Цинковое покрытие против никелевого покрытия: Что выбрать?

Цинкование и никелирование - частая точка отсчета в вопросах отделки металла. Эти два метода применяются для защиты металлов, улучшения их характеристик и продления срока службы изделий. Различия между этими двумя типами зависят от стоимости, долговечности и внешнего вида. Отделка поверхности - это не только внешний вид. Она связана с точностью, с которой изделие может противостоять ржавчине, износу и повреждениям. Даже прочные металлы могут быть повреждены, если на них нет соответствующего покрытия. Именно по этой причине гальваническое покрытие является важным процессом в автомобильной, аэрокосмической, строительной и электронной промышленности.

Цинкование известно как дешевое и эффективное покрытие. Оно образует тонкое и прочное защитное покрытие, которое противостоит появлению ржавчины на металле, находящемся под ним. Это позволяет использовать его в крепеже, гайках, болтах и многих других мелких элементах, используемых в повседневной жизни. Никелевое покрытие, напротив, более прочное и долговечное. Оно не поддается легкому износу и устойчиво к воздействию кислот. Кроме того, никелирование - это яркое, привлекательное покрытие, поэтому оно идеально подходит для декоративных или видимых деталей, таких как отделка автомобилей, арматура приборов или корпуса электроники.

При рассмотрении вопроса о цинковании и никелировании возникает вопрос: что лучше подходит в вашей ситуации? В зависимости от того, где будет применяться деталь, насколько она нуждается в защите и с какой суммой вы готовы расстаться, определяется ответ.

В этом блоге мы расскажем об этих процессах, их преимуществах, ограничениях и основных областях, где их лучше всего использовать, чтобы помочь вам принять наиболее правильное решение.

Что такое цинковое покрытие?

Цинкование - это широко распространенная и экономически эффективная технология нанесения покрытий. Оно осуществляется путем нанесения тонкого слоя цинка на поверхность металла, чаще всего стали или железа, с помощью процесса, известного как гальваника. При этом в раствор соли цинка погружают основной металл и пропускают электрический ток. Раствор цинка попадает на поверхность изделия, образуя ровное и тонкое покрытие.

Преимущества цинкового покрытия

• Устойчивость к коррозии: Цинк можно использовать в качестве жертвенного покрытия, таким образом, он корродирует первым, прежде чем коррозии подвергнется другой металл, лежащий в основе. Это значительно увеличивает срок службы детали.
• Низкая стоимость: Цинкование - это недорогой способ нанесения покрытия по сравнению с другими.
• Хороший внешний вид: Дает яркую, блестящую поверхность, которую можно дополнительно обработать хроматами, чтобы она приобрела другие цвета (желтый или прозрачный).
• Гибкость: Применяется для обработки гаек, болтов, крепежа и автозапчастей.

Ограничения цинкового покрытия

• По сравнению с никелем он имеет более короткий срок службы: Цинк обеспечивает высокую степень защиты даже в самых суровых условиях, но срок его службы сокращается.
• Низкая износостойкость: Этот материал не подходит для использования в системах с высоким коэффициентом трения.
• Устойчивость к низким температурам: Цинковое покрытие подвержено воздействию высоких температур.

Что такое никелирование?

Никелирование также является распространенной технологией отделки, но по сравнению с цинком оно обеспечивает более твердую, долговечную и эстетически привлекательную поверхность. Процесс осуществляется одним из двух основных способов:

Электролитическое никелирование (Гальваническое покрытие) - Как и при цинковании, необработанный металл помещается в раствор никелевой соли, и никель осаждается на поверхности при подаче на металл электрического тока.

Безэлектродное никелирование - это метод, не требующий использования электричества. Химический процесс позволяет равномерно нанести никель на поверхность, в том числе в сложных конструкциях и других труднодоступных местах.

Преимущества никелирования

• Превосходное средство защиты от коррозии: Никель обеспечивает защитный слой, который не позволяет влаге проникать внутрь и развиваться. Безэлектролитный никель особенно хорош в борьбе с ржавчиной.
• Высокая твердость и износостойкость: Никелевые покрытия тверже цинковых и более устойчивы к трению, истиранию и интенсивной эксплуатации.
• Лучше выглядеть: Никелевые покрытия гладкие, блестящие и профессиональные. Они применяются в декоративных целях.
• Универсальность толщины: Никель может быть добавлен в более толстые покрытия для улучшения защиты.

