Als coatingmateriaal voor PVD-coaten worden metalen in een zeer zuivere, vaste vorm gebruikt. Afhankelijk van de gewenste laageigenschappen zijn dit bijvoorbeeld titanium, aluminium, chroom of zirkonium en silicium. Dit materiaal wordt 'target' genoemd.

De samenstelling, dikte en eigenschappen van de laag kunnen door de keuze van de 'target', procesparameters en afzettingsomstandigheden worden gecontroleerd. Zo kunnen bijvoorbeeld de structuur, de hardheid, maar ook de thermische weerstand worden ingesteld.

De gewenste laagdikte is ook afhankelijk van de grootte en het doel van het werkstuk. In principe is een laagdikte tot 10 µm mogelijk. Bij microgereedschap daarentegen is de laagdikte meestal minder dan 1 µm.

Er zijn verschillende processen voor PVD-coaten, die ook kunnen worden gecombineerd. Enkele van de meest voorkomende processen zijn:

• Arc-PVD: Bij boogverdamping wordt een boog tussen een elektrode en het laagmateriaal gecreëerd om deeltjes van de 'target' los te maken.
• Sputteren: De 'target' wordt gebombardeerd met magnetisch afgebogen ionen of elektronen.
• Laser: Het materiaal wordt gebombardeerd met laserstralen om verdamping op gang te brengen.

Bij Härtha bieden we sputteren en boogcoaten aan. De verschillende processen volgen in principe dezelfde stappen.

Verdamping

Bij verdampingsdepositie wordt de 'target' zo sterk verhit dat de atomen op het oppervlak als gas vrijkomen en beschikbaar zijn voor de volgende stap. Hiervoor bestaan verschillende technologieën. Bij Härtha gebruiken we het arc-proces.

Om gecontroleerde omstandigheden en wisselwerking met luchtmoleculen te voorkomen, vindt de verdamping in vacuüm plaats.

Reactie

Om het verdampte materiaal op het werkstukoppervlak af te zetten, voegt men vervolgens een reactief gas toe, dat zich bindt met de metaaldampen. De keuze van het gas heeft een belangrijke invloed op de eigenschappen van de laag. Meestal gaat het om een koolstofhoudend gas of stikstof. Deze gassen zorgen voor een sterke hechting en vormen nitride- en oxideverbindingen die bescherming bieden tegen roest en corrosie.

Om ongewenste chemische reacties te voorkomen, wordt deze stap in een chemisch niet-reactieve atmosfeer uitgevoerd. Dit kan worden gedaan met een inert gas zoals argon. Om ervoor te zorgen dat de laagdikte over het gehele werkstuk gelijkmatig is, wordt het werkstuk tijdens deze stap over meerdere assen geroteerd.

Afzetting

 
In de laatste stap worden de verdampte atomen van de 'target' afgezet op het werkstukoppervlak en vormen daar een dunne filmlaag.  

Slijtagebeschermende coatings in één oogopslag

PVD-coatings kunnen als slijtvaste lagen dienen. Zo zijn titaannitride, titaancarbonitride en titaanaluminiumnitride veelgebruikte basistypen.

Een overzicht van coatingsystemen en hun eigenschappen vindt u in onze tabel.

PVD-coatings worden in verschillende industrieën gebruikt voor een breed scala aan onderdelen:

• Snijgereedschappen
• Druk- en vormgereedschappen
• Kunststof matrijzen
• Industriële onderdelen
• Auto-onderdelen
• Sieraden en horloges
• Medische technologie
• Decoratie en sporttoepassingen
• Aluminium spuitgietstukken

De PVD-coating is een oppervlaktebehandeling. Om veranderingen in de structuur en hardheid uit te sluiten en maatnauwkeurigheid te garanderen, moet het materiaal vóór het coaten een warmtebehandeling ondergaan.

 

Aangezien PVD-coatings onder 500 °C kunnen worden aangebracht, is het proces zeer geschikt voor snelstaal, warmwerkstaal en sommige koudwerkstaal.

 

Staalsoorten die bij zeer lage temperaturen zijn ontlaten, kunnen in principe ook worden gecoat met speciale coatingsystemen voor processen bij lage temperaturen (tussen 250 °C en 450 °C).

De belangrijkste voordelen van PVD-coatings in één oogopslag:

• Hoge maatnauwkeurigheid door geringe laagdikte
• Hoge hechtsterkte
• Verbetering van slijtvastheid en hardheid
• Wrijvingsreductie door gladde oppervlakken
• Coatingtemperatuur tot 450 °C
• Elke gewenste laagstructuur (monolayer, multilayer)
• Optische veredeling

Bij Härtha bieden wij u PVD-coating en DLC-coating aan. Wij coaten werkstukken van verschillende groottes, van enkele micro's tot een diameter van 500 mm. Naast gestandaardiseerde coatings ontwikkelen wij ook op maat gemaakte oplossingen voor uw specifieke toepassing.

Wij inspecteren alle PVD-coatings visueel. Als u intensieve tests wenst, kunnen we niet-destructieve testmethoden aanbevelen.

