Hardverchromen

Een van de meest gebruikte processen voor het aanbrengen van slijtvaste en anti-corrosie deklagen is hardverchromen. Om de corrosieweerstand te verhogen kunnen we onder de hardchroom laag een nikkel laag aan brengen, dit kan zowel langs elektrolytisch- als chemisch proces. De behandelingen worden gebruikt om de prestaties van componenten op niveaus te brengen die met conventionele processen van oppervlaktebehandeling niet bereikt kunnen worden, door verbetering van mechanische eigenschappen van het onderdeel, inclusief corrosiebestendigheid. .

Door de zwaarbelaste onderdelen met geavanceerde thermische en galvanische technieken te voorzien van een hardchroom deklaag, worden de eigenschappen van moedermetaal en chroomlaag gecombineerd. Hardverchromen of elektroplating met chroom is een gebruikelijke manier om corrosie en sleet te voorkomen van metalen. Het basismetaal vangt de mechanische belastingen van het onderdeel op en de nikkel en chroom deklagen worden beschermt tegen corrosie, slijtage of agressieve stoffen.

hardverchromen

Hardverchromen mogelijk in de toekomst aan banden gelegd door Chroom Vl

Sinds de toepassing van de EU-richtlijnen WEEE, ROHS en ELV is de aanwezigheid van Cr6+ in deklagen serieus aan banden gelegd. Ook is chroomtrioxide geplaatst in de bijlage XIV van de REACh-regelgeving.  Chroom VI is belangrijk als anti-corrosiemiddel en voor slijtvaste lagen in machines. Het is kankerverwekkend en daarom moeten bedrijven autorisatie krijgen van de Europese Commissie om ermee te mogen blijven werken.  Intussen zijn in de markt diverse alternatieven zich aan het ontwikkelen met elk hun specifieke eigenschappen en toepassingen.

Een van de alternatieven hardverchromen is lasercladden

Het lasercladden is een lasproces waarbij een laser met een sterke focus een smeltbadje maakt in het substraat (het te bekleden materiaal) waarbij tegelijkertijd een legering van edelmetaal toegevoegd wordt. De legering vormt daarmee een intermetallische verbinding met het substraat. Het is dus niet een schil die alleen mechanisch hecht, zoals bij galvanisch nikkel/chroom of HVOF lagen.

De aangebrachte laag is standaard ca. 450 um, welke door nabewerkingen teruggebracht wordt tot ca. 250 um. Omdat de warmte inbreng vanuit de laser sterk gefocussed is, is de z.g.n. Heat Affected Zone slecht 0,2 a 0,3 mm dik. Dat wil zeggen dat alleen deze dunne laag van het substraat mogelijk structuurverandering ondergaat en niet meer dan dat. Uit laboratorium onderzoek blijkt dat in die dunne zone de lokale hardheid enigszins kan zijn toegenomen.

De ander fysische eigenschappen zoals treksterkte, buigsterkte en kerfslagwaarden van het substraat blijven onaangetast. Topclad heeft in het verleden veel ervaring opgedaan met verschillende soorten legeringen op diverse soorten substraat. Afhankelijk van de gewenste functionaliteit (o.a. corossiewerendheid slijtvastheid, taaiheid en hardheid) zijn recepturen ontwikkeld om aan die functionaliteit te voldoen, met name voor toepassingen in de baggerindustrie, de offshore en de zware (chemische) procesindustrie.

Functionele- en kostenvoordelen:

Het lasercladden heeft een paar grote functionele en kostentechnische voordelen ten opzicht van de bestaande oppervlaktetechnieken. Die bestaande techniek zijn op dit moment met name het galvanisch vernikkelen/verchromen, alsmede het HVOF opspuiten (keramisch).

  • De lasercladlaag is niet poreus en door de lasertechniek intermetallisch verbonden met de onderliggende laag. Galvanische- en HVOF lagen zijn wel poreus en niet-metallisch verbonden.
  • Door een verscheidenheid aan op te lassen legeringen, in combinatie met de intermetallische verbinding, kan elke vorm van (onder) corrosie uitgesloten worden.
  • De lasercladlaag is in verschillende slijtvastheden en ductiele (taaie) uitvoeringen aan te brengen, waardoor een lange gebruiksduur verkregen wordt, ook bij zware belasting.
  • Lasercladden is een uitstekende oplossing voor reparatie en revisie doeleinden doordat laagdiktes zonder dikte begrenzing opgebracht kunnen worden. Ook ernstig beschadigde stangen a.g.v. onder andere zware corrosie kunnen lokaal of in z’n geheel hersteld worden naar de oorspronkelijke maatvoering en mechanische eigenschappen. Er wordt niets weggegooid, de kosten zijn beperkt en de doorlooptijd is kort.
  • Indien nodig is een lasercladlaag ter plekke te repareren, zonder uit te bouwen. Daar is alleen een Tig lasapparaat voor nodig.
  • CIMS of LPM lengtemeetsystemen zijn eenvoudige aan te brengen in de lasercladlaag. Dit heeft bijvoorbeeld zijn toepassing bij het monitoren van de openingspositie bij bruggen en sluizen. Bij galvanisch nikkel/chroom is dit type meetsysteem uitgesloten en bij HVOF is dit een dure oplossing.

Het bovenstaande maakt dat de standtijd ofwel gebruiksduur een veelvoud is ten opzichte van ander gangbare beschermlagen. Daarmee zijn de directe kosten van de lasercladlaag over langere tijd aanzienlijk gunstiger zijn en de stilstandkosten (o.a. stremmingskosten) drastisch lager zijn. Een zeer gunstige Total Cost of Ownership dus.

Voordelen voor het milieu:

  • Het lasercladden biedt nog meer dan alleen de bovenstaande functionele en kostentechnische voordelen. Het milieu speelt ook een belangrijke factor.
    De EU staat het verwerken van chroom, vanwege het schadelijk Cr6, alleen maar toe middels tijdelijke vergunningen. Binnen een paar jaar komt er een algeheel verbod. Daarom is het raadzaam om nu reeds een lasercladlaag toe te passen, om later ombouwkosten te voorkomen. Bij lasercladden wordt geen gebruik gemaakt van materialen die schadelijk zijn voor mens en milieu.
  • Galvanische bedrijven vallen onder BRZO-4 regelgeving vanwege de risico’s die het proces met zich meebrengt. Steeds meer eindafnemers willen hiermee niet in verband gebracht worden.
  • Het laserclad proces brengt geen bijzondere milieu risico’s met zich mee voor de mens en zijn omgeving.
  • Het lasercladden vergt ca. 10% van het elektriciteitsgebruik (en CO2 uitstoot) ten opzichte van galvanisch nikkel/chroom. Hiermee tonen bedrijven zich door de overstap naar lasercladden verantwoordelijk voor het milieu.

Het is duidelijk dat hardverchromen in zwaar weer verkeert. Met een verlenging van enkel 4 jaar is de toekomst van hardverchromen in de EU onzeker. Verschillende bedrijven ondernemen nu al actie om hardverchromen te vervangen door de techniek lasercladden. Kwalitatief gezien zijn en voldoende alternatieven om hardverchromen volledig te vervangen in de komende decennia.