Odporność powłoki niklowej na podwyższoną temperaturę

Odpowiednio dobrane powłoki galwaniczne mogą zwiększać odporność korozyjną, poprawiać trwałość powierzchni oraz wspierać utrzymanie wymaganych parametrów użytkowych elementu. Wśród rozwiązań stosowanych w wymagających warunkach szczególne miejsce zajmuje powłoka niklowa, ceniona za odporność korozyjną, twardość i dobrą stabilność powierzchni. W wielu zastosowaniach istotne korzyści daje także połączenie powłok niklowej i cynowej, które łączy funkcję warstwy barierowej z dobrą lutowalnością i właściwościami kontaktowymi.

W wielu zastosowaniach przemysłowych o trwałości komponentu decyduje nie tylko materiał bazowy, lecz także stan jego powierzchni. Ma to szczególne znaczenie wtedy, gdy element pracuje w środowisku narażonym na podwyższoną temperaturę, wilgoć, utlenianie, czynniki korozyjne oraz długotrwałe obciążenia eksploatacyjne. W takich warunkach odpowiednio dobrana powłoka galwaniczna może poprawić odporność detalu i pomóc w utrzymaniu stabilnych właściwości użytkowych.

Jednym z rozwiązań często stosowanych w wymagających aplikacjach jest niklowanie galwaniczne. Powłoka niklowa jest ceniona za odporność korozyjną, twardość, odporność na zużycie oraz możliwość wykorzystania niklu jako warstwy pośredniej pod inne pokrycia galwaniczne. W wielu przypadkach korzystne okazuje się również połączenie dwóch różnych powłok galwanicznych — np.:  niklowej i cynowej lub niklu i srebra. Takie rozwiązanie łączy funkcję barierową warstwy niklowej z właściwościami użytkowymi warstwy cynowej, zwłaszcza z jej dobrą lutowalnością.

Jaką funkcję pełni powłoka galwaniczna w środowisku o podwyższonej temperaturze?

W środowisku o podwyższonej temperaturze powłoka galwaniczna ma przede wszystkim chronić materiał bazowy i zapobiegać jej degradacji. Oznacza to ograniczenie utleniania, poprawę odporności korozyjnej oraz spowolnienie zmian, które mogłyby pogorszyć właściwości użytkowe elementu. W przypadku komponentów przewodzących i stykowych znaczenie ma także zachowanie  odpowiednich parametrów użytkowych.

Nie każda powłoka spełnia jednak te funkcje w takim samym stopniu. W zastosowaniach, w których istotne są odporność korozyjna, trwałość warstwy wierzchniej, odpowiednia twardość i stabilność powierzchni przy obciążeniu cieplnym, szczególnie dobrze sprawdza się powłoka niklowa. To właśnie dlatego niklowanie galwaniczne jest często wybierane do komponentów pracujących w wymagających warunkach przemysłowych, zwłaszcza tam, gdzie liczy się nie tylko ochrona metali, ale również długotrwała stabilność powierzchni.

Z tego względu powłoki galwaniczne, a w szczególności powłoka niklowa, są szeroko stosowane w energetyce, elektrotechnice, elektronice, automatyce przemysłowej i branży e-mobility. W takich zastosowaniach liczy się nie tylko zabezpieczenie materiału bazowego, ale również możliwie stabilne zachowanie powierzchni przy długotrwałej pracy i zmiennych obciążeniach cieplnych.

Powłoka niklowa a praca w podwyższonej temperaturze

Powłoka niklowa jest stosowana tam, gdzie istotna jest trwałość warstwy wierzchniej oraz odporność powierzchni na oddziaływanie środowiska. Nikiel poprawia odporność korozyjną, zwiększa twardość powierzchni i może pełnić funkcję warstwy pośredniej pod kolejne powłoki. Ma to znaczenie również w warunkach podwyższonej temperatury, ponieważ wzrost temperatury sprzyja utlenianiu i przyspiesza niektóre procesy degradacyjne na powierzchni metalu.

