एक हीटिंग प्लेटन जो अपघर्षक, कांच से भरे पॉलिमर से लगातार फिसलने वाली घिसाव को देखती है, उसे एक ऐसी सतह की आवश्यकता होती है जो अपघर्षक से भी कठिन हो। इलेक्ट्रोलेस निकेल प्लेटिंग लंबे समय से इसके लिए प्रयासरत रही है, लेकिन वाष्प जमाव प्रक्रिया द्वारा लागू की गई बहुत पतली, गहरी और अधिक नाजुक कोटिंग {{1}क्रोमियम नाइट्राइड, {{2}अब इसके ताज को चुनौती दे रही है। को समझनासीआरएन बनाम इलेक्ट्रोलेस निकल कोटिंग वियर प्लेटनउच्च-घिसाव संपीड़न मोल्डिंग या सामग्री हैंडलिंग अनुप्रयोगों में प्लेटें निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों के लिए प्रदर्शन अंतर आवश्यक है।
प्लैटेंस पर पहनने की चुनौती
ग्लास-प्रबलित थर्मोप्लास्टिक्स (उदाहरण के लिए, एलएफटी), शीट मोल्डिंग यौगिकों, या अपघर्षक मिश्रित सामग्री के संपीड़न मोल्डिंग में उपयोग किए जाने वाले प्लेटें हार्ड ग्लास फाइबर (वजन से 50% तक) वाले बहने वाले पॉलिमर के साथ निरंतर स्लाइडिंग संपर्क के अधीन होते हैं। रेशे सूक्ष्म काटने के उपकरण के रूप में कार्य करते हैं, जो समय के साथ प्लेट की सतह को खरोंचते हैं। एक घिसा हुआ प्लेटन सपाटपन खो देता है, गैर-समान भागों का निर्माण करता है, और महंगे नवीनीकरण या प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। इसलिए, सतह कोटिंग या उपचार को असाधारण कठोरता, कम घर्षण और थर्मल स्थिरता प्रदान करनी चाहिए।
इलेक्ट्रोलेस निकेल (EN) प्लेटिंग: पारंपरिक वर्कहॉर्स
इलेक्ट्रोलेस निकल चढ़ाना एक ऑटोकैटलिटिक रासायनिक जमाव प्रक्रिया है जो एक समान, अनाकार निकल-फॉस्फोरस (Ni-P) मिश्र धातु परत का उत्पादन करती है। इलेक्ट्रोप्लेटिंग के विपरीत, इसमें बाहरी वर्तमान स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे जटिल आकृतियों और आंतरिक छिद्रों पर भी कोटिंग की अनुमति मिलती है। कोटिंग की मोटाई आम तौर पर 25-75 µm (0.001-0.003 इंच) होती है, जो पर्याप्त है और गहरी गॉजिंग का विरोध करने के लिए "बॉडी" की एक डिग्री प्रदान करती है।
इलेक्ट्रोलेस निकेल की कठोरता:
जमा के रूप में (गर्मी उपचार के बिना): लगभग 500-600 एचवी (विकर्स कठोरता)।
1 घंटे के लिए 400 डिग्री पर ताप उपचार के बाद: Ni‑P चरण निकल फॉस्फाइड (Ni₃P) में बदल जाता है, जिससे कठोरता बढ़ जाती है900-1000 एचवी(लगभग 65-69 एचआरसी)।
आगे के ताप उपचार से कठोरता थोड़ी बढ़ सकती है लेकिन अंतर्निहित स्टील में विकृति या नरमी आ सकती है।
EN हल्के अम्लीय या क्षारीय वातावरण में अच्छा घर्षण प्रतिरोध और उत्कृष्ट संक्षारण संरक्षण प्रदान करता है। इसमें घर्षण का मध्यम गुणांक है (स्टील के विरुद्ध ≈0.4–0.5)। हालाँकि, इसकी कठोरता लगभग 1000 एचवी तक सीमित है, जो कई अपघर्षक ग्लास फाइबर (सोडा-लाइम ग्लास के लिए ≈600-800 एचवी) की तुलना में केवल मामूली रूप से कठिन है। समय के साथ, रेशे EN परत को खरोंच कर घिस सकते हैं।