Om een offerte voor PVD-coaten op te stellen of om een andere coatingoplossing voor u te vinden, hebben wij de volgende gegevens nodig:

• Toepassingsdoel
• Materiaalaanduiding
• Thermische voorbehandelingen
• Gewenste laagdikte in µm

Zoek een vestiging bij u in de buurt. In ons vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij bij Härtha PVD-coaten en andere metaalbewerkingsprocessen aanbieden.

DLC-coatings zijn diamantachtige koolstofcoatings. Er zijn verschillende technieken beschikbaar. De meest voorkomende zijn PVD-coating, een fysisch proces, en plasma-ondersteunde chemische dampafzetting of Plasma-Assisted Chemical Vapour Deposition, kortweg PACVD.

 

Ook wordt onderscheid gemaakt tussen waterstofhoudende, amorfe koolstofcoatings (Amorphus Diamond-Like Carbon, afgekort ADLC) en waterstofvrije coatings.

 
 

Gehydrogeneerde amorfe koolstofcoating

 

De ADLC-coating is de meest voorkomende variant van DLC-coating. Het wordt meestal toegepast met behulp van het PACVD-proces. Deze DLC-coatings bereiken hardheden tussen 1.200 HV en 2.200 HV en droge wrijvingswaarden van 0,1 tot 0,2 op metaal. In principe kunnen ze bij temperaturen tot 300 °C worden gebruikt.

 

Door doteringselementen toe te voegen, kunnen de eigenschappen van de coating worden aangepast om de gewenste resultaten te bereiken.

 

 

Waterstofvrije DLC-coatings

 

Waterstofvrije DLC-coatings zijn meestal harder dan ADLC-coatings en hebben ook een zeer lage wrijvingscoëfficiënt. Ze worden meestal op het werkstuk aangebracht met behulp van het Arc-PVD-proces. Daarbij ontstaat tetraëdrische amorfe koolstof (ta-C), die een hogere slijtvastheid biedt dan amorfe koolstof.

 

Deze bijzonder slijtvaste DLC-coatings worden vaak gebruikt in de industriële sector, bijvoorbeeld voor auto-onderdelen, racevoertuigen, industriële onderdelen en voor olie- en benzinetoepassingen, nokkenassen, kleppen, hydraulische pompen en nog veel meer.

 

 

Vergelijking van PVD- en PACVD-processen

 

Coatingproces	PVD	PACVD
DLC-laag	HC08  Cr+a-C:H:W	HC09  Cr+a-C:H:W+a-C:H
Hardheid HV 0,05	1.200 – 1.800	2.200 – 2.000
Bedrijfstemperatuur	350 °C	300 °C
Afscheidingstemperatuur	< 200 °C	< 200 °C
Kleur	Grijs	Zwart
Laagdikte µm	1-6	1-6
Wrijvingscoëfficiënt	0,2 droog, tegen staal	0,1 droog, tegen staal

De DLC-coating wordt uitgevoerd bij zeer lage temperaturen (onder 200 °C). Dit betekent dat ook aluminium, koper, messing of laaggeharde staalsoorten op deze manier kunnen worden veredeld. Enkele geschikte materialen in één oogopslag:

• Chroom
• Staal
• Aluminium
• Koper
• Titanium
• Messing
• Molybdeen
• Silicium

DLC-coatings zijn ideaal voor het beschermen van onderdelen die aan hoge belastingen en extreme wrijving worden blootgesteld. Ze worden gebruikt in sectoren als de auto-industrie, machinebouw en voedingsmiddelenindustrie. Typische toepassingen zijn:

• Hydraulische aandrijvingen
• Brandstofinjectiesystemen
• Pompen
• Snijmessen
• Bottelarijen

 

De lage wrijvingscoëfficiënt en hoge hardheid van DLC-coatings beschermen het onderdeel tegen sterke slijtage en daarom ook tegen putjes, schuren en vastlopen. 

• Lage coatingtemperatuur (tot 200 °C)
• Zeer dunne laagdikte (meestal 1 µm - 6 µm)
• Maximale bedrijfstemperatuur tot 350 °C
• Hoge hechtsterkte
• Hoge maatnauwkeurigheid
• Microhardheid tot 2.200 HV
• Hoge chemische weerstand
• Lage wrijvingscoëfficiënt (0,08 – 0,1)
• Lage neiging tot adhesie
• Corrosiebescherming
• Optische veredeling

Afhankelijk van de toepassing kunnen verschillende coatingsystemen de ideale oplossing zijn voor uw werkstukken. Naast gestandaardiseerde PVD-coatings bieden wij ook DLC-coatings aan die speciaal op uw wensen zijn afgestemd.

Härtha heeft verschillende vestigingen in Duitsland, Italië en Nederland. In ons vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij DLC-coaten en andere processen bij u in de buurt aanbieden.

Om een offerte voor DLC-coating op te stellen, hebben wij de materiaalaanduiding van het te behandelen werkstuk en eventueel informatie over de thermische voorbehandeling nodig.

Het doel van fosfateren is het vormen van een fosfaatlaag op het metaaloppervlak. Het onderdeel wordt eerst gebeitst om de natuurlijke oxidelaag op het metaal te verwijderen. Tijdens het proces worden metaalkationen opgelost wanneer waterstof wordt ontwikkeld.

