Elektrolyticky vyloučené povlaky nikl – fosfor

• Foto

Specifické vlastnosti povlaku chemicky vyloučeného niklu (slitiny nikl – fosfor), kterých se využívá:

• přesnost a rovnoměrnost povlaku,
• tvrdost,
• korozní odolnost.

Vlastní proces chemického niklování je v praxi spjat s několika nevýhodami:

• omezená životnost lázně,
• vysoké pracovní teploty,
• nízká vylučovací rychlost.

V oblasti slitinových povlaků nikl – fosfor probíhá neustálý výzkum a vývoj s cílem zjednodušit technologii chemického niklování a rozšířit aplikační oblast.

ELEKTROLYTICKY VYLOUČENÝ NIKL – FOSFOR
Relativně mladou metodou je vyloučení povlaku nikl – fosfor elektrolytickou cestou. K tomuto účelu byla vyvinuta lázeň NIPHOS ^®. Jedná se o lázeň na bázi síranu, která neobsahuje – na rozdíl od klasického chemického niklu – halogenidy a těžké kovy (olovo, kadmium).

K dispozici jsou dvě varianty lázně:

• NIPHOS^® 965 – pro pokovování v kontinuálních galvanických linkách,
• NIPHOS^® 966 – lze použít v závěsové i bubnové technologii.

Do lázně NIPHOS^® jsou vhodné jak běžné rozpustné niklové anody, tak nerozpustné titanové anody s povlakem platiny (PLATINODE ^®). Výhodou titanových anod PLATINODE^® je vysoká životnost, tvarová stálost a přizpůsobivost jakémukoliv výrobku (viz obr. 1).

VLASTNOSTI POVLAKU
Vytvořený povlak obsahuje 88–94 % niklu a 12–6 % fosforu (NIPHOS ^® 965), resp. 87–89 % niklu a 13–11 % fosforu (NIPHOS^® 966). Poměr obsahu těchto dvou prvků závisí zejména na použité proudové hustotě.

Tvrdost tepelně nezpracovaného elektrolyticky vyloučeného povlaku z lázně NIPHOS^® je cca 570 HV 0,05. Tepelným zpracováním tohoto povlaku lze dosáhnout hodnot podobných chemicky vyloučenému povlaku nikl – fosfor, tj. 1200 HV 0,1.

Korozní odolnost povlaku je velmi dobrá díky velmi malé porezitě. Při zkoušce v solné mlze (DIN 50021, 120 hod) a při Kesternichově zkoušce (DIN 50018, 5 cyklů) nedojde ke koroznímu napadení povlaku, ale pouze k lehké změně zabarvení povrchu součásti (duhovatění).

Dalšími vlastnostmi povlaku vyloučeného z lázně NIPHOS^® jsou:

• dekorativní vzhled (lesk),
• přilnavost povlaku k základnímu materiálu,
• odolnost proti otěru – úběr 2 mg/1 000 zdvihů (Boschův – Weinmannův test, zatížení 300 g),
• nízký koeficient tření μ < 0,3 (2–3 μm povlaku NIPHOS^® , FN = 1 N, délka zdvihu 5 mm, počet zdvihů 400),
• velmi dobrá pájitelnost a svařitelnost,
• kontaktní přechodový odpor < 5 mΩ (kontaktní síla 0–2 N).

NIPHOS^® V PRAXI
Elektrolyticky vyloučený povlak nikl – fosfor se používá jak u dekorativních, tak u technických povrchových úprav, nejčastěji jako mezivrstva pro následné chromování, resp. tvrdochromování. V rámci dekorativního chromování nahrazuje mezivrstva NIPHOS ^® pololesklé až lesklé povlaky niklu, které vzhledem ke své porózitě nemohou korozi plně zabránit. NIPHOS^® v tomto případě funguje jako uzavírací vrstva mezi základním materiálem a chromem (viz obr. 2). Povlakem NIPHOS^® může být nanesen také na lesklý nikl nebo lesklou měď.

V technických aplikacích se využívá jako mezivrstva tvrdochromování. Při běžných požadavcích na korozní odolnost a odolnost proti otěru je dostačující tloušťka chromu 10–20 μm. Zvýšené požadavky se obvykle řeší zvýšením tloušťky chromu. Vylučování větších tlouštěk chromu je komplikovanou technologií (vnitřní pnutí povlaku chromu). Jedním z řešení je vyloučení mezivrstvy z lázně NIPHOS^® o tloušťce 10–20 μm s následným tepelným zpracováním. Vytvoří se tak tvrdý, korozně odolný podklad pro následné chromování (viz obr. 3).

Povlaky NIPHOS^® lze vylučovat až do tloušťky několika mm bez vzniku vnitřního pnutí. Tyto „tlusté povlaky“ lze pak následně obrábět jako běžný materiál.

Další aplikací jsou například kontaktní plochy v elektrotechnice, kde se povlaky NIPHOS^® využívají jako mezivrstva před následným tvrdým zlacením.

ZÁVĚR
Slitinové povlaky na bázi niklu, resp. nikl – fosforu jsou velmi významnou povrchovou úpravou v dekorativních i technických aplikacích.

Povlaky vyloučené z lázně NIPHOS^® jsou velmi dobrou alternativou ke klasickým, chemickou cestou vyloučeným, povlakům nikl – fosfor. Technologií NIPHOS^® lze dosáhnout vlastností vyžadovaných u povlaků nikl – fosfor při potlačení nevýhod technologie chemického niklování.

Lázeň NIPHOS^®:

• je spolehlivá stabilní lázeň s neomezenou životností,
• má nízké investiční a provozní náklady,
• má jednoduchý provoz v závěsové, bubnové i kontinuální pásové technologii,
• neobsahuje těžké kovy (kadmium, olovo),
• je vhodná pro technické i dekorativní účely.

Práce je řešena v rámci SGS ČVUT 2010, registrační číslo OHK2 – 038/10.

Electrolytically eliminated coatings of nickel – phosphorus
Alloy coatings on the basis of nickel – phosphorus belong to frequent surface treatments in technical applications with high requirements for hardness and corrosion resistance of created coating. Until recently it was possible to develop  coatings of nickel – phosphorus only by chemical means – chemical nickel. Relatively new method is the elimination of coating nickel - phosphorous by electrolytic means. For this purpose, bath NIPHOS® was developed. It is a bath on the basis of sulphate, which – unlike traditional chemical nickel – is free of halogenides and heavy metals (lead, cadmium).

Autor

• Ing. Ostrá Vladislava