क्रोमियम नाइट्राइड (सीआरएन) पीवीडी कोटिंग: सिरेमिक कवच
क्रोमियम नाइट्राइड (CrN) भौतिक वाष्प जमाव (PVD) द्वारा जमा की गई एक सिरेमिक कोटिंग है। पीवीडी प्रक्रिया में, क्रोमियम धातु को नाइट्रोजन-समृद्ध वैक्यूम कक्ष में वाष्पित किया जाता है (स्पटरिंग या चाप वाष्पीकरण के माध्यम से)। क्रोमियम सब्सट्रेट सतह पर घनी, क्रिस्टलीय सीआरएन परत बनाने के लिए नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। कोटिंग की मोटाई आमतौर पर EN- की तुलना में बहुत पतली होती है2–5 µm(0.00008–0.0002 इंच)-लेकिन इसका प्रदर्शन अत्यधिक कठोरता और कम घर्षण से प्राप्त होता है।
सीआरएन कोटिंग की कठोरता:
यथा-जमा:2000-2400 एचवी(जमाव मापदंडों और स्टोइकोमेट्री के आधार पर)।
कुछ उन्नत सीआरएन वेरिएंट (उदाहरण के लिए, एएलसीआरएन, सीआरएलएएन) 3000 एचवी से अधिक हो सकते हैं।
यह ताप-उपचारित इलेक्ट्रोलेस निकेल से लगभग 2-2.5 गुना अधिक कठोर है।
सीआरएन सिरेमिक कवच का एक सूक्ष्म खोल है। इसकी कठोरता अधिकांश अपघर्षक कणों से अधिक है, जिसमें ग्लास फाइबर (≈600 एचवी), सिलिका रेत (≈1000 एचवी), और यहां तक कि कठोर उपकरण स्टील (≈700-900 एचवी) शामिल हैं। परिणामस्वरूप, अपघर्षक रेशे कोटिंग पर बिना काटे या खरोंच किए फिसल जाते हैं।
कम घर्षण गुणांक
CrN घर्षण का बहुत कम गुणांक (COF) भी प्रदर्शित करता है। स्टील या पॉलिमर के विरुद्ध, ड्राई स्लाइडिंग COF आमतौर पर होता है0.2–0.3, इलेक्ट्रोलेस निकल के लिए 0.4-0.5 की तुलना में। कम घर्षण से स्लाइडिंग इंटरफ़ेस पर गर्मी उत्पादन कम हो जाता है, पॉलिमर आसंजन (चिपकना) कम हो जाता है, और कोटिंग जीवन बढ़ जाता है। अत्यधिक कठोरता और कम घर्षण का संयोजन सीआरएन को उच्च गति या उच्च दबाव वाले स्लाइडिंग अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से प्रभावी बनाता है।
उच्च तापमान प्रदर्शन: एक प्रमुख विभेदक
कई वियर प्लेटें थर्मोसेट या थर्मोप्लास्टिक मोल्डिंग के लिए अक्सर 150-250 डिग्री ऊंचे तापमान पर काम करते हैं। इलेक्ट्रोलेस निकल लगभग 300 डिग्री से ऊपर नरम होने लगता है और कठोरता खोने लगता है। अधिक गंभीर रूप से, 200 डिग्री से अधिक तापमान के लंबे समय तक संपर्क में रहने से प्रसार और ऑक्सीकरण हो सकता है, जिससे धीरे-धीरे कोटिंग के पहनने के प्रतिरोध में कमी आ सकती है।