Daarna volgt het bad in een fosfaatoplossing en worden slecht oplosbare fosfaten neergeslagen. Afhankelijk van de samenstelling van de oplossing ontstaat er een ijzer-, mangaan- of zinkfosfaatlaag. Het proces kan indien nodig worden herhaald. Er wordt eenonderscheid gemaakt tussen laagvormend en niet-laagvormend fosfateren.  

Niet-laagvormend fosfateren

Niet-laagvormende fosfateren wordt zo genoemd omdat er geen metaalkationen van de fosfaatoplossing worden overgedragen naar het behandelde metaal. In plaats daarvan komen alle kationen die de laag vormen uit het materiaal zelf. Dit zorgt voor een hoge maatnauwkeurigheid, maar biedt minder bescherming tegen corrosie dan laagvormend fosfateren.

Laagvormend fosfateren

Bij laagvormend fosfateren kunnen ook kationen uit het basismetaal betrokken zijn bij de laagvorming, maar het merendeel van de metaalkationen komt uit de fosfaatoplossing. Bij gemonteerde onderdelen moet rekening worden gehouden met de extra laag, die honderden nanometers tot enkele micrometers kan bedragen.

Metalen en soorten

 

Een ander onderscheidend kenmerk van fosfateren is het metaal dat bijdraagt aan de laagstructuur, meestal ijzer, zink of mangaan. Afhankelijk van de gewenste eigenschappen kunnen ook twee of drie van deze metalen tegelijkertijd worden aangebracht.

 

IJzer

IJzerfosfateren wordt gebruikt als bescherming tegen corrosie en als basis voor het verven van onderdelen zoals plaatwerk. Het wordt beschouwd als de eenvoudigste en goedkoopste variant van fosfateren omdat activering en fosfateren in dezelfde werkstap worden uitgevoerd. IJzerfosfateren vereist een temperatuur tussen 25 °C en 65 °C en een pH-waarde tussen 4 en 6. IJzerfosfaatlagen wegen tussen 0,2 en 0,8 g/m². IJzerfosfateren is geschikt voor werkstukken van ijzer, aluminium en zink.

 

Zink

Bij zinkfosfateren moet het metaaloppervlak worden voorbehandeld om een fijn kristallijne zinkfosfaatlaag te verkrijgen. Hiervoor is de eerste stap een bad met titaniumzouten. Aan het bad bij 35 °C tot 80 °C en pH-waarden van 2,2 tot 3,2 wordt nikkel toegevoegd. Bij dit proces ontstaan er poriën op het metaaloppervlak, die oliën voor corrosiebescherming bijzonder goed opnemen. De verfhechting op blank en gegalvaniseerd staal wordt ook verbeterd. De zinkfosfaatlaag ziet er mat uit en is lichtgrijs tot middengrijs. Ze weegt 1,5 tot 30 g/m².

 

Mangaan

Mangaanfosfateren wordt uitgevoerd bij een temperatuur tussen 90 °C en 95 °C en een pH tussen 2,2 en 2,4. Mangaanfosfaatlagen wegen tussen 10 en 25 g/m². Ze bieden wrijvingsverlagende eigenschappen, een goede bescherming tegen corrosie en een hoog absorptievermogen voor olie, ideaal voor gebruik in tandwielen of glijlagers. Door de donkergrijze tot zwarte kleur en het zijdematte uiterlijk wordt mangaanfosfateren ook gebruikt om het uiterlijk van handvuurwapens te verbeteren.

 

INFO: Laagdikte
De samenstelling van de fosfaatoplossing bepaalt de dikte van de conversielaag.Terwijl fosfateren met mangaan of zink tot 2 µm dik kan zijn, zijn ijzerfosfaatlagen meestal slechts enkele honderden nanometers.

 

 

Andere metalen en soorten

De tri-kation fosfatering omvat een zink-nikkel-mangaanfosfatering. Natriumnitraat, natriumnitriet, natriumfluoride en calcium zijn andere additieven die vaak worden gebruikt bij fosfateren. Het gebruik van titanium, zirkonium en kopersulfaat komt minder vaak voor. Nikkel wordt grotendeels vermeden vanwege zijn gezondheidsbedreigende eigenschappen.

 

Kenmerken en voordelen

• Hechtingsverbeteraar: de fosfaatlaag is stevig verankerd aan het basismetaal
• Hoge bescherming tegen corrosie: Poriën en capillairen bieden
• Hoog glijvermogen: Vermindering van wrijving en slijtage
• De optiek kan procesafhankelijk worden aangepast: fijne kristallijne tot grove kristallijne structuur, lichtgrijze tot zwarte kleur
• Isolatie: Fosfaatlagen bieden een hoge isolatieweerstand
• Roestvastheid: beschadigde lagen zijn nauwelijks roestgevoelig

 

 

Fosfateren wordt vaak toegepast op staal, maar ook op aluminium en gegalvaniseerd en gecadmeerd staal. Het wordt voornamelijk gebruikt om een coating voor te bereiden. Omdat de fosfaatlaag zeer goed hecht op metalen oppervlakken en poriën of capillairen de perfecte basis vormen voor oliën, vetten en verven, wordt fosfateren gebruikt als hechtingsverbeteraar.