Nie oznacza to jednak, że powłoka niklowa jest rozwiązaniem odpowiednim do dowolnej aplikacji wysokotemperaturowej. O przydatności powłoki zawsze decydują rzeczywiste warunki pracy: temperatura, czas oddziaływania cieplnego, materiał bazowy, geometria detalu oraz wymagania funkcjonalne. Niklowanie elektrolityczne jest jednak uzasadnionym wyborem tam, gdzie ważna jest odporność powierzchni, trwałość powłoki oraz stabilność w wymagającym środowisku pracy.

Takie powłoki elektrolityczne znajdują zastosowanie między innymi na detalach miedzianych i aluminiowych wykorzystywanych w:

• energetyce,
• elektrotechnice,
• automatyce przemysłowej,
• elektronice,
• przemyśle maszynowym,
• rozwiązaniach dla e-mobility.

Najważniejsze zalety powłoki niklowej

Dobrze wykonana powłoka galwaniczna z niklu może zapewniać szereg korzyści eksploatacyjnych. Do najważniejszych należą:

• dobra odporność korozyjna,
• zwiększenie twardości powierzchni,
• lepsza odporność na zużycie i ścieranie,
• możliwość wykorzystania niklu jako warstwy pośredniej pod inne powłoki galwaniczne,
• poprawa trwałości powierzchni w wymagających warunkach pracy.

Bardzo istotna jest również rola niklu jako warstwy pośredniej. To właśnie ta cecha sprawia, że nikiel jest chętnie stosowany w wielowarstwowych rozwiązaniach powierzchniowych, zwłaszcza wtedy, gdy końcowe wykończenie ma łączyć ochronę materiału bazowego z określonymi właściwościami użytkowymi.

Dlaczego nikiel można stosować jako warstwę pośrednią?

W wielu przypadkach sama warstwa zewnętrzna nie wystarcza, aby zapewnić odpowiednią stabilność całego pokrycia. Dotyczy to zwłaszcza elementów miedzianych, w których ważne jest oddzielenie materiału bazowego od warstwy końcowej. Właśnie w takiej roli stosuje się nikiel.

Jako warstwa pośrednia nikiel może:

• pełnić funkcję bariery między podłożem a warstwą zewnętrzną,
• ograniczać dyfuzję miedzi
• poprawiać przyczepność kolejnych warstw,
• wspierać stabilność całego układu powłokowego.

Ma to znaczenie nie tylko z punktu widzenia ochrony przed korozją, ale również trwałości połączenia różnych warstw w czasie eksploatacji. Właśnie dlatego nikiel jest często stosowany jako podpowłoka techniczna pod kolejne pokrycia galwaniczne.

Electris –  powłoki techniczne dla energetyki

W Electris Coating Systems realizujemy usługi galwanizacyjne dla komponentów miedzianych i aluminiowych wykorzystywanych w wymagających zastosowaniach przemysłowych. Wykonujemy powłoki galwaniczne z myślą o trwałości, jakości powierzchni i dopasowaniu do warunków pracy detalu.

Dzięki nowoczesnemu zapleczu technologicznemu oraz kontroli parametrów, jakie obejmuje proces galwanizacji, zapewniamy powtarzalność i wysoką jakość wykończenia. Wspieramy również dobór odpowiedniego rozwiązania w zależności od materiału bazowego, funkcji elementu i warunków jego eksploatacji.

Zapraszamy do kontaktu z naszym zespołem: sales@electris.pl

Źródła

1. Nickel Institute, Plating: the role of nickel — https://nickelinstitute.org/en/nickel-applications/plating
2. NIST, Intermetallics Formation and Growth at the Interface of Tin-Based Solder Alloys and Copper Substrates — https://www.nist.gov/publications/intermetallics-formation-and-growth-interface-tin-based-solder-alloys-and-copper