सीआरएन, एक सिरेमिक के रूप में, अपनी कठोरता और रासायनिक स्थिरता को बरकरार रखता है700-800 डिग्री. इसके यांत्रिक गुण विशिष्ट प्लैटन ऑपरेटिंग रेंज के भीतर अनिवार्य रूप से अपरिवर्तित हैं। यह सीआरएन को उच्च तापमान वाले अपघर्षक घिसाव वाले वातावरण के लिए बेहतर विकल्प बनाता है।
ट्रेड-ऑफ़: मोटाई और सब्सट्रेट संगतता
पतली कोटिंग - गहरी गॉजिंग के लिए कम सहनशीलता
सीआरएन परत केवल कुछ माइक्रोन मोटी होती है। हालांकि यह बेहद कठोर है, यह कोटिंग के माध्यम से घुसने वाली गहरी खरोंच या घावों को अवशोषित नहीं कर सकता है। यदि एक कठोर कण (उदाहरण के लिए, टूटे हुए उपकरण का टुकड़ा या कठोर स्टील का टुकड़ा) को प्लेटन के पार खींचा जाता है, तो यह पतली सीआरएन परत को काट सकता है और अंतर्निहित स्टील को उजागर कर सकता है। इसके विपरीत, 50 µm इलेक्ट्रोलेस निकल परत अधिक मोटी बलि बाधा प्रदान करती है। हालाँकि, निलंबित ग्लास फ़ाइबर से सामान्य घिसाव के लिए {{7} जो छोटे (10-100 µm) होते हैं और एकल कणों के रूप में अत्यधिक आक्रामक नहीं होते हैं {{10} CrN कोटिंग पर्याप्त से अधिक है।
जमाव के दौरान सब्सट्रेट तापमान संवेदनशीलता
पीवीडी सीआरएन जमाव आमतौर पर ऊंचे तापमान पर किया जाता है400-500 डिग्री. यह तापमान अंतर्निहित स्टील प्लेट के ताप उपचार (तापमान) को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, एच13 (550-600 डिग्री पर कठोर और टेम्पर्ड) जैसे टूल स्टील से बना एक प्लेटन कुछ नरमी का अनुभव कर सकता है यदि पीवीडी प्रक्रिया इसके टेम्परिंग तापमान से अधिक हो जाती है। इसलिए, सब्सट्रेट को पीवीडी जमाव तापमान से अधिक टेम्परिंग तापमान के साथ निर्दिष्ट किया जाना चाहिए, या कोटिंग के बाद प्लेटन को फिर से गर्म किया जाना चाहिए। इलेक्ट्रोलेस निकल को बहुत कम तापमान (आमतौर पर 80-95 डिग्री) पर जमा किया जाता है, जिसका सब्सट्रेट पर कोई थर्मल प्रभाव नहीं होता है।
संक्षारण संरक्षण
इलेक्ट्रोलेस निकल उत्कृष्ट समान संक्षारण सुरक्षा प्रदान करता है, भले ही कोटिंग थोड़ी छिद्रपूर्ण हो। सीआरएन संक्षारण प्रतिरोधी भी है (घना सिरेमिक होने के कारण), लेकिन इसकी बहुत पतली प्रकृति का मतलब है कि कोई भी पिनहोल या खरोंच स्टील को उजागर कर देता है। अत्यधिक संक्षारक वातावरण (उदाहरण के लिए, अम्लीय या नमक युक्त वातावरण) के लिए, EN को प्राथमिकता दी जा सकती है। हालाँकि, मोल्डिंग अनुप्रयोगों में शुष्क अपघर्षक घिसाव के लिए, संक्षारण शायद ही कभी प्राथमिक चिंता का विषय होता है।
प्रदर्शन सारांश: सीआरएन बनाम इलेक्ट्रोलेस निकेल ऑन ए वियर प्लेटन
| संपत्ति | इलेक्ट्रोलेस निकल (गर्मी से उपचारित) | सीआरएन (पीवीडी) |
|---|---|---|
| मोटाई (सामान्य) | 25–75 µm | 2–5 µm |
| कठोरता (एचवी) | 900–1000 | 2000–2400 |
| घर्षण का गुणांक (शुष्क) | 0.4–0.5 | 0.2–0.3 |