 

Fosfateren als bescherming tegen corrosie

De fosfaatlaag zelf biedt al bescherming tegen corrosie, wat nog verder kan worden verbeterd met bijvoorbeeld oliën. Daarnaast is de laag roestwerend en kan het roesten eronder grotendeels worden voorkomen. Zinkfosfateren biedt betere bescherming tegen corrosie dan ijzerfosfateren.

 

Verbetering van de glij-eigenschappen door fosfaatlagen

Fosfateren verbetert de glij-eigenschappen van werkstukken. Met name zinkfosfaatlagen worden gebruikt voor het koudvormen van staal. Ze reageren met alkalische zepen tot zinkzepen die bestand zijn tegen hogere temperaturen en een ideaal smeerstofsysteem vormen.

 

Mangaanfosfaatlagen worden vaak gebruikt om te voorkomen dat werkstukken vastlopen door te weinig smeermiddel. Ze kunnen de slijtage van wrijvingsvlakken verminderen.

 

Elektrische eigenschappen

Fosfaatlagen zijn ideaal voor isolatie omdat ze ondanks hun geringe dikte een hoge elektrische weerstand bieden. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in elektrische staalplaten voor magneetkernen.

 

Fosfaatlagen bieden een betere bescherming tegen corrosie dan zwarte oxidelagen, aangezien corrosiewerende oliën en vetten beter hechten aan hun onregelmatige contouren dan amorfe zwarte oxide-oppervlakken.

 

Bruneren is met name geschikt voor precisieonderdelen. Het biedt een hoge mate van maatnauwkeurigheid aangezien de laag in het onderdeeloppervlak wordt gevormd. Bij laagvormend fosfateren moet daarentegen rekening worden gehouden met de laagdikte die zich aan het oppervlak vormt.

 

De exacte afstemming tussen temperaturen, reactietijden, chemicaliën en hun concentratie is essentieel voor het succes van fosfateren. Dankzij jarenlange praktijkervaring in badmanagement en moderne installaties kunnen wij de exacte bepaling van deze parameters garanderen. Wij zorgen ervoor dat uw basismateriaal niet wordt beschadigd en stemmen de dikte van de fosfaatlaag, kristalgroottes en oppervlaktehechting af op het beoogde gebruik van uw werkstukken. Vertrouw op een competente partner voor maximale kwaliteit.

 

 

Maximale werkstukgrootte:
1800 x 320 x 500 mm

 

 

Het doet ons een genoegen dat u uw werkstukken bij Härtha wilt laten fosfateren. Hiervoor hebben we de volgende gegevens nodig:

• Materiaalaanduiding
• Eventuele informatie over eerdere warmtebehandelingen
• Eventuele informatie over de gewenste laagdikte (in µm)

 

 

In ons vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij fosfateren en vele andere bewerkingen bij u in de buurt aanbieden.

 

Anodiseren is verdeeld in drie fasen: voorbehandeling, anodisatie en afdichting. Als het werkstuk moet worden gekleurd, kan er optioneel voor het afdichten (sealen) een kleurbad worden gebruikt.

Voorbehandelen

Om ervoor te zorgen dat het werkstukoppervlak optimaal wordt voorbereid op oxidatie, moet het eerst grondig worden gereinigd en stof- en vetvrij worden gemaakt. Daarnaast kunnen thermische voorbehandelingen, zoals warmbuigen of lassen, veranderingen in het materiaal veroorzaken die op de anodisatielaag worden overgebracht. Deze oneffenheden kunnen door chemisch beitsen worden geëgaliseerd om een zo homogeen mogelijke structuur te bereiken. DIN 17611 definieert alle methoden van voorbehandeling voor anodiseren.

Anodische oxidatie

Nu volgt het eigenlijke anodisatieproces in het elektrolytisch bad. Hiervoor wordt het aluminium werkstuk ondergedompeld in oxaalzuur of zwavelzuur. Tegelijkertijd vindt een anodische schakeling plaats door de pluspool van een gelijkstroombron aan te sluiten. Er wordt ook een kathode gebruikt. Dit zijn meestal platen van titanium of lood, omdat ze ongevoelig zijn voor de elektrolyt. Door elektrolyse wordt het water gesplitst in waterstof en zuurstof. De waterstof ontsnapt aan de kathode en de zuurstof reageert met het aluminium op de anode.

 

Er vormt zich een dunne blokkeringslaag, die steeds verder in het aluminium komt te zitten. Er worden capillairachtige poriën gevormd.Uiteindelijk steekt ongeveer een derde van de anodisatielaag boven het oorspronkelijke werkstukoppervlak uit.

Inkleuren

Zodra de laatste zuurresten zijn verwijderd, volgt een verfbad. De open poriën nemen de kleur op zodat deze goed beschermd is tegen slijtage. Dit proces kan tot 20 minuten duren. Veelvoorkomende kleuren zijn goud, violet, blauw, rood en groen, maar ook zwart. Een witte kleuring is niet mogelijk..

