هل يصدأ الفولاذ المطلي بالنيكل؟

سيمنع طلاء النيكل المطبق بشكل صحيح (مطلي بالكهرباء أو بدون كهرباء) الفولاذ الأساسي من الصدأ بينما يكون الطلاء مستمرًا وسميكًا بما يكفي وخاليًا من العيوب. إذا كانت طبقة النيكل رقيقة جدًا أو مسامية أو تالفة ميكانيكيًا أو إذا كانت هناك شقوق/شقوق تكشف الفولاذ، يمكن أن يحدث تآكل (صدأ) في الركيزة وسيحدث ذلك. وتعتمد درجة التآكل وسرعته على عملية النيكل (كهربائي مقابل عديم الكهرباء)، وسمك الطلاء والكيمياء، والبيئة (المياه المالحة مقابل الجافة في الأماكن المغلقة)، ووجود أزواج جلفانية.

ما معنى "الفولاذ المطلي بالنيكل"

"الفولاذ المطلي بالنيكل" يصف مكونات الفولاذ المطلي بالنيكل المعدني (أو سبيكة النيكل) إما عن طريق التحليل الكهربائي (الطلاء الكهربائي) أو التحفيز الذاتي (عملية الإلكتروليس/النيكل-الفوسفور أو النيكل-البورون). يمكن أن يكون الترسيب زخرفيًا بحتًا (رقيقًا ومشرقًا)، أو هندسيًا (أكثر سمكًا وغير لامع)، أو وظيفيًا (صلبًا ومقاومًا للتآكل ومقاومًا للتآكل). وتنتج كل عملية هياكل مجهرية وخصائص مختلفة مهمة لأداء التآكل.

كيف يمنع النيكل الصدأ - الآليات والحدود

يحمي النيكل الصلب في المقام الأول من خلال العمل كـ الحاجز المادي:: تعمل طبقة النيكل السليمة على عزل الفولاذ عن الأكسجين والماء، مما يمنع تفاعل الحديد ← أكسيد الحديد (الصدأ). يمكن أن توفر سبائك النيكل أيضًا بعض الحماية الكهروكيميائية في بيئات مختارة. حدود مهمة:

• سلامة الحاجز هو كل شيء: تسمح الخدوش أو الثقوب أو البقع الرقيقة بوصول الرطوبة إلى الفولاذ وبدء التآكل.
• المسامية المسائل: تحتوي بعض الترسبات (خاصةً الطبقات الرقيقة اللامعة المطلية بالكهرباء) على مسام مجهرية؛ ويمكن للوسائط العدوانية اختراقها.
• التأثيرات الجلفانية: إذا كان النيكل متصلاً كهربائيًا بمعدن أكثر نبلاً وكان الفولاذ مكشوفًا، يمكن للخلايا الجلفانية المحلية أن تسرع التآكل في العيوب.
• البيئة: في الأجواء البحرية (الغنية بالكلوريد) أو الأجواء الحمضية، حتى طلاءات النيكل القوية تتطلب سماكة كافية وكيمياء سبيكة صحيحة للتفوق على البدائل.

صفائح النيكل - الخواص الميكانيكية والفيزيائية النموذجية (Ni 200 / Ni 201)

الممتلكات	ني 200 (نموذجي، ملدن)	ني 201 (نموذجي، ملدن)	الوحدات	الملاحظات
التركيب الكيميائي (الرئيسي)	ني: متوازن؛ C ≤ ~ 0.10% (كحد أقصى)، Fe + Co + Cu آثار صغيرة	ني: الرصيد؛ C ≤ ~ 0.02% (درجة منخفضة الكربون)	wt%	ني 201 هو متغير منخفض الكربون لتحسين مقاومة درجات الحرارة العالية للكربنة.
الكثافة	8.90	8.90	ز-ج-م-٣	الكثافة السائبة عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.
نقطة الانصهار	1,455	1,455	°C	نطاق انصهار النيكل النقي ~ 1450-1455 درجة مئوية.
معامل يونغ (معامل المرونة)	200-215	200-215	جيجا باسكال	معامل الشد في درجة حرارة الغرفة.
نسبة بواسون	0.31	0.31	-	القيمة الهندسية النموذجية.
قوة الشد (النهائية، UTS)	270-480	270-480	ميجا باسكال	يعتمد النطاق على حالة التلدين ومستوى العمل على البارد.
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	70-300	70-300	ميجا باسكال	الطرف السفلي = ملدن بالكامل؛ الطرف العلوي = مشغول على البارد جزئياً.
الاستطالة (بمقياس 50 مم أو 2 بوصة)	30-60	30-60	%	تنخفض الليونة مع الشغل على البارد؛ ويعتمد ذلك على السُمك وطريقة الاختبار.
صلابة روكويل (B)	40-90	40-90	HRB	طرف سفلي ملدن؛ مشغول على البارد بالقرب من الطرف العلوي.
صلابة برينل (تقريبًا)	80-220	80-220	إتش بي	التحويل التقريبي من الشد/الصلابة.
المقاومة الكهربائية	~6.9-7.8	~6.9-7.8	µΩ-سم	درجة حرارة الغرفة؛ ني 201 مشابه لني 200.
التوصيل الحراري	~60-90	~60-90	و-م-م-¹-ك-¹	يعتمد على درجة الحرارة؛ تختلف القيم المبلغ عنها باختلاف درجة النقاء.
التمدد الحراري (20-100 درجة مئوية)	~13.0	~13.0	µم-م-م-¹-K-¹	المعامل الخطي التقريبي.
التوافر النموذجي لسُمك الصفيحة	0.05 - 6.0	0.05 - 6.0	مم	نطاق تجاري واسع؛ توجد مقاييس متخصصة.
ملاحظات التصنيع	ليونة ممتازة وقابلية تشكيل ممتازة عند التلدين؛ قابلة للشغل على البارد واللحام واللحام بالنحاس	مثل ني 200؛ ويفضل ني 201 في أجواء الكربنة عالية الحرارة	-	التنظيف المسبق ومعادن الحشو المناسبة المطلوبة للحام.

