AKIMSIZ NİKEL NEDİR ?
Katalitik metal yada katalize edilmiş metal olmayan alt (baz) malzeme üzerine kimyasal reaksiyon yöntemi ile fosfor / boron içeren nikel kaplamayı tanımlar. Akımlı nikelden farklı olarak elektrik akımı uygulanmaz.Bu nedenle kaplanacak alt malzemenin bütün yüzeylerinde düzenli, homojen aynı kalınlıkta, sert ve yağlanma özelliği daha yüksek nikel kaplanır. Aşınma, sürtünme ve korozyona karşı dirençli sert, manyetik olmayan karakterde nikel tabakası elde edilir.
AKIMSIZ NİKEL'İN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Kaplanan Nikel Tabakasının Homojenliği
Homojen ve eşit kalınlıkta kaplama yapılabilmesi ,kaplama sonrası yapılması gerekli bazı mekanik işlemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak performansını en üst düzeye taşır.Elektro kaplamalarda ise kaplama kalınlığı parçanın konfügrasyonuna ,geometrisine ve anot’a olan mesafesine bağlı olarak değişkenlik gösterir. Akımsız nikel ile kaplanan bir parçanın banyo kimyasal solüsyonu ile temas eden her tarafında aynı olup proses süresince istenilen kalınlıkta tutabilme kontrolünü sağlar.Parçanın bünyesinde şekil itibariyle bulunan tepe ve çukur bölgeler,kör delikler ince uzun tüp-tünel boşluklarında bütün dar ve zor bölgelerde de tıpkı parçanın dış yüzeylerinde olduğu gibi aynı kalınlıkta nikel kaplaması yapmak mümkündür.
Ergime Noktası
YGeniş ergime aralığına sahip ötektik alaşımdır.Saf bileşiklerin aksine tam bir ergime noktasına sahip değildir.Ergime aralığı,içersinde bulunan fosfor oranına bağlı olarak değişim gösterir. Fosfor oranı düştükçe ergime aralığıda genişler.
Kaplama Kalınlığı
Bİstenilen kalınlıkta hassas ve homojen kaplama yapmak mümkündür.Yaygın olarak kullanılan kalınlık 2.5 ile 25 mikrondur.Artı- eksi ortalama 2.5 mikron tolaransı vardır.Oldukça yüksek korozif çalışma şartları için 25- 75 mikron arası tercih edilir.75 mikron üstü ise genellikle parça kurtarmak için tercih edilir.Kaplama kalınlığı arttıkça yüzey pürüzlülüğü artar.
Tabaka Yapısı
Camsı metalik doku özeliğine sahip çok az sayıda bulunan birkaç mühendislik malzemesinden biridir.Homojendir ve yapısında mikro boşluk bulunmaz.İçinde mikroboşluklar bulunan yapıya çevirilebilir.Bu forma metalik cam adı verilir.Banyo kimyasal formülasyonuna bağlı olarak değişebilen fosfor kompoizyonu değiştikçe değişen kaplama hızı tabakanın içeriği ve stres seviyesi kaplanan nikel tabakasının da yapısını değiştirir.
Elektirik Direnci
Nikel tabakasının kompozisyonuna göre elektiriksel özellikleri değişir.Yüksek fosfor içeren tabakalar konvansiyel iletkenliğe sahip bakırdan daha az iletkendir.Düşük fosfor içeren tabakanın iletkenliği 20 µO-cm’dir. Elektirik direncinin önemli olmadığı uygulamalarda nisbeten daha ince tabakalar kaplanır. Isıl işlem uygulamaları ve kaplama banyosunun kimyasal formülasyonuda direnci etkiler.Isıl işlem görmüş nikel tabakasının içersindeki fosforun çökelti haline geçmesi nedeni ile iletkenliği iki ile dört kat arasında artar. Fosforun nikel tabakası içersinde termal genleşmesi üzerinde de güçlü etkisi vardır.
Yoğunluk
Yoğunluğu içersinde bulunan fosfor oranı ile ters orantılı olarak değişir.Düşük fosfor oranında 8,5 gr/cm3 ,yüksek fosfor oranında (%10,5) 7,75 gr/cm3 ‘dür.
