Frage: Für einen bestehenden Kunden sollen wir kleine Aufträge mit Unterlegscheiben aus V2A-Stahl versilbern. Die Auftragsgröße besteht aus circa fünf Kilo, die in einer kleinformatigen Trommel beschichtet werden. Wir haben hierfür ein Ni-Strike-Bad angesetzt. Nickel wird abgeschieden, doch selbst nach mehreren Minuten in der Vorvernickelung erhalten wir nach der Versilberung Blasenbildung. Können Sie uns sagen, wie lange die Scheiben vorvernickelt werden müssen, bis es keine Blasen mehr gibt?
Antwort: Blasenbildung hat vor allem auf V2A und V4A mehrere Ursachen, weshalb wir dies ganzheitlich betrachten möchten. Neben der Legierung spielt hier die Teilegeometrie eine große Rolle.
Vorbehandlung
Unterlegscheiben neigen zur Verklebung, was sich auf Vorreinigung und Beschichtung negativ auswirkt. Das geringe Gesamtgewicht tut sein Übriges, um die Situation zu verschlechtern. Wir empfehlen, den Scheiben einige Schrauben beizulegen. Achten Sie darauf, dass die Schrauben einen größeren Durchmesser haben als die Löcher der Scheiben, und darauf, dass das Volumen die gewählte Trommel ausreichend befüllt und für eine gute Kontaktierung gesorgt ist.
Vor der Vernickelung werden die Scheiben in einer Abkochentfettung bis zu 10 Minuten lang gereinigt.
Ob und wie lange gebeizt werden muss hängt vom äußeren Zustand des Materials ab. Das Grundmaterial ist gegenüber Säureangriff im Vergleich zu Stahl beständiger. Dafür können die Legierungsbestandteile zu einem unterschiedlichen Abtrag des Grundmaterials führen. Am häufigsten kommen heutzutage Gemische aus Salpetersäure/Schwefelsäure zum Einsatz. Eine Alternative ist ein Gemisch aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid. Bei der Anwendung von Salzsäure be-steht die Gefahr der Lochfraßbildung, so dass Vorversuche vor der praktischen Anwendung erforderlich sind.
Nachdem die Scheiben elektrolytisch entfettet wurden, werden sie in einer Lösung aus Natriumfluorid und Natriumhydrogensulfat circa zwei Minuten dekapiert. Nach einer gründlichen Spülung können die Scheiben vernickelt werden.
Nickelelektrolyt
Als Vorvernickelungs-Elektrolyt empfehlen wir folgende Zusammensetzung:
- 200 g/L Nickelchlorid
- 200 g/L Nickelchlorid100 ml/L konzentrierte Salzsäure
Analysensollwerte:
- Nickel: 40–60 g/L
- Chlorid: 50–75 g/L
Der Elektrolyt wird bei Raumtemperatur betrieben. Die Stromdichte ist bei 3 A/dm2 optimal für diese Anwendung. Als Anoden können Reinnickelanoden verwendet werden. Die Expositionszeit beträgt 5–10 Minuten und sollte nicht länger gewählt werden. Da die Schicht eine hohe Eigenspannung aufweist, darf sie 2 µm nicht überschreiten.
Vorversilberung
Bei klassischen Silberelektrolyten erfolgt eine Vorversilberung, um eine haftfeste Schicht zu erhalten. Der Elektrolyt wird wie folgt zusammengesetzt:
Arbeitsbedingungen
Temperatur: 25 °C
Stromdichte: 15–20 A/dm2
Expositionszeit: 30 Sekunden
Die Anoden sind aus Stahl.
Schichtprüfung
Die Schichtdicke der Zwischenschicht muss i. d. R. nicht überprüft werden. Neben zerstörenden Methoden wie Querschliff oder coulometrischen Verfahren kann sie bei genauer Kalibrierung der Legierung auch mittels Röntgenfluoreszenzmethode gemessen werden.
Im Zusammenhang mit der Sprödigkeit der Nickelschicht empfehlen wir Belastungstests. Hierbei sollte auf die Kanten, wo die größte Schichtdicke zu erwarten ist, ein besonderes Augenmerk gelegt werden. Je nach Materialdicke eignen sich verformende Prüfungen sehr gut. Die Haftfestigkeit der Schicht lässt sich mit thermischen Prüfmethoden gut ermitteln. Die Scheiben werden bei 120 °C über vier bis acht Stunden erhitzt und anschließend abgekühlt. Um die Belastung zu erhöhen reicht es aus, ein Prüflos von fünf bis zehn Scheiben direkt nach dem Ofen in kaltem Wasser abzuschrecken.
Sollte die Schicht bei einem der Prüfungen abplatzen statt Blasen zu werfen, ist dies ein Indiz für eine zu hohe Nickelschicht. In diesem Fall empfehlen wir die Abscheidungszeit im Nickelelektrolyt zu halbieren um zu testen, ob dies für eine haftfeste Schicht ausreicht.