Ограничения никелирования

• Чрезмерные расходы: Никелирование дороже цинкового покрытия как с точки зрения материала, так и с точки зрения процесса.
• Потенциальная хрупкость: Бывают ситуации, когда толстые никелевые покрытия склонны к растрескиванию из-за хрупкости.
• Экологические поиски: Никелирование считается более сложным с точки зрения переработки отходов, чем цинкование.
• Замедленный процесс производства: Никелирование обычно происходит медленнее, чем цинкование, и это может повлиять на крупномасштабное производство.

Процесс нанесения покрытия

Процесс цинкования

Подготовка поверхности при цинковании очень тщательна. Перед нанесением покрытия поверхность, которая в большинстве случаев является металлической, обычно стальной или железной, должна быть очищена от масла, грязи, ржавчины и окислов. Для этого детали очищают в кислотных или щелочных жидкостях, а затем промывают, чтобы не осталось никаких остатков. После очистки деталь помещают в электролитическую ванну с раствором соли цинка, чаще всего сульфата или хлорида цинка. Затем через ванну пропускается электрический ток. Это движение приводит к тому, что ионы цинка в среде перемещаются и осаждаются на поверхности основного металла. В результате образуется очень тонкий, ровный слой цинка, покрывающий цинк под ним. Часто проводится постэтапная обработка покрытого компонента, которая может дать более устойчивый к коррозии эффект, а также способна изменить внешний вид покрытия, обеспечивая желтую, черную или прозрачную отделку. Цинкование выполняется сравнительно быстро, имеет низкую цену и широко применяется в массовом производстве аппаратуры и деталей автомобилей.

Процесс никелирования

Подготовка к нанесению никелевого покрытия осуществляется практически аналогичным образом, причем первым этапом является очистка. Поверхности деталей хорошо обрабатываются и очищаются, чтобы адгезия не нарушалась остатками. Электролитическое никелирование: Деталь помещается в ванну с растворами солей никеля, например, сульфата никеля, и подается электрический ток. В результате ионы никеля оседают на поверхности, образуя твердый защитный слой. Другой подход, при котором никелирование не требует электропитания, - это электробезникелевое покрытие. В этом случае деталь погружается в некоторые химические вещества - соли никеля и восстановительный раствор, например гипофосфит натрия. При этом происходит химическая реакция, в результате которой никель равномерно осаждается на детали. Этот процесс имеет преимущество перед электролитическим покрытием в том, что он равномерно покрывает даже углубления, канавки и другие сложные геометрические формы. Отмечается высокая твердость и устойчивость никелевых отложений к коррозии, однако этот процесс дороже гальванического и требует более тщательного контроля химического состава ванны, уровня pH и температуры.

Цинковое покрытие против никелевого покрытия: Основные различия

При выборе между цинкованием и никелированием учитываются такие аспекты, как стоимость, долговечность, внешний вид, коррозионная стойкость и целесообразность применения. Давайте рассмотрим их по порядку.

1.     Устойчивость к коррозии

• Цинковое покрытие: Оно обеспечивает умеренную защиту в умеренных условиях. Цинковое покрытие защищает сталь, жертвуя собой в местах, которые время от времени подвергаются воздействию влаги, например, в болтах, гайках и деталях. Но New Light не улучшает свои характеристики в условиях повышенной нагрузки и коррозионной среды, особенно в морях.
• Никелевое покрытие: Обеспечивает повышенный уровень устойчивости к влаге, химическим веществам и окислению. Особенно устойчив к коррозии электролитический никель, который широко применяется в морской, аэрокосмической и нефтяной промышленности. 

Победитель: Никелевое покрытие обеспечивает длительную защиту от коррозии.

2. Выносливость / износостойкость

• Цинковое покрытие: менее твердые и износостойкие. Использование лучших компонентов, которые не всегда можно использовать напрямую.
• Никелирование: Более твердое и устойчивое к царапинам, трению и износу никелевое покрытие. Используется на высокопроизводительных деталях или движущихся частях.

Победитель: Никелирование; Твердость, износостойкость.

3. Стоимость

• Цинкование: IТ гораздо дешевле как по материальным, так и по технологическим затратам.
• Никелевое покрытие: Стоит дороже из-за стоимости необработанного никеля, а время обработки также выше.

 Победитель: Цинкование - экономически эффективное решение.

4. Внешний вид

• Цинковое покрытие: Отражает свет и хорошо выглядит, но не так изыскан, как никель. Имеет возможность хромирования для получения различных видов отделки (прозрачной, желтой, черной).
• Никелевое покрытие: Профессиональная, зеркальная отделка. Лучше использовать с продукцией, ориентированной на потребителя или конечного пользователя (электронные изделия, декор, предметы роскоши).

 Победитель: Никелирование - чтобы хорошо выглядеть.

