Presavimo plokštelei, kuri mato nuolatinį abrazyvinių polimerinių dalių slydimą, reikia kieto ir patvaraus darbinio paviršiaus. Naudojami du įprasti pramoniniai dengimai: beelektrinis nikelis, vienodas, chemiškai nusodintas lydinys, ir kietasis chromas, šviesus, galvanizuotas metalas. Abu gali būti poliruoti iki veidrodinio paviršiaus, tačiau iš esmės skiriasi jų vidinės struktūros, kietumas ir atsparumas lėtam korozijai. Pasirinkimas tarp jų yra gryno, trapaus kietumo kova su minkštesniu, bet labiau chemiškai saugesniu apkabinimu. Suprasdamas,beelektrinio nikelio ir kieto chromo plokštės kietumasPalyginimas yra būtinas norint pasirinkti tinkamą paviršiaus apdorojimą, kad būtų užtikrintas ilgalaikis plokščių patikimumas.
Kietas chromavimas: grynas, trapus kietumas
Kaip taikomas kietasis Chrome
Kietasis chromas padengiamas galvanizavimo būdu. Plokštelė panardinama į vonią, kurioje yra chromo trioksido (šešiavalenčio chromo) ir stiprios rūgšties, o elektros srovė chromo jonus redukuoja į metalinį chromą ant paviršiaus. Susidariusios nuosėdos yra grynas kristalinis chromas. Įprastas kieto chromo dangos storis svyruoja nuo 0,01 mm iki 0,1 mm (0,0004–0,004 colio), priklausomai nuo nusidėvėjimo reikalavimų.
Kietumas ir atsparumas dilimui
Kietasis chromas užtikrina Vickerso kietumą, viršijantį 700 HV, o tai reiškia maždaug 70 Rockwell C (HRC). Šis labai didelis kietumas užtikrina puikų, mažos trinties atsparumą dilimui abrazyviniams polimerų junginiams, užpildytam plastikui ir metalinėms dalims. Paviršius gali būti šlifuotas ir poliruotas iki veidrodinio paviršiaus su labai mažu trinties koeficientu. Tačiau kietasis chromas yra trapus ir turi būdingą mikro įtrūkimų tinklą, kuris natūraliai susidaro dengimo proceso metu. Šie įtrūkimai nesumažina atsparumo dilimui švariomis ir sausomis sąlygomis, tačiau suteikia galimybę korozinėms medžiagoms -tokioms kaip drėgmė, rūgštys ar valymo tirpikliai- pasiekti apatinį plieninį pagrindą. Prasidėjus korozijai ties įtrūkimu, chromo sluoksnis gali pakilti arba suskilti.
Beelektrinis nikelis{0}}Dengimas fosforu: vienodas, termiškai apdorojamas sluoksnis
Kaip naudojamas beelektrinis nikelis
Beelektrinis nikelis (EN) yra nikelio ir fosforo lydinys, nusodinamas cheminės redukcijos būdu nenaudojant išorinės elektros srovės. Plokštelė panardinama į vandeninį tirpalą, kuriame yra nikelio jonų ir reduktorius (paprastai natrio hipofosfitas). Redukcijos reakcija vienodai vyksta ant visų sudrėkintų paviršių, nusodinant nikelio ir fosforo lydinį. Pagrindinis EN pranašumas yra tas, kad jis padengia kiekvieną paviršių-angų viduje, aplink kraštus ir į aklinas įdubas-, kurios storis yra visiškai vienodas. Nereikia jokių elektrinių laukų ar sudėtingų anodo formų. Įprastas EN dengimo storis yra nuo 0,025 mm iki 0,075 mm (0,001–0,003 colio), nors galimos ir storesnės nuosėdos.
Dengtos kietumas ir terminis apdorojimas
Padengto beelektrinio nikelio kietumas yra maždaug 500 HV, tai yra apie 50 HRC. Tai žymiai mažesnė nei kieto chromo 70 HRC. Tačiau vieną valandą atliekant paprastą terminį apdorojimą 400 laipsnių (750 laipsnių F) temperatūroje, kietosios nikelio fosfido (Ni₃P) dalelės nusodinamos visoje amorfinėje nikelio matricoje. Šis grūdinimas krituliais padidina kietumą iki 700 HV (70 HRC){10}}atitinka kietojo chromo. Skirtingai nuo kietojo chromo, termiškai apdorotas EN sluoksnis yra ištisinis, neakytas barjeras nuo korozijos. Jame nėra mikro įtrūkimų, o nikelio-fosforo matrica yra daug mažiau trapi nei grynas chromas. Plokštėms, kurios mato ir slydimą, ir korozinius dūmus (pvz., dėl karšto polimero skilimo ar valymo priemonių), termiškai apdorotas beelektrinis nikelis dažnai yra geriausias pasirinkimas.
Kietas chromas yra trapus, deimantų kietas skydas; beelektrinis nikelis yra kieta, korozijai atspari oda, kurią galima sukietinti iki tokio pat aštrumo naudojant paprastą orkaitės ciklą.