Afdichten

Ten slotte wordt het werkstuk in gedemineraliseerd water gekookt. Hierdoor wordt transparant aluminiumoxidehydraat gevormd, dat de resterende poriën op het oppervlak van de anodisatielaag afdicht.

 

Volgens DIN 8580 is anodiseren geclassificeerd als een coatingproces. Nader gespecificeerd is het een galvanische coating door elektrolytische oxidatie van aluminium.

 

Het is een natuurlijke eigenschap van aluminium om met de zuurstof in de lucht te reageren en aluminiumoxide te vormen. Hierdoor wordt een transparante corrosiebeschermende oxidelaag gevormd van enkele nanometer op het oppervlak. Hardheid en slijtvastheid blijven onaangetast.

 

Deze laagvorming wordt met het anodisatieproces versterkt, zodat laagdiktes van 5 μm tot 25 μm kunnen worden bereikt. Zolang het werkstukoppervlak onbeschadigd blijft, beschermt deze laag het werkstuk doeltreffend tegen corrosie.

 

Bij het anodiseren worden hardheden tussen 200 HV en 400 HV bereikt. Met het harde anodisatieproces is een hardheid tot 600 HV mogelijk. Bovendien kan de geanodiseerde laag ook worden gekleurd voor decoratieve doeleinden.

 

INFO: Welk metaal kan worden geanodiseerd?
Anodiseren is alleen mogelijk met aluminium. Dit wordt al aangegeven door het acroniem "Eloxal", wat staat voor "elektrolytische oxidatie van aluminium" en vaak als synoniem wordt gebruikt. Bij ferrometalen leidt oxidatie niet tot oppervlakteveredeling, maar tot roestvorming. Hier worden andere varianten van oppervlakteveredeling gebruikt, zoals het bruneren bij staal.

 

Anodiseren biedt een aantal belangrijke voordelen voor aluminium onderdelen:

 

• Hoge corrosiebestendigheid voor gebruik buitenshuis
• Krasbestendig, hard oppervlak zonder afbladderen
• Decoratieve eigenschappen
• Geringe laagdikte
• Elektrische isolatie

 

Het belangrijkste doel van het anodisatieproces is de corrosiebescherming van aluminium halffabrikaten, zoals platen, staven, buizen of profielen. Kleuring wordt echter ook vaak voor decoratieve doeleinden gebruikt, bijvoorbeeld voor verbindingselementen zoals karabijnhaken.

 

INFO: Additieven voor legeringsonderdelen
De basisvoorwaarde voor een succesvol anodiseerproces is een materiaal in anodiseerkwaliteit, kortweg EQ. Bij gietaluminium en soortgelijke legeringen daarentegen kunnen door anodiseren structuurveranderingen of vlekken ontstaan. Gebruikelijke materialen om te anodiseren zijn bijvoorbeeld AlMg 1 hh EQ of AlMgSi 0,5 EQ.

 

Voor een vlotte laagvorming tijdens het anodiseren mogen er geen vreemde metalen in het aluminium zitten en moeten oneffenheden op het aluminiumoppervlak worden weggewerkt.

 

De eigenschappen van de anodisatielaag zijn afhankelijk van de temperatuur, elektrische stroomdichtheid en spanning, maar ook van de samenstelling van de elektrolyt. Hoewel het basismateriaal van de anodisatielaag altijd aluminiumoxide is, kunnen chemische additieven aan de elektrolyt bepaalde eigenschappen, zoals duurzaamheid, verbeteren.

 

Ook het gebruik van gelijkstroom of wisselstroom speelt een rol. De laagdikte wordt hoofdzakelijk beïnvloed door de behandelingsduur.

 

In tegenstelling tot aluminium geleidt aluminiumoxide geen elektriciteit. De oxidelaag heeft dus invloed op het isolerend vermogen van het werkstuk.

 

Geanodiseerd aluminium heeft zelden onderhoud nodig. In een normale omgeving is een jaarlijkse reiniging voldoende en onder zware omstandigheden is twee keer per jaar voldoende. Om het oppervlak te beschermen, raden wij het gebruik van pH-neutrale reinigingsmiddelen aan.

 

 

Terwijl een poedercoating de oppervlaktestructuur van een werkstuk bedekt, blijft deze bij anodisatie zichtbaar, omdat de anodisatielaag slechts enkele nanometers dik is. Bovendien is de laag mat.

 

 

1600 x 600 x 900 mm

 

 

Härterei Härtha heeft vestigingen in heel Duitsland en Europa. In ons interactieve vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij anodiseren aanbieden.

 

 

Wij stellen graag een vrijblijvende offerte voor anodiseren voor u op. Hiervoor hebben we wel de materiaalaanduiding nodig. Wij nemen vervolgens onmiddellijk contact met u op met verdere informatie.

 

 
Chemisch vernikkelen is een maatvaste coatingmethode voor bijna alle metaalsoorten. Een stroomloos chemisch proces bij een temperatuur van ongeveer 90 °C zorgt ervoor dat de chemische nikkellaag neerslaat. Dit resulteert in een gelijkmatige verdeling van de laagdikte over het gehele werkstuk.
 