5. Воздействие на окружающую среду

• Цинковое покрытие: Как правило, менее опасны для окружающей среды. Обработка отходов становится проще.
• Никелевое покрытие: Его нужно выбрасывать и обрабатывать более строгим образом, поскольку его химические вещества опасны.

 Победитель: Цинкование по зелени.

Краткая сравнительная таблица

Отраслевые применения цинкового и никелевого покрытия

Обе технологии нанесения покрытия очень распространены в промышленности, однако большинство людей выбирают ту или иную из них в зависимости от имеющихся бюджетных ассигнований, требований к производительности и экологической ситуации.

1. Автомобильная промышленность

Цинковое покрытие: Широко используется в торцевых крышках, гайках, болтах и крепеже, тормозных деталях. Эти компоненты должны быть материальными, а защита от коррозии может не требовать высококачественной отделки. Цинкование обеспечивает экономически эффективный метод при массовом производстве автомобилей.

Никелевое покрытие: Никелирование Баланс между внешним видом и прочностью всегда важен для декоративных накладок, эмблем и деталей выхлопной системы. Никель также покрывается электрическим способом; это используется на деталях, которые должны работать в жестких условиях, например на топливных системах.

2. Аэрокосмическая промышленность

Цинковое покрытие: Не является типичным аэрокосмическим покрытием, поскольку не обеспечивает надежной защиты от коррозии. Но цинково-никелевые сплавы (комбинация обоих) могут иногда использоваться в качестве умеренной защиты.

Никелевое покрытие: Это очень предпочтительный вариант, поскольку он обладает отличной устойчивостью к коррозии и способностью выдерживать высокие температуры. Никелевое покрытие широко используется в деталях авиационных двигателей, гидравлических систем и шасси.

3. Строительство и инфраструктура

Цинковое покрытие: Оцинковка используется во многих строительных изделиях, таких как шурупы, гвозди, кронштейны и трубы. Оно полезно, поскольку обеспечивает надлежащую защиту зданий, подвергающихся различным погодным условиям.

Никелевое покрытие: Не так популярен в строительстве, поскольку слишком дорог, но в оборудовании, требующем длительного использования и чистого покрытия (например, декоративные светильники, детали лифтов и эскалаторов).

4. Электронные приборы/продукты

Цинковое покрытие: Он также используется для внутренних крепежей и соединителей, для которых эстетическая красота не является важным аспектом.

Никелевое покрытие: Обычно используется на внешних поверхностях, таких как крышки телефонов, декоративная отделка приборов и электрические разъемы, благодаря своей электропроводности, износостойкости и блестящему виду.

5. Нефть и газ / Тяжелое машиностроение

Цинковое покрытие: не лучший выбор из-за высокой коррозионной активности среды морских буровых установок.

Никелевое покрытие: Никель является стандартом, когда речь идет об оборудовании, которое будет контактировать с соленой водой, химикатами и средами высокого давления. Электролитическое никелирование - единственная процедура, обеспечивающая равномерное покрытие самых сложных форм, и поэтому представляет большой интерес на этом рынке.

Какой из них выбрать?

В конечном счете, выбор между цинкованием и никелированием сводится к тому, какое из этих соображений для вас наиболее важно:

Выберите цинкование, если

• Вам требуется экономичное решение.
• Компонент применяется в умеренных условиях.
• Если вы наносите покрытие на крепежные детали, болты или общее оборудование.
• Важны экологичность и скорость изготовления.

Выберите никелирование, если

• Вам требуется долговечная коррозионная стойкость.
• Компонент будет подвергаться высокому трению, воздействию химикатов или палящих температур.
• Ожидается специальная декоративная профессиональная отделка высокого уровня.
• Вы занимаетесь аэрокосмической, морской или высокопроизводительной техникой.

В других случаях используются покрытия из цинково-никелевых сплавов, которые экономичны, как цинк, но более долговечны, чем никель. Преимущество этой гибридной системы было получено как в автомобильных, так и в аэрокосмических программах.

Распределение затрат: Цинк против никеля

Стоимость - один из основных определяющих факторов. В среднем:

1. Стоимость цинкования: От 0,10 до 0,25 за кв. фут.
2. Стоимость никелирования: 0.75-2.00$.

Таким образом, цинкование в 10 раз экономичнее никелирования, и именно поэтому оно стало столь полезным в массовом производстве. Однако при расчете долгосрочной стоимости владения никелирование окупается в долгосрочной перспективе, поскольку продлевает срок службы деталей, так что в замене нуждается гораздо меньше деталей.