Palyginimas tarpusavyje: pagrindinės savybės
| Turtas | Kietas chromas | Beelektrinis nikelis (termiškai apdorotas) |
|---|---|---|
| Kietumas (kaip taikoma) | 70 HRC | 50 HRC |
| Kietumas (po terminio apdorojimo) | Netaikoma (trapus visose valstybėse) | 70 HRC |
| Mikrostruktūra | Kristalinis su mikro įtrūkimais | Amorfinis su išsklaidytomis Ni₃P dalelėmis, be įtrūkimų |
| Atsparumas korozijai | Prastas (įtrūkimai atskleidžia pagrindinį plieną) | Puikus (nuolatinis barjeras) |
| Metimo galia (vienodumas) | Prastas (kraštai susikaupę, įdubos nepadengtos) | Puikus (visiškai vienodas) |
| Maksimalus praktinis storis | 0,1 mm | 0,075 mm (gali būti storesnis naudojant kelis sluoksnius) |
| Trapumas | Aukštas | Žemas (net po terminio apdorojimo) |
| Poveikis aplinkai | Didelis (šešiavalentis chromas, kancerogeninis) | Vidutinis (nikelio druskos, bet be Cr⁶⁺) |
Techninis tikslumas: svarbios taikymo pastabos
Storis ir nusidėvėjimo laikas
Daugeliui šildymo plokščių pakanka 0,05 mm (0,002 colio) storio abiem dangoms. Kietojo chromo pranašumas yra tas, kad jį galima tepti storesniu (iki 0,5 mm kai kuriose pramonės srityse), tačiau ant tikslios plokštės per didelis storis gali iškraipyti. Beelektrinio nikelio vienodumas leidžia lengviau išlaikyti griežtus plokštumo nuokrypius visame plokštelės paviršiuje.
Korozijos mechanizmai
Presavimo arba formavimo mašinos plokštę dažnai veikia karštos polimero išmetamosios dujos (pvz., PVC išskiria vandenilio chloridą, nailonas – aminus, poliuretanas – izocianatus), valymas garais arba aušinimo skysčio nuotėkis. Kietojo chromo mikro įtrūkimai leidžia šioms korozinėms medžiagoms pasiekti plieno pagrindą, o tai lemia per mažą koroziją ir galiausiai pleiskanojimą. Termiškai apdorotas beelektrinis nikelis be įtrūkimų visiškai užkerta kelią šiam poveikiui. Drėgnoje arba chemiškai agresyvioje aplinkoje pageidautinas pasirinkimas yra EN.
Terminis apdorojimas Atsargiai
400 laipsnių terminio apdorojimo temperatūra yra žemesnė už daugelio įrankių plieno (pvz., A2, D2 arba P20 formų plieno) grūdinimo diapazoną ir neturės įtakos netauriųjų metalų kietumui. Tačiau jei plokštelė buvo anksčiau grūdinta ir grūdinta, EN terminis apdorojimas turi būti suderintas, kad būtų išvengta per didelio grūdinimo. Aliuminio plokščių terminis apdorojimas negalimas; naudojamas kaip padengtas EN (50 HRC) arba pasirenkama kita kieta danga.
Aplinkosaugos ir saugos klausimai
Kietasis chromavimas yra mažiau aplinkai nekenksmingas procesas, nes naudojamas šešiavalentis chromas (Cr⁶⁺), žinomas kancerogenas ir reguliuojamas pavojingas oro teršalas. Daugelis jurisdikcijų (ES, Kalifornija, Kinija) riboja arba laipsniškai panaikina dekoratyvinį ir funkcinį kieto chromo dengimą ir pasirenka alternatyvas. Beelektriniuose nikelio procesuose naudojamos nikelio druskos ir hipofosfitas, kurie yra mažiau toksiški ir lengviau apdorojami. Teisės aktų laikymosi požiūriu vis labiau pirmenybė teikiama EN.
Išvada: klasikinis kompromisas
Pasirinkimas tarp kieto chromo ir beelektrinio nikelio yra klasikinis kompromisas: grynas, trapus kietumas lyginant su vienodu, termiškai apdorojamu ir korozijai atspariu kietumu. Kietasis chromas pasižymi puikiu kietumu ir maža trintimi, tačiau kenčia nuo mikro įtrūkimų ir aplinkos trūkumų. Termiškai apdorotas beelektrinis nikelis pasiekia tokį patį kietumą, tuo pačiu užtikrina be įtrūkimų, atsparų korozijai barjerą ir puikų vienodumą. Šildomai plokštei, kuri mato ir nusidėvėjimą, ir cheminį poveikį, termiškai apdorotas beelektrinis nikelis yra patikimesnis ilgalaikis sprendimas. Geriausias plokštelės paviršius yra tas, kuris yra pakankamai kietas, kad būtų atsparus dilimui, ir pakankamai tvirtas, kad būtų atsparus chemijai-, o beelektrinis nikelis po paprasto orkaitės ciklo tiekia abu.