Chemisch vernikkelen is zeer tijdsintensief en duurder. Het duurt ongeveer een uur om 10 µm chemisch nikkel aan te brengen. Dikkere lagen dan 50 µm worden in de praktijk bijna nooit uitgevoerd.
 
INFO: Verschil met galvanisch nikkel
Voor de afscheiding van nikkelionen van het metaal zijn elektronen nodig. Bij galvanisch nikkel wordt de elektrische stroom van buitenaf geleverd, bijvoorbeeld door een gelijkrichter. Bij chemisch nikkel daarentegen worden de elektronen gegenereerd door een redoxreactie in het bad zelf. Dit maakt contournauwkeurige coatings mogelijk met een tolerantie van ± 2 µm tot ± 3 µm bij een laagdikte van 8 µm tot 80 µm. Vanaf 50 µm kunnen zich echter spanningen vormen in de chemische nikkellaag.
 

Laageigenschappen

 

Met behulp van de fosforconcentratie kunnen de eigenschappen van de nikkel-fosforlaag specifiek worden geregeld. Bij 3 % tot 7 % wordt er verwezen naar een laag fosforgehalte, 6 % tot 9 % naar een gemiddeld fosforgehalte en 10 % tot 12 % naar een hoog fosforgehalte.

• Hoe hoger het fosforgehalte, hoe beter de corrosiebescherming. Ook is het belangrijk dat de laag poriënvrij is. Dit is afhankelijk van de materiaalsoort en de voorbewerkingen van het werkstuk (frezen, polijsten, enz.), omdat deze van invloed zijn op de hechtkracht. De dikte van de anticorrosielaag is over het algemeen minimaal 30 µm tot 50 µm.
• Hoe lager het fosforgehalte, hoe hoger de hardheid of slijtvastheid. Met een extra warmtebehandeling (tot één uur bij maximaal 400 °C) kan 800 tot 1100 HV worden bereikt. Laagdiktes tussen 10 µm en 50 µm zijn gebruikelijk.

Het uiterlijk van de chemische nikkellaag kan slechts in beperkte mate worden vormgegeven, bijvoorbeeld door glansmiddelen in elektrolyt te gebruiken. Instelbare eigenschappen, zoals de korrelgrensdichtheid, kunnen het uiterlijk in geringe mate beïnvloeden. Het uiterlijk hangt in wezen af van de voorbewerking van het werkstuk – glanzende oppervlakken blijven glanzend, matte oppervlakken blijven mat.

De hechtkracht is ook afhankelijk van het materiaalsoort en eerdere bewerkingen. Een warmtebehandeling bij lage temperaturen en een langere houdtijd verbeteren de hechtsterkte.

Soorten processen

 

Mid-Phos chemisch vernikkelen
(gemiddeld fosforgehalte)

Bij Mid-Phos chemisch vernikkelen wordt een gemiddeld fosforgehalte (6 % tot 9 %) bereikt. Het wordt gebruikt om de hardheid (ong. 600 HV) en slijtvastheid van werkstukken te verhogen en om een goede corrosiebescherming te bereiken (meer dan 480 uur bij s/min = 0,030 mm). De werkstukken worden ferromagnetisch. Door warmtebehandeling kan de hardheid worden verhoogd tot ong. 1000 HV.

High-Phos chemisch vernikkelen
(hoog fosforgehalte)

Bij High-Phos chemisch vernikkelen wordt een hoog fosforgehalte (10 % tot 12 %) bereikt. Dit proces is ideaal voor werkstukken die een zeer hoge corrosieweerstand moeten hebben (meer dan 500 uur bij s/min = 0,030 mm) en niet magnetisch mogen zijn. Slijtvastheid en hardheid (ong. 550 HV) zijn lager dan bij het Mid-Phos-proces. Ook hier kan thermische nabehandeling helpen om de hardheid te verhogen (ong. 900 HV).

Thermische behandeling

Een thermische nabehandeling van chemisch vernikkelde werkstukken wordt voornamelijk gebruikt om de hardheid te verhogen tot 1000 (± 50) HV, de slijtvastheid te verbeteren en de laaghechting te vergroten. Hiervoor worden de werkstukken op 230 °C tot 400 °C getemperd.

Hybride coating

De hybride coating combineert alle voordelen van chemische nikkel- en hardchroomprocessen. Na chemisch vernikkelen volgt hardverchromen. Hierdoor ontstaat een lagensysteem met een zeer goede corrosiebescherming en een zeer hoge slijtvastheid. De respectieve laagdikte is afhankelijk van de toepassing. Werkstukken met een hybride coating zijn geschikt voor gebruik in ruwe omgevingen met hoge chemische en mechanische belastingen.

Trommelcoating

Bij trommelcoating worden de werkstukken in een geperforeerde trommel geplaatst die om zijn eigen as draait. Door de rotatie worden alle werkstukken gelijkmatig behandeld. Deze methode wordt gebruikt voor bulkgoederen zoals schroefverbindingen.

'Frame'-coating

Het chemisch vernikkelen met behulp van een frame dat geschikt voor grote en volumineuze werkstukken of precisieonderdelen. Deze worden aan het frame gehangen of geplaatst en zorgvuldig door het proces geleid.

