Aluminium vernickeln: Anleitung zum Auftragen einer Schutzschicht

Aluminium ist ein weit verbreitetes Konstruktionsmaterial, das aufgrund seines geringen Gewichts, seiner mechanischen Festigkeit, seiner Wärmeleitfähigkeit und seiner Kosteneffizienz beliebt ist. Abrieb und das Risiko der Korrosionsbildung in rauen Umgebungen sind jedoch die Hauptprobleme, die durch die Beschichtung mit hochwertigen Metallen wie Nickellegierungen gelöst werden können. Vernickeln von Aluminium verbessert die Oberflächenhärte, Korrosionsbeständigkeit und das ästhetische Erscheinungsbild.

Die Vernickelung wird auf der Aluminiumoberfläche entweder durch elektrochemische Reaktionen oder chemische Reduktion aufgebracht. Beide Methoden haben unterschiedliche Auswirkungen, Verfahren und Ergebnisse. In diesem Artikel werden die Galvanisierung und stromlose Vernickelung Aluminiumdetail. 

Fangen wir an!

Was ist Vernickeln und wie wird es auf Aluminiumlegierungen angewendet?

Wie jeder andere auch Beschichtungsoberfläche, Aluminium vernickeln ist der Prozess, bei dem auf verschiedene Arten von Substratmaterialien eine zusätzliche Schutzschicht aufgetragen wird, um eine bessere Korrosions- und Abriebfestigkeit, Helligkeit und ästhetische Farben zu erzielen. Die Dicke der plattierten Schicht reicht von 0.0001 bis 0.020 Zoll. Sie hängt auch von der angewandten Technik und den Verarbeitungsparametern ab.

Es gibt zwei Arten von Vernickelungsverfahren; 

• Chemische Vernickelung 
• Nickel-Galvanik 

Galvanische und chemische Vernickelung

Der Hauptunterschied besteht darin, ob beim Galvanisieren eine Elektrolyse zur Bildung einer Überzugsschicht durchgeführt wird oder nicht. Beide Arten der Galvanisierung bieten jedoch Schutz vor Rostbildung und Abrieb. 

Korrosionsbeständige Vernickelung 

In der folgenden Tabelle ist die Korrosionsbeständigkeit von vernickeltem Aluminium unter verschiedenen Umgebungsbedingungen dargestellt. 

Neben der Vernickelung von Aluminiumfertigteilen können Sie auch vernickelte Aluminiumbleche direkt für den Fertigungsprozess erwerben. 

Was ist galvanisches Vernickeln von Aluminium? 

Arbeitsweise der galvanischen Vernickelung 

Die Nickelgalvanisierung ist ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Nickelschichten auf Substratoberflächen, darunter auch Aluminiumlegierungen. Hierfür wird eine Elektrolyseanlage verwendet, die Nickellösungen (Nickelchlorid, -sulfat usw.) enthält. Nickel dient als Anode, und die Kathode hält das zu beschichtende Werkstück. Durch die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom mittels Transformatoren werden Nickelionen oxidiert und wandern zum Aluminiumsubstrat. Die Schichtdicke hängt dabei von der Elektrolysezeit und der Ionenkonzentration in der Lösung ab.

Dekorative Vernickelung von Aluminium 

Die galvanische Vernickelung von Aluminium wird wegen der Ästhetik und der Oberflächenbeschaffenheit bevorzugt, nicht wegen der Abriebfestigkeit. Das Aluminium hat ein leuchtend gelblich-weißes Aussehen. Diese dekorative Oberfläche findet sich auf Autostoßstangen, Dekorationsgegenständen, Schmuck usw. 

Wie galvanisiert man Nickel auf einer Aluminiumoberfläche?

Sie können die folgenden Schritte befolgen, um Aluminiumwerkstücke mit Nickel zu galvanisieren; 

1. Reinigen Sie die Aluminiumsubstrate

Zunächst ist eine gründliche Reinigung der Substratoberfläche wichtig, um eine schlechte Haftung oder ein Ablösen der Beschichtung zu vermeiden. Entfernen Sie daher alle Rückstände, Öle, Rost und Unregelmäßigkeiten. Sie können eine säurehaltige Reinigung verwenden, um eine staubfreie Oberfläche zu gewährleisten. 