| अधिकतम सेवा तापमान | ~300 डिग्री (200 डिग्री से ऊपर नरम हो जाता है) | >700 डिग्री |
| घर्षण प्रतिरोध (ग्लास फाइबर) | अच्छा (लेकिन समय के साथ खराब हो जाता है) | उत्कृष्ट (अपघर्षक से अधिक कठोर) |
| गहरी जलन के प्रति सहनशीलता | उच्च (मोटी कोटिंग) | कम (पतली कोटिंग) |
| जमाव तापमान | 80-95 डिग्री | 400-500 डिग्री (सब्सट्रेट तापमान को प्रभावित करता है) |
| संक्षारण प्रतिरोध | उत्कृष्ट (एकसमान, मोटा) | अच्छा (पतला, लेकिन घना) |
| सापेक्ष लागत | मध्यम | उच्चतर (पीवीडी उपकरण) |
आवेदन मार्गदर्शन
सीआरएन पीवीडी कोटिंग तब चुनें जब:
प्राथमिक घिसाव तंत्र कांच के रेशों, खनिज भरावों या कठोर कणों से घर्षणकारी फिसलन है।
प्लेटन ऊंचे तापमान (150-300 डिग्री) पर काम करता है।
चिपकने और गर्म होने को कम करने के लिए कम घर्षण की आवश्यकता होती है।
सब्सट्रेट स्टील उच्च तापमान पीवीडी प्रसंस्करण (उदाहरण के लिए, एच13, डी2, या उच्च तापमान वाले स्टेनलेस स्टील) के साथ संगत है।
विस्तारित प्लैटन जीवन और कम डाउनटाइम के लिए कुछ हद तक उच्च प्रारंभिक लागत स्वीकार्य है।
इलेक्ट्रोलेस निकेल चुनें जब:
संक्षारण प्रतिरोध उतना ही महत्वपूर्ण है जितना पहनने का प्रतिरोध (उदाहरण के लिए, गीला या अम्लीय वातावरण)।
प्लेटन में जटिल आकार या आंतरिक मार्ग होते हैं जिनके लिए समान कोटिंग कवरेज की आवश्यकता होती है।
सब्सट्रेट 400-500 डिग्री पीवीडी प्रक्रिया को सहन नहीं कर सकता है।
कभी-कभी बड़े मलबे या प्रभाव क्षति का सामना करने के लिए एक मोटी बलि परत की आवश्यकता होती है।
बजट की बाधाएं कम लागत वाले, सिद्ध समाधान का पक्ष लेती हैं।
निष्कर्ष
सबसे अधिक मांग वाले अपघर्षक पहनने वाले अनुप्रयोगों के लिए, एक पीवीडी सीआरएन कोटिंग कठोरता और थर्मल स्थिरता का एक स्तर प्रदान करती है जो कि सबसे अच्छे इलेक्ट्रोलेस निकल से भी आगे निकल जाती है, जो प्लेटन की सतह को लगभग अभेद्य ढाल में बदल देती है।सीआरएन बनाम इलेक्ट्रोलेस निकल कोटिंग वियर प्लेटनतुलना से स्पष्ट रूप से पता चलता है कि जहां इलेक्ट्रोलेस निकल एक मोटी, क्षमाशील परत के साथ अच्छा घर्षण प्रतिरोध और उत्कृष्ट संक्षारण संरक्षण प्रदान करता है, वहीं सीआरएन अत्यधिक कठोरता (2000-2400 एचवी), कम घर्षण गुणांक और उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रदर्शन प्रदान करता है। ट्रेड-ऑफ़ एक बहुत पतली कोटिंग (2-5 µm) है जो गहरी गॉजिंग के प्रति कम सहनशील है, और एक जमाव प्रक्रिया है जिसके लिए सब्सट्रेट तापमान अनुकूलता की आवश्यकता होती है। पहनने से सुरक्षा का भविष्य केवल माइक्रोन मोटा है, और सीआरएन उस प्रवृत्ति का एक प्रमुख उदाहरण है।