Afdichting

Afdichting biedt bescherming aan poreuze onderdeeloppervlakken. Het is bijvoorbeeld geschikt voor gietstukken. Een transparante organische beschermfilm verhoogt de corrosiebestendigheid, waardoor de aanraakgevoeligheid wordt verminderd en het uiterlijk wordt verbeterd.

Chemisch vernikkelen biedt een aantal belangrijke voordelen voor de behandelde onderdelen:

 

• Hoge corrosiebescherming, hardheid en slijtvastheid
• Hardheid en slijtvastheid kunnen door warmtebehandeling verder worden verbeterd
• Gewenste eigenschappen kunnen nauwkeurig worden geregeld met behulp van het fosforgehalte (bijv. hardheid, ductiliteit en magnetische eigenschappen)
• Uniforme laagdikte, ook op werkstukken met complexe vormen
• Hoge reproduceerbaarheid en seriebetrouwbaarheid
• Zeer goede soldeerbaarheid
• Gelaagdheid zonder lood en cadmium
• Geen externe stroombron nodig

 

 

De uitgebreide toepassingsmogelijkheden en verwerkbare metaalsoorten maken chemisch nikkel voor veel industrieën onmisbaar:

 

• Werktuigbouw
• Machine en installatietechniek (bv. robotica)
• Auto-industrie en luchtvaart (bv. aandrijf- en besturingstechniek)
• Elektrotechniek en micro-elektronica (bv. koellichamen, connectoren, batterijen, te solderen onderdelen)
• Medische technologie

 

 

In principe zijn alle metalen basismaterialen geschikt voor chemisch vernikkelen. Dit omvat naast staal en roestvrij staal ook aluminium, spuitgietzink en non-ferrometalen zoals koper, messing en brons, evenals andere materialen volgens voorbeeldcoating.

 

 

 

Bij chemisch vernikkelen worden vanuit het bad nikkelionen in het werkstuk gebracht. Nadoseringspompen en regelmatige controles garanderen een stabiel nikkelgehalte en de juiste pH-waarde. De Metall Turn Over (MTO) geeft de gebruiksduur van het bad aan. Er moet een constante temperatuur van 90 °C worden aangehouden. Na één tot twee weken wordt het bad vernieuwd.

 

Dit complexe badmanagement en de lange procesduur maken chemisch nikkel tot een duurder proces met een complexere installatietechniek dan het galvanische proces.

 

 

 

Naast chemisch nikkel en chemisch vernikkelen, die beide de chemische aard van het proces aangeven, zijn er nog een aantal andere termen voor dit proces, zoals de Engelse term Electroless Nickel (afgekort EN). Met betrekking tot de aanwezige elementen is ook de term nikkelfosforlegering, of kortweg nikkelfosfor, of NiP, ingeburgerd geraakt. Daarnaast wordt op basis van het fosforgehalte een onderscheid gemaakt tussen laag fosfor/low phos, gemiddeld fosfor/mid phos en hoog fosfor/high phos.

 

 

De afmetingen van onze installatie zijn:

Lengte: 2100 mm
Breedte: 1150 mm
Hoogte: 730 mm

 

Trommelgoederen kunnen worden behandeld, speciale afmetingen worden op aanvraag behandeld

 

Bij Härtha bieden we op verschillende locaties chemisch vernikkelen aan. Meer informatie vindt u in ons vestigingsoverzicht.

 

 

Wilt u onderdelen door ons chemisch laten vernikkelen? Verstrek ons de materiaalbenaming en thermische voorbehandeling (indien van toepassing). We nemen dan contact met u op.

 

Volgens DIN 50983 is bruneren een productieproces met transformatie van het metaaloppervlak. Er wordt dus geen coating aangebracht. Hiervoor wordt het onderdeel ondergedompeld in een alkalische of zure oplossing en verwarmd.

Door een chemische reactie tussen het bruineermiddel en het materiaal wordt een zwarte gemengde oxidelaag op het oppervlak van het onderdeel gevormd, wat bekend staat als patina. Deze laag is slechts ong. 1 µm dik en heeft geen invloed op de maatnauwkeurigheid.

Bij het bruneren van metalen is een voorbehandeling en een nabehandeling betrokken. Het volgende proces is gebruikelijk:

 

Voorbehandeling

Om staal met succes zwart te maken, moet het werkstuk eerst worden ontdaan van resten en onzuiverheden en grondig worden gereinigd. Hiervoor zijn de volgende stappen nodig: ontvetten, spoelen, beitsen en nog eens spoelen

Bruneren

Om het bruineerbad te bereiden, wordt bruineerzout met koud water gemengd. In combinatie met warmte zorgen exotherme processen ervoor dat de temperatuur stijgt tot het kookpunt.

Nu volgt het eigenlijke bruneerproces. Hiervoor wordt het onderdeel ondergedompeld in de bruineerzoutoplossing met behulp van vaten, rekken of zeven tot het oppervlak gitzwart is geworden. Het bruineerbad wordt gedurende het hele proces op kooktemperatuur gehouden. Dit proces kan vijf tot dertig minuten duren. Dit is afhankelijk van de vorm van het onderdeel, het soort materiaal en het beoogde gebruik.

