektrični nikal
Bezelektrični nikal (EN) je legura nikla i fosfora taložena postupkom kemijske redukcije bez upotrebe vanjske električne struje. Ploča je uronjena u vodenu otopinu koja sadrži ione nikla i redukcijsko sredstvo (obično natrijev hipofosfit). Reakcija redukcije odvija se ravnomjerno na svim navlaženim površinama, taložeći leguru nikal-fosfor. Ključna prednost EN-a je ta što oblaže svaku površinu-unutar rupa, oko rubova i u slijepim udubljenjima-savršeno ravnomjernom debljinom. Nisu potrebna električna polja niti složeni oblici anoda. Tipična EN debljina oplate je 0,025 mm do 0,075 mm (0,001–0,003 in), iako su mogući i deblji nanosi.
Tvrdoća i toplinska obrada
Kao presvučen, neelektrični nikal ima tvrdoću od približno 500 HV, što je oko 50 HRC. Ovo je znatno niže od 70 HRC tvrdog kroma. Međutim, jednostavna toplinska obrada nakon ploče na 400 stupnjeva (750 stupnjeva F) u trajanju od jednog sata taloži tvrde čestice nikal fosfida (Ni₃P) kroz amorfnu matricu nikla. Ovo precipitacijsko otvrdnjavanje podiže tvrdoću na 700 HV (70 HRC)-što je ekvivalent tvrdom kromu. Za razliku od tvrdog kroma, toplinski obrađeni EN sloj kontinuirana je, neporozna barijera koroziji. Ne sadrži mikropukotine, a nikal-fosforna matrica daleko je manje krta od čistog kroma. Za ploču koja doživljava i klizno trošenje i korozivne pare (npr. od razgradnje vrućeg polimera ili sredstava za čišćenje), toplinski obrađen neelektrični nikal često je superioran, sveobuhvatan izbor.
Tvrdi krom je krti, poput dijamanta tvrd štit; neelektrični nikal čvrsta je opna otporna na koroziju koja se može stvrdnuti do iste oštrine jednostavnim ciklusom pećnice.
Usporedba direktno: ključna svojstva
| Vlasništvo | Tvrdi Chrome | Bezelektrični nikal (toplinski obrađen) |
|---|---|---|
| Tvrdoća (kako se primjenjuje) | 70 HRC | 50 kuna |
| Tvrdoća (nakon toplinske obrade) | Nije primjenjivo (krto u svim stanjima) | 70 HRC |
| Mikrostruktura | Kristalan s mikropukotinama | Amorfan s raspršenim česticama Ni₃P, bez pukotina |
| Otpornost na koroziju | Loše (pukotine otkrivaju osnovni čelik) | Izvrsno (kontinuirana barijera) |
| Snaga bacanja (ujednačenost) | Loše (nagomilavanje rubova, udubljenja neobložena) | Izvrsno (savršeno ujednačeno) |
| Maksimalna praktična debljina | 0,1 mm | 0,075 mm (može biti deblji s više slojeva) |
| Lomljivost | visoko | Nizak (čak i nakon toplinske obrade) |
| Utjecaj na okoliš | Visok (šestvalentni krom, kancerogen) | Umjereno (soli nikla, ali bez Cr⁶⁺) |
Tehnička točnost: kritične napomene o primjeni
Debljina i vijek trajanja
Za većinu ploča za grijanje dovoljna je debljina od 0,05 mm (0,002 in) za obje ploče. Prednost tvrdog kroma je u tome što se može nanijeti deblje (do 0,5 mm u nekim industrijskim primjenama), ali na preciznoj ploči prevelika debljina riskira izobličenje. Jednolikost neelektričnog nikla olakšava održavanje strogih tolerancija ravnosti po cijeloj površini ploče.
Mehanizmi korozije
Ploča u preši ili stroju za kalupljenje često je izložena vrućim otpadnim plinovima od polimera (npr. PVC ispušta klorovodik, najloni ispuštaju amine, poliuretani ispuštaju izocijanate), čišćenju parom ili curenju rashladnog sredstva. Mikropukotine tvrdog kroma dopuštaju tim korozivnim vrstama da dopru do čelične baze, što dovodi do korozije ispod ploče i konačnog ljuštenja. Toplinski obrađeni neelektrični nikal, budući da nema pukotina, u potpunosti blokira ovaj napad. U mokrim ili kemijski agresivnim okruženjima, EN je poželjan izbor.
Toplinska obrada Oprez
Temperatura toplinske obrade od 400 stupnjeva ispod je raspona kaljenja većine alatnih čelika (npr. čelika za kalupe A2, D2 ili P20) i neće utjecati na tvrdoću osnovnog metala. Međutim, ako je valjak prethodno kaljen i poboljšan, EN toplinska obrada treba biti usklađena kako bi se izbjeglo prekomjerno kaljenje. Za aluminijske ploče toplinska obrada nije moguća; koristi se as-plated EN (50 HRC) ili se odabire drugačiji tvrdi premaz.
Razmatranja zaštite okoliša i sigurnosti
Tvrdo kromiranje manje je prihvatljiv za okoliš zbog upotrebe šestovalentnog kroma (Cr⁶⁺), poznatog kancerogena i reguliranog opasnog onečišćivača zraka. Mnoge jurisdikcije (EU, Kalifornija, Kina) ograničavaju ili postupno ukidaju dekorativne i funkcionalne tvrde kromirane obloge u korist alternativa. Bezelektrični postupci s niklom koriste soli nikla i hipofosfit, koji su manje toksični i lakši za obradu. Iz perspektive usklađenosti s propisima, EN se sve više preferira.
Zaključak: Klasični kompromis
Izbor između tvrdog kroma i neelektričnog nikla klasičan je kompromis: čista, lomljiva tvrdoća naspram jednolike žilavosti koja se može toplinski obraditi i otporna na koroziju. Tvrdi krom nudi izvrsnu tvrdoću nakon nanošenja i nisko trenje, ali pati od mikropukotina i ekoloških nedostataka. Bezelektrični nikal, kada se toplinski obrađuje, postiže istu tvrdoću dok pruža barijeru otpornu na koroziju bez pukotina i vrhunsku ujednačenost. Za grijaću ploču koja je podložna i habanju i izloženosti kemijskim tvarima, toplinski obrađen neelektrični nikal pouzdanije je dugoročno rješenje. Najbolja površina valjaka je ona koja je dovoljno čvrsta da se odupre habanju i dovoljno čvrsta da se odupre kemiji-a bezelektrični nikal, nakon jednostavnog ciklusa pećnice, daje oboje.