Материалы, необходимые для нанесения покрытия

Материалы для цинкования

Чтобы гарантировать удовлетворительную отделку, цинковое покрытие должно состоять из нескольких материалов. Основным металлом чаще всего является сталь или железо, хотя могут использоваться и другие металлы. В центре ванны для нанесения покрытия находится раствор цинковой соли, обычно приготовленный из сульфата или хлорида цинка. Для проведения электрического тока в ванну добавляют химические вещества, называемые электролитами. Электрический ток, который вызывает движение ионов цинка из раствора на металлическую поверхность, также вырабатывается с помощью источника питания. При подготовке поверхности используются щелочные, обезжиривающие и кислотные травители для удаления окислов, грязи и масла. После нанесения покрытия добавляются другие химические вещества для повышения коррозионной стойкости и изменения цвета изделия, например хроматы.

Материалы для никелирования

Никелирование имеет еще более разнообразный состав. Наиболее важным является никелевая солевая ванна, в состав которой обычно входят сульфат никеля, хлорид никеля и иногда карбонат никеля. Электролизный никель В электролитическом процессе никелирования постоянный ток необходим для переноса ионов никеля на поверхность основного металла. Гальваническое никелирование Гальваническое никелирование представляет собой метод нанесения покрытия, не требующий электричества, основанный на восстановительном растворе, называемом раствором гипофосфита натрия. Как и при цинковании, для получения прочной адгезии никелевого слоя также требуются очищающие растворы и другие химикаты для подготовки поверхности. Иногда в ванну добавляют отбеливатели и стабилизаторы для улучшения цвета и качества покрытия. Поскольку при никелировании используется больше вредных химикатов, возникает необходимость в получении дополнительных материалов для обработки отходов и их безопасного обращения.

Тенденции будущего металлического покрытия

Индустрия гальванических покрытий меняется очень быстро в связи с новыми экологическими требованиями и промышленными потребностями. Вот некоторые из тенденций, определяющих будущее:

• Цинк-никелевые сплавы: Новый, более распространенный сплав в автомобильной и аэрокосмической промышленности, поскольку является некоторым компромиссом между стоимостью и производительностью. Цинк-никелевые слои могут обладать коррозионной стойкостью в 10 раз большей, чем обычный цинк.
• Экологически чистые процессы: Компании отказываются от использования опасных химикатов, таких как шестивалентный хром, и выбирают более экологичные решения.
• Расширение использования возобновляемых источников энергии и электромобилей: По мере развития возобновляемых источников энергии и распространения электромобилей никелирование становится все более востребованным в связи с расширением использования деталей и разъемов аккумуляторов.
• Автоматизация и точность: Роботы для нанесения покрытий позволяют наносить покрытия на детали с максимальной точностью, что приводит к уменьшению количества отходов и повышению качества.

Заключительные слова

И цинкование, и никелирование находят применение в современном производстве. Цинковое покрытие - это просто экономичное решение, а никелевое - более прочное и роскошное. Наиболее разумным для многих отраслей промышленности является сочетание этих двух методов, когда цинковое покрытие используется для украшения общего оборудования, а никелевое - для критически важных или эстетических компонентов. Удивительное количество инноваций, включая цинк-никелевые и другие сплавы, а также экологически чистые процессы, дают мало оснований для замены одного метода другим, а скорее для разумного и более устойчивого использования обоих. Все зависит от приоритетов: цинк подойдет, если у вас нет времени и нужно что-то практичное, никель - если внешний вид и производительность не пренебрегаются ни при каких обстоятельствах.

Вопросы и ответы

1. Цинк или никель - что лучше для наружного покрытия?

Для наружного применения обычно подходят вилочные погрузчики, которые дольше служат под дождем и медленнее окисляются. Цинковое покрытие слишком уязвимо для наружного применения без дополнительного покрытия (например, хроматов).

2. Можно ли сочетать цинковые и никелевые покрытия?

Некоторые производители наносят никелевый слой на цинк или используют пластины из цинково-никелевого сплава. Это гибридная технология, которая может быть очень экономичной и долговечной.

3. Что является более экологичным?

Цинкование не так вредно для окружающей среды, поскольку его отходы легче перерабатывать. Никелирование - более токсичный процесс, и его утилизация требует более тщательного контроля.

4. Какой срок службы покрытия может быть у каждого покрытия?

• Цинковое покрытие: Такое покрытие держится от 12 месяцев до 3 лет в нестабильных средах.
• Никелевое покрытие: Срок службы таких покрытий может превышать 10 лет, особенно электролитического никеля.

5. Является ли цинковое покрытие таким же хорошим, как никелевое?

Не обязательно. Никелевое покрытие будет работать лучше, но оно относительно дороже. Для массовых и недорогих аппаратных средств цинковое покрытие - это ОЧЕНЬ лучший вариант.