Nabehandeling

 
Om na het bruneren zoutresten van het metaal te verwijderen, wordt het werkstuk opnieuw gespoeld, meestal met heet water en ultrasoon. Vervolgens wordt een corrosiebestendige laag op het oppervlak aangebracht.
 
INFO: Duurzaamheid en beschermende waarde van de bruneren
De bruineerlaag wordt tegen corrosie beschermd met conserverende oliën of vetten. Vervolgens is het staal bestand tegen mechanische belastingen, zoals buigen en drukken, en tegen hitte tot 300 °C. Alkalische stoffen, waaronder gewone smeermiddelen, verven en oplosmiddelen, tasten de behandelde laag evenmin aan. Gebruneerde werkstukken zijn daarom ideaal voor gebruik binnenshuis. Daarentegen lossen zuren de bruineerlaag op. Bij gebruik buitenshuis moeten behandelde onderdelen daarom extra worden beschermd.

 

Bruneren als oppervlaktebehandeling biedt een aantal voordelen voor een werkstuk:

 

• De karakteristieke zwarting tijdens het polijsten geeft het staal een antieke uitstraling, wat wordt beschouwd als een optische verbetering.
• Bruneren biedt bescherming tegen corrosie, vooral in combinatie met oliën en vetten
• De bruineerlaag is zeer slijtvast en buigvast en temperatuurbestendig tot 300 °C
• Nauwelijks aantasting van de maatnauwkeurigheid en dus geen vervorming
• Geen aantasting van de geleidbaarheid

Bruneren wordt gebruikt in de machine- en installatietechniek om de levensduur van onderdelen te verlengen. Dit is vooral belangrijk voor rollagers, maar ook veren, klembekken, schroeven, beslag, bedieningselementen en onderdelen van handvuurwapens, worden vaak gebruneerd. Daarnaast worden onderdelen ook om optische redenen gebruneerd. Door de zwarte kleuring krijgen ze een antieke uitstraling.

 

NFO: Zwarting
Naast bruneren verwijst zwarten naar andere methoden. Het wordt ook gebruikt om smeedijzeren producten en ijzeren kookgerei te beschermen tegen corrosie. Hiervoor wordt lijnolie op het ijzeren oppervlak verbrand. Het werkstuk wordt in gloeiende kolen verhit naar 400°C tot 700 °C en geblust met lijnolie of eerst ingesmeerd met olie en daarna verhit. De olie verdampt in de vorm van rook. Meerdere herhalingen hiervan worden vaak gebruikt om het gewenste resultaat te verkrijgen. Het proces wordt ook wel zwartbranden of inbranden genoemd.

 

Oxideerbare metalen zoals staal, koper of messing en gietijzer zijn geschikt om zwart te maken. Non-ferrometalen en RVS zijn niet geschikt om te zwarten omdat ze geen gemengde oxidelaag kunnen vormen.

 

Een overzicht van enkele geschikte materialen:

 

Terwijl bij de chromateren en fosfateren de gelijknamige elementen in de oppervlaktelaag worden opgeslagen, wordt bij bruneren alleen zuurstof opgeslagen. Er ontstaat een oxidelaag, een laag ijzeroxide of een ijzer(II)- of ijzer(III)-oxidelaag.

 

Volgens DIN 8580 is bruneren geen coating volgens hoofdgroep 5, maar een verandering in de materiaaleigenschappen volgens hoofdgroep 6.3. Deeltjes worden dus in het oppervlak gebracht in plaats van op het oppervlak aangebracht. Om deze reden worden de afmetingen van het onderdeel nauwelijks veranderd.

 

De individuele parameters tijdens het bruneren hebben een beslissende invloed op de duurzame kwaliteit van deze oppervlaktebehandeling. Alleen met veel ervaring kan de belangrijke balans tussen temperatuur, tijd, chemicaliën en concentratie perfect worden afgestemd op uw werkstukken. Moderne systemen zorgen ervoor dat de gevoelige parameters strikt worden aangehouden. Op deze manier kunnen wij bij Härtha altijd uw gewenste producteigenschappen garanderen, zelfs bij een zeer klein tolerantiebereik.

 

Maximale werkstukgrootte:
2700 x 400 x 600 mm

 

In ons interactieve vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij in Duitsland en Europa bruneren aanbieden.

• Een hogere kleurdiepte kan door bruneren in meerdere fasen worden bereikt (DIN 50 938)
• Alleen ijzer oxideert tijdens het bruneren – het ijzergehalte bepaalt dus de diepte van de zwarting. Een hogere concentratie van andere legeringsonderdelen leidt daardoor tot lichtere en mogelijk roodachtige verkleuringen
• Bij roestvrij staal wordt bruneren zwarting of zwarting van roestvrij staal genoemd
• Door de chemische aard van het proces kunnen binnenruimtes en boringen probleemloos worden gebruneerd.
• Bij het zogenaamde 'snelbruneren' wordt de bruneeroplossing handmatig op het werkstuk aangebracht.

 

Het doet ons een genoegen dat u bij ons wilt bruneren. Hiervoor hebben we de materiaalaanduiding en informatie over eventueel uitgevoerde thermische voorbehandelingen nodig.