2. Elektrolyse-Setup 

Installieren Sie die Elektroden (Nickel- und Aluminiumsubstrat) in einem Elektrolyseaufbau mit einer geeigneten Elektrolytlösung. Berücksichtigen Sie auch die Ionenkonzentration und Temperatur.

Elektrolysebehälter zur Vernickelung 

• Anode: Nickel, „+ve“-Anschluss
• Kathode: Hängen Sie Aluminiumteile an die Kathode, '-ve'-Anschluss 
• Temperatur: 40 bis 65° C

3. Einführung in den elektrischen Strom 

Leiten Sie den elektrischen Strom an den Transformator weiter, der ihn in Gleichstrom umwandelt und durch den Galvanisierungskreis leitet. Elektrischer Strom oxidiert das Nickel (Anode) und Ionen werden durch den Minuspol der Kathode von Aluminiumteilen angezogen. Während des weiteren Prozesses entfernt das angeschlossene Filtersystem die entstehenden Schlacken. 

4. Werfen Sie die Teile aus und reinigen Sie sie 

Nach dem Eintauchen in ein Elektrolysebad für eine vorbestimmte Zeit werden die Teile ausgeworfen und mit reinem Wasser gereinigt. Nun sind die Teile nach dem Trocknen bereit zum Verpacken. 

Chemische Vernickelung von Aluminium 

Aluminium mit chemisch Nickeloberfläche 

Im Gegensatz zur galvanischen Beschichtung werden bei der chemischen Vernickelung sequentielle katalytische chemische Reaktionen zur Abscheidung der Schutzschicht eingesetzt. Die chemische Beschichtung ist abriebfester als eine dekorative Beschichtung (Dicke bis zu  0.020 ”)kann eine Rockwellhärte von 65 bis 70 Rc erreicht werden.

Typischerweise werden hierfür vier Arten von Bädern verwendet: Nickelionenlösung, Reduktionsmittel, Komplexbildner und Puffer. 

Nickellösungen liefern Ni²⁺, Reduktionsmittel reduzieren die Nickelionen zu Metallionen, die sich auf der Oberfläche ablagern, die Komplexierung dient der Ionenstabilisierung und Puffer halten den gewünschten pH-Bereich (4.5 bis 5) aufrecht.

Wie trägt man chemisch Nickel auf Aluminium auf?

Funktionsweise der chemischen Vernickelung

Im Folgenden sind die drei Hauptschritte des Chemisches Vernickeln Veranschaulichung, wie Sie es auf Aluminiumteile anwenden können;

Schritt 1: Vorbehandlung 

Bei der Vorbehandlung wird die Substratoberfläche für optimale Beschichtungsergebnisse vorbereitet. Sie umfasst alkalisches Reinigen, Spülen und Ätzen. 

• Alkalische Reinigung:  Eintauchen der Teile in eine alkalische Lösung zur Reinigung bei erhöhter Temperatur (bis zu 150°C)
• Spülen: Übertragen Sie die Teile in einen Spülbehälter, der verbleibende Verunreinigungen entfernt. 
• Radierung: Diese chemische Behandlung entfernt die oxidierte Aluminiumschicht und verbessert die Haftung. 

Schritt 2: Eintauchen in ein Beschichtungsbad 

Chemisches Vernickelungsbad

Tauchen Sie das Teil anschließend in ein vorbereitetes Nickelbad, das Reduktionsmittel, Puffer und weitere Chemikalien enthält. Reduktionsmittel reagieren mit der aktivierten Oberfläche und setzen die Nickelionen aus der Lösung ab. Gleichzeitig kann die Dicke durch Anpassen der Ionenkonzentration in der Lösung und der Temperatur gesteuert werden.

Schritt 3: Nachbehandlung 

Der Nachbehandlungsprozess umfasst Wärmebehandlung, Oberflächenglättung, ästhetische Lackierung usw. Es hängt davon ab, welche Oberflächeneigenschaften Sie für die Endanwendung wünschen. 

Vorteile der Vernickelung von Aluminiumteilen

Obwohl Galvanisieren vs. chemisches Beschichten von Nickel weist einige Unterschiede auf, beide Oberflächen bieten Korrosionsbeständigkeit, Oberflächenhärte und Ästhetik besser als unbearbeitete Teile oder Materialien. Die galvanisierten Teile sind ästhetisch ansprechender, während die galvanisch beschichteten Teile einen besseren Schutz gegen Abrieb und Kratzer bieten. 