AKIMSIZ NİKEL'İN MEKANİK ÖZELLİKLERİ
Amorf özelliğe sahip diğer kaplamalarla aynı özelliğe sahiptir.Yüksek dirençli,kopmaya dayanıklı elstikiyeti (esnemesi)yüksek modüllüdür. Çekme Direnci: Sertleştirilmiş bir çok çelikle eşdeğerdir.Çalıştığı ortamda uzun süre parçanın zarar görmeden çalışmasını sağlar.nikel tabakasının içinde bulunan fosfor yüzdesine bağlı olarak 700 Mpa (100kpsi) ‘a kadar dayanıklılık gösterir.
Kopma
Uzama özelliği komposizyonu ile birlikte değişkenlik gösterir.Kopmaya olan dayanıklılığı bir çok mühendislik malzemesinden daha iyidir.Muhtelif uygulama talepleri için yeterli seviyededir.İnce kaplama yapılmış tabaka kendi etrafında tam bir daire oluşacak şekilde büküldüğünde çatlama yada kopma meydana gelmez .malzeme ile birlikte süner.Bu nedenle yaylara ve esneyen bütün parçalara başarıyla uygulanır.Çekilerek yada bükülerek çalışan parçalara uygulanması ise doğru değildir.Çünkü az bir deformasyon tabakanın çatlamasına buda korozyon ve abrazyon direncinin azalmasına neden olur.Düşük fosfor oranı yada metalik yada sülfür içeren ilave katkılar kopmaya olan dayanıklılığını artırır. Neredeyse sıfır kopma noktasına gelir.
Görünüm
Kaplanan nikel tabakasının görüntüsü banyo formülasyonuna ve alt malzemenin topografisine bağlı olarak değişiklik gösterir.Banyo solüsyonları mattan parlağa doğru ayarlayabilmek mümkündür.Ayna parlaklığında parlatılmış yüzeylerde aynı parlaklıkta kaplama tabakası uygulanabildiği gibi yine polisaj yapılmış, kumlanmış yada döküm yüzeylerde parlak alınsa da ayna parlaklığına ulaşmak mümükün değildir. Korozyona karşı koruma,mükemmel uzama ve düşük stres ,kalın kaplama ve en az çillenme istenildiği durumda mümkün olduğu kadar parlak kaplama talep etmekten kaçınmak gerek.
Nüfuziyet
Nikel tabakasının bir çok alt malzemeyle olan nüfuziyeti mükemmeldir.Katalitik metallerin tümünde başlangıç reaksiyonu oluşur ,alt malzeme üzerindeki mikroskobik parçacıklar banyo solüsyonu tarafından temizlenerek kaplandığı için hem mekanik hemde metalik bağ oluşur. Katalitik olmayan ,pasif metallerde (paslanmaz çelik gibi) başlangıç reaksiyonu oluşmaz bu durum nüfuziyeti azaltır.çok ince bir tabaka akımlı nikel uygulanarak başlangıç reaksiyonu oluşturulur.Alüminyum da ise nikel tabakası 130-200 ˚C bir ile dört saat arasında fırınlama işlemi uygulanarak tabakadaki hidrojen serbest bırakılır.Tabakanın alt malzemeye difüzyonu sağlanarak bağ kuvveti artırılır.Mil çeliği ile oluşturduğu bağ kuvveti 30,000-60,0000 psi’dir.
Lehim ve Kaynak Yapılabilmesi
Akımsız nikel tabakası rahatlıkla lehimlenebilir.Özellikle elektronik’te akımsız nikel kaplanmış hafif metaller de(alüminyum gibi) lehim uygulanır. Nikel fosfor alaşımının kaynak edilebilme noktasının çok düşük olması ve içersindeki fosforun çelik içersine difüz etmesi ve çeliği kırılgan yapıya dönüştürmesi sebebi ile kaynak edilebilmesi çok zordur. Saflık derecesi yüksek paslanmaz çelik elektrot kullanarak yardımcı gaz verilerek kaynak yapıldığını gösteren başarılı çalışmalar olmuştur.Yüksek nikel destekleyici halkaları borulama sistemide uygulanmıştır.
