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NIP-SIC Verbundwerkstoff
Was ist der NiP‐SiC Verbundwerkstoff?
Der NiP‐SiC Verbundwerkstoff ist eine Weiterentwicklung des chemischen Nickels: Es handelt sich um eine autokatalytische Ni‐P-Abscheidung, bei der Kanigen Group sehr harte und fein verteilte Siliziumkarbid-Partikel (SiC) in die metallische Matrix co-abscheidet. Diese Beschichtung bildet eine homogene, perfekt haftende Schicht, die die Korrosionsbeständigkeit des chemischen Nickels mit einer deutlich überlegenen Verschleißfestigkeit und trockenreibungstribologischen Beständigkeit kombiniert.
Dank seiner Verbundstruktur (Ni‐P + SiC) erreicht der NiP‐SiC sehr hohe Härtewerte (>1200 HV0,1 nach Wärmebehandlung) und verlängert die Lebensdauer von Bauteilen unter extremen Betriebsbedingungen.
Der NiP‐SiC Verbundwerkstoff stellt eine technische Alternative zu Hartchrom für verschleißbeanspruchte Bauteile dar, insbesondere wenn die Geometrie eine gleichmäßigere Abscheidung erfordert.
Unsere Lösungen
Korrosionsschutz
Verschleißfest
Alternative zu Hartchrom
Technische Eigenschaften des NiP‐SiC Verbundwerkstoffs
Die Ni‐P-Matrix des Verbundwerkstoffs bestimmt das Gleichgewicht zwischen Härte und Duktilität.
Kanigen Group hat sein eigenes Bad auf Basis des Kanigen®-Verfahrens entwickelt, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit durch einen Phosphorgehalt von mehr als 8,5 Gew.-% gewährleistet und gleichzeitig SiC-Partikel von ca. 1 Mikron homogen in der Schicht verteilt (20 bis 30 Vol.-%).
Die Schicht erreicht eine Härte von >1200 HV0,1 nach Wärmebehandlung (280°C über 11 Stunden).
Der NiP‐SiC Verbundwerkstoff bietet somit eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit einer hohen mechanischen Verschleißfestigkeit.
Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit des NiP‐SiC Verbundwerkstoffs
Der NiP‐SiC Verbundwerkstoff bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in Verbindung mit überlegener mechanischer Verschleißfestigkeit.
Technische Eigenschaften des NiP‐SiC Verbundwerkstoffs
| Eigenschaft | Typischer Wert (Kanigen) |
| Zusammensetzung | Ni-P (8-12%) + SiC 10-30% vol |
| Schichtdicke | 5 à 100 μm |
| Härte as-deposited | 500-700 HV |
| Härte nach T° (400°C) | 1500-1800 HV |
| Reibungskoeffizient | 0,1-0,3 (trocken) |
| Verschleißrate | 10-6 à 10-7 mm3/N-m |
| Max. Temperatur | 400-500°C |
| Elektrische Leitfähigkeit | 10-20% IACS |
| Rauheit Ra | 0,05-0,15 μm |
| Haftfestigkeit | > 30 N/mm2 |
Anwendbare Normen und Prüfungen für den NiP‐SiC Verbundwerkstoff
Kanigen Group qualifiziert seine NiP‐SiC-Abscheidungen nach folgenden Referenzrahmen:
- ISO 4527 (autokatalytische Ni‐P-Vernickelung)
Die spezifischen tribologischen Prüfungen (Verschleiß, Trockenreibung) folgen den anwendbaren ISO-, ASTM- und AMS-Protokollen.
Mit NiP‐SiC behandelbare Werkstoffe
Der NiP‐SiC Verbundwerkstoff kann auf die meisten Metalle und Legierungen aufgetragen werden.
Kanigen Group industrialisiert eine Fertigungslinie für die Behandlung von:
- Kohlenstoffstählen (unlegiert)
- Legierten Stählen (<5 Gew.-% Ni, Cr, Mo, V, ...)
Eine Alternative zu Hartchrom
Der NiP‐SiC Verbundwerkstoff ist eine technische Alternative zu Hartchrom für verschleißbeanspruchte Bauteile, insbesondere wenn die Geometrie eine gleichmäßigere Abscheidung erfordert.
Seine Vorteile umfassen:
- gleichmäßige Abscheidung, auch auf komplexen Geometrien,
- Begrenzung von Kantenüberhöhungseffekten,
- bessere Kontrolle der Schichtdicke auf funktionalen Bereichen,
- Möglichkeit, Verschleißfestigkeit und Maßgenauigkeit zu kombinieren.
Die industrielle und technische Literatur stellt Nickel‐SiC-Beschichtungen regelmäßig als glaubwürdige Substitutionslösung für Hartchrom in Verschleißschutzanwendungen vor, mit Härtewerten von bis zu ca. 1100 HV je nach Formulierung und Wärmebehandlung.
Geometrie, Härtung und technischer Vergleich
Das Verhalten des NiP‐SiC Verbundwerkstoffs hängt ab von:
- der Geometrie des Bauteils,
- der Größe der SiC-Partikel,
- ihrer Verteilung in der Schicht,
- Härte >1200 HV0,1 nach Wärmebehandlung.
Bei komplexen Formen ermöglicht der autokatalytische Charakter des chemischen Nickels eine gleichmäßigere Schicht als bei einer klassischen elektrolytischen Abscheidung. Bestimmte geometriebedingte Einschränkungen müssen jedoch berücksichtigt werden. Um die Homogenität der Schicht zu gewährleisten, müssen die SiC-Partikel in Suspension gehalten werden. Bei großen Bauteilen ist eine Rotation erforderlich, um eine gleichmäßige Verteilung sicherzustellen.
Indikativer Vergleich der technischen Leistungsmerkmale: NiP‐SiC Verbundwerkstoff vs.
Hartchrom
| Kriterium | NiP-SiC Feinkorn | NiP-SiC gröberes Korn | NiP-SiC + Wärmebehandlung | Hartchrom |
| Gleichmäßigkeit der Abscheidung | Sehr gut | Sehr gut | Sehr gut | Empfindlicher gegenüber Kanteneffekten |
| Komplexe Geometrien | Sehr geeignet | Geeignet | Sehr geeignet | Weniger günstig |
| Oberflächenzustand | Feiner, homogener | Strukturierter | Abhängig von der gewünschten Oberflächengüte | Variabel |
| Verschleißfestigkeit | Hoch | Hoch bis sehr hoch je nach Anwendung | Sehr hoch | Hoch |
| Härte | Hoch | Hoch | Verstärkt | Hoch |
| Maßliche Anpassung | Gut | Gut | Gut | Kann mehr Nachbearbeitungsgänge erfordern |
Unsere Erfahrung zeigt, dass:
- der Einbau von SiC die Verschleißfestigkeit von Ni‐P verbessert,
- Partikelgröße und -verteilung die Morphologie und Leistung der Schicht beeinflussen,
- die Wärmebehandlung das tribologische Verhalten und die Härte der Beschichtung verstärkt.
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