• Korrosionsbeständigkeit: Die Nickelschicht oxidiert nicht in feuchter Umgebung. Beschichtungsoberfläche schützt die darunter liegenden Teile vor Korrosion.
• Opferschicht: Unter rauen Bedingungen zersetzt sich die schützende Nickelschicht und schützt das darunter liegende Aluminium.  
• Erhöhte Oberflächenhärte: Insbesondere die dicke chemische Nickelabscheidung verbindet sich mit dem Aluminiummaterial und erhöht dadurch die ursprüngliche Härte. Dies führt weiterhin zu einer besseren Verschleißfestigkeit. 
• Ästhetisches Finish: Insbesondere die galvanische Vernickelung wird eingesetzt, um Aluminiumteilen eine glänzende Oberfläche zu verleihen. 
• Dimensionale Genauigkeit: Die Dicke der Aluminiumvernickelung liegt im Mikrometerbereich und hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Maßgenauigkeit des Werkstücks. Um dem entgegenzuwirken, können Sie auch in der anfänglichen Entwurfsphase eine dickere Beschichtung in Betracht ziehen. 
• Gleichmäßiges und konsistentes Finish: Mit beiden Verfahren lässt sich eine gleichmäßige Schichtdicke erzielen. Darüber hinaus sind die Beschichtungsergebnisse über alle Chargen hinweg konsistent. 
• Legierungsvarianten: Alle Arten von Aluminiumlegierungen können mit Nickel beschichtet werden: 1XXX-Serie, 2XXX-Serie, 5XXX-Serie, 6XXX-Serie und 7XXX-Serie.
• Kostengünstige Verarbeitung:  Mit beiden Verfahren zum Vernickeln von Aluminium kann eine große Anzahl von Teilen in einem Durchgang bearbeitet werden, was es zu einer kostengünstigen Veredelungsoption macht. 

Anwendungen der Aluminiumvernickelung 

Vernickelte Autoräder

Sehen wir uns nun die Anwendungen der Aluminiumvernickelung in verschiedenen Branchen an.

Summieren 

Das Hinzufügen einer dauerhaften Nickelschicht zum Aluminiummaterial bietet hervorragenden Korrosionsschutz, Abriebfestigkeit und ästhetische Vorteile. Die elektrolytische Beschichtung eignet sich für dekorative Gegenstände und Ornamente, während die chemische Beschichtung ideal für hohe Verschleißfestigkeit ist. Darüber hinaus ist eine sorgfältige Ausführung des Beschichtungsprozesses unerlässlich, um die Vorteile dieser Veredelungstechnik nutzen zu können. 

Wir verfügen über moderne Elektrolyseanlagen und Einrichtungen zur chemischen Beschichtung von über 50 Materialien, darunter Aluminium und seine Legierungen. Unsere Ingenieure bewerten die Anforderungen und passen die Anlage entsprechend an. 

Fordern Sie ein Angebot für unsere Galvanisieren und Dienstleistungen zur chemischen Vernickelung  

Häufig gestellte Fragen

Warum sollten vernickelte Aluminiumteile und -bleche verwendet werden? 

Obwohl Aluminium ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Leitfähigkeit und andere vorteilhafte Eigenschaften bietet, weist es eine geringe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit auf. Durch das Auftragen einer Nickelbeschichtung werden Härte und Härte erhöht. Es wird auch aus ästhetischen Gründen bei Schmuck und dekorativen Anwendungen verwendet. 

Was ist der Unterschied zwischen galvanischem und chemisch abgeschiedenem Nickel-Aluminium? 

Beim Galvanisieren wird durch Elektrolyse eine dauerhafte Verbindung oder Nickelschicht auf die Oberfläche des Teils aufgetragen, während bei der galvanischen Methode eine Reihe chemischer Reaktionen zum Einsatz kommt, um eine gleichmäßige Nickelschicht aufzutragen. 

Ist es teuer, andere Materialien mit Nickel zu beschichten?

Die Vernickelung ist relativ teurer als andere einfache Oberflächen wie Pulverbeschichtung und Lackieren. Aber seine Haltbarkeit und Ästhetik rechtfertigen den etwas höheren Preis und der genaue Preis hängt von Faktoren wie der verwendeten Methode, der Oberflächenvorbereitung und der gewünschten Beschichtungsdicke ab.