Sürtünme Özellikleri
Sürtünme karakteri mükemmeldir.Yağlanmış tabakanın sürtünme katsayısı 0.13 ,yağlanmamış tabakanın ise 0.6 ‘dır.PTFE komposit kaplamanın ise kuru iken 0.17 yağlanmış durumda iken 0.07 ‘dir. Nikel tabakasında bulunan fosfor doğal kaydırıcılık sağlar.Parçanın fazla ısınmasını böylelikle engeller.Parçanın çalışma esnasında sürtünme ile oluşan fazla ısınmanın ve sonrasında soğumanın meydana getirdiği aşırı genleşme ve büzülme gibi olumsuz etkileri ortadan kaldırarak daha uzun süre parça bozulmadan çalışmasını sağlar.Bu özelliği nedeniyle plastik enjeksiyon kalıplarında rahatlıkla kullanılır.
Yıpranma ve Aşınma Direnci
Aşınma mekanik olarak yüzeyden malzemenin azalması demektir.Sertleştirilme uygulanmış olsun veya uygulanmamış olsun her iki durumda da yıpranmaya ve aşınmaya karşı direnci mükemmeldir.Laboratuvar test sonuçları göstermiştir ki tam anlamı ile ısıl işlem uygulanmış nikel tabakasının yağlı yada yağsız haliyle aşınmaya karşı direnci sert krom ile aynıdır.Bu özelliği ile yüksek alaşımlı malzemeler ve sert krom kaplamaya olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Akımsız nikel ile kaplanmış,ısıl işlem uygulanmış V Blokların yağlanarak Faleks aşınma testi uygulanmasından sonra sert krom ile karşılaştırıldığında daha dayanıklı olduğu tesbit edilmiştir. Yüksek fosfor içeren nikel tabakaları ise yapışmadan kaynaklanan aşınmalara karşı daha dayanıklıdır.
Sertlik ve Aşınma Direnci
En önemli özelliği sertliğidir. Kaplanan tabakanın mikro sertliği 500-700 HV100 ‘dür.Yaklaşık 45-58 HRC(Rockwell) ‘e karşılık gelir ki sertleştirilmiş alaşımlı çelikle aynıdır.Kaplama işlemi sonrasında uygulanan ısıl işlemle meydana gelen alaşım tabaka çöktürülerek 1100 HV100 sertliğine ulaşılır ki bu da sert krom kaplama tabakasının sertliği ile aynıdır. Bazı parçaların hassasiyeti ve alt malzemenin özelliği nedeniyle yüksek sıcaklıklardaki ısıl işlemi tolere etmeyebilir.Bu durumda daha düşük sıcaklıklarda uzun süreli ısıl işlem uygulanmasını gerektirir ki yine istenen sertliğe ulaşılır. En sık uygulanan 340˚C’de 4 ile 6 saat ve 290 ˚C’de 10 ile 12 saat ‘lik ısıl işlem’le 950-1000 HV100 sertliğine ulaşılır.260 ˚C’de uygulanan ısıl işlemle daha düşük sertlik elde edilir.230˚C ve daha düşük sıcaklıklarda uygulanması durumunda ise sertlikte çok az artış elde edilir. Düşük sıcaklıklarda sertleştirilme işle işlemi en az uygulanan durumlardır.180-200˚C’deki 2ile 4 saat ısıl işlem ise daha çok alt malzemeyle olan bağ kuvvetini artırmak ve tabaka içersindeki hidrojeni dışarı atarak gerilimi gidermek amacı ile yapılır. En mükemmel sertlik ise 400˚C’lik ısıl işlemde elde edilirki sert krom sertliği ile eşdeğer hatta bazende daha sert tabaka elde etmek mümkündür.
Kompozit Kaplanabilme Özelliği
PTFE,silis karbür ve elmas ile birlikte kaplanabilme özelliği bulunur.Sonuçta kompozit nikel tabakası elde edilir ki abrazyon direnci mükemmeldir.