Regelmatig leggen we een belangrijk begrip voor je uit. Eerder legden we bijvoorbeeld al uit wat een cirkelzaag is. Deze keer hebben we het over chemisch vernikkelen. Chemische vernikkeling wordt veelvuldig toegepast in de algemene machinebouw, waar ze een aantal functionele eigenschappen van bijvoorbeeld tandwielen of plunjers aanpassen. Daarnaast wordt chemische vernikkeling ook gebruikt in de medische sector of in de maritieme industrie. Wat maakt chemische vernikkeling zo bijzonder, wat is het nut ervan en hoe verschilt het van andere vernikkelingsprocessen? In dit artikel leggen we het voor je uit.
Wat is chemisch vernikkelen?
Bij het vernikkelen worden metalen stukken of onderdelen voorzien van een nikkellaag. Hierdoor neemt de beschermingsgraad toe. Er bestaan verschillende manieren om metaal, zoals staal of koper, te vernikkelen. Een voorbeeld daarvan is galvanische vernikkeling waarbij het voorwerp in een bad wordt geplaatst en de vernikkeling gebeurt met behulp van elektrolyse. Ook bij chemisch vernikkelen maakt men gebruik van zo’n bad, maar gebeurt het vernikkelen door middel van een zogenaamde autokatalytische chemische reactie.
Wat is het nut van chemisch vernikkelen?
Vernikkelen wordt over het algemeen toegepast om de eigenschappen van een metaal te verbeteren. Vernikkelen resulteert bijvoorbeeld in een betere bescherming tegen roest en andere vormen van corrosie. Daarnaast draagt het chemisch vernikkelen bij aan de hardheid of stevigheid van metalen onderdelen, beïnvloedt het de elektrische weerstand of past het ook de magnetische vatbaarheid aan.
Kenmerken aanpassen tijdens het chemisch vernikkelingsproces
Op basis van het percentage fosfor kunnen we verschillende deklagen onderscheiden. In de eerste plaats kan het om een lage fosforhoudende deklaag gaan (2-5%), maar het gehalte fosfor kan daarnaast ook hoog (10-13%) of gemiddeld (6-9%) zijn. Bij lage fosforgehalten reken je op een goede soldeerbaarheid, een magnetische deklaag en een hoge hardheid, terwijl je bij een hoog fosforgehalte een uitstekende corrosieweerstand verkrijgt zonder magnetische eigenschappen.
Door de hoeveelheid fosfor aan te passen, speel je met andere worden met een aantal eigenschappen zoals de elektrische weerstand, de hardheid en de corrosiebescherming. Toch speelt niet alleen de hoeveelheid fosfor een rol, maar ook een eventuele thermische behandeling. Zo’n thermische behandeling is echter niet noodzakelijk.
Chemisch vernikkelingsproces
Het chemisch vernikkelingsproces wordt vaak toegepast om onderdelen met complexe vormen te behandelen omdat het een uniforme nikkelafzetting tot op de micron garandeert, dit tot in de meest ontoegankelijke en kleinste boorgaten. Het verloop van het chemisch vernikkelingsproces is echter heel complex. Samengevat kunnen we stellen dat het voorwerp in een voorbehandelingsbad wordt ondergedompeld. Hierbij wordt het onder andere ontvet en kan een afbijtmiddel zijn werk doen. Het voorbehandelingsbad speelt een belangrijke rol omdat het de moleculaire grip verhoogt: het zorgt voor een goede hechting van nikkel met het metaal.
Vervolgens wordt het metalen onderdeel in een oplossing ondergedompeld, bestaande uit nikkelzouten en reductoren met een aantal additieven zoals tensioactieven. In tegenstelling tot bij een galvanische vernikkeling is er geen externe stroombron nodig. In het bad ontstaat er vanzelf een autokatalytische reactie (chemisch vernikkelen proces: NiSO4 + 3 NaH2PO2 + 3H2O → Ni°(P) + 3 Na+ + 3H2PO3– + SO42- + 2 H2 + 2 H+), wat meteen ook de verklaring is voor de perfect homogene vernikkeling. Het verklaart ook waarom wijzigingen in het fosforpercentage zo’n invloed hebben.