الطلاء بالكهرباء مقابل النيكل غير المكهرب - أيهما يقاوم التآكل بشكل أفضل؟

الاختلافات القصيرة التي تؤثر على أداء الصدأ:

• نيكل مطلي بالكهرباء (ني): ترسب عادةً من حمام واتس أو حمام سلفامات. يمكن أن يعطي تشطيبات زخرفية لامعة؛ قد يكون الترسيب أكثر قابلية للسحب أو أقل اتساقاً على الأشكال المعقدة. غالبًا ما تستخدم مع طبقة رقيقة من الكروم (ني + كروم) لإضفاء لمسة جمالية ومقاومة إضافية للتآكل. تشمل المعايير QQ-C-320 و ASTM B456 للنيكل الكهربائي.
• نيكل عديم الإلكتروليت (Ni-P أو Ni-B): ينتج عن الترسيب التحفيزي التلقائي تغطية موحدة للغاية، بما في ذلك التجاويف والتجاويف الداخلية. يتحكم محتوى الفسفور في المسامية والصلابة وسلوك التآكل: عادةً ما يكون النيكل النيكل غير المكهرب عالي الفوسفور هو الأكثر مقاومة للتآكل في العديد من البيئات العدوانية. تتناول ASTM B733 تصنيفات النيكل غير المكهرب. غالباً ما يفضل النيكل غير المكهرب للحماية الوظيفية من التآكل في الأشكال الهندسية المعقدة.

أيهما "أفضل"؟ بالنسبة لـ حماية موحدة من التآكل على الأجزاء المعقدة وحيثما تكون التغطية الخالية من المسام مطلوبةوغالبًا ما يكون النيكل عديم الفوسفور العالي الفوسفور أفضل. بالنسبة لـ ديكور والتطبيقات الاقتصادية، يشيع استخدام النيكل المطلي بالكهرباء (أحيانًا مع الكروم).

عندما يصدأ الفولاذ المطلي بالنيكل - أوضاع الفشل الشائعة

حتى طلاء النيكل السليم في البداية قد يفشل مع مرور الوقت. الأسباب النموذجية:

• التلف/التآكل الميكانيكي: خدوش أو تآكل يزيل الحاجز. بمجرد تعرض الفولاذ للصدأ يبدأ الصدأ موضعياً ويمكن أن ينتشر تحت الطلاء (التقويض).
• سمك/مسامية غير كافية: تكون الطبقات الزخرفية الرقيقة جدًا (بضعة ميكرومترات) عرضة للثقوب وانتشار المواد المسببة للتآكل؛ أما الترسبات الهندسية الأكثر سمكًا فتؤدي أداءً أفضل بكثير. وتربط التوجيهات الصناعية بين السماكة وشدة الخدمة (انظر القسم 5).
• تآكل الشقوق والملوثات المحتبسة: قد تخفي الطلاءات الشقوق التي تتجمع فيها الأملاح أو الرطوبة، مما يسرع من الهجوم الموضعي.
• سوء المعالجة المسبقة أو الالتصاق: إذا لم يلتصق النيكل بالفولاذ (سوء التنظيف، الأكاسيد، عدم كفاية طبقات الضرب)، يمكن أن يتقشر الطلاء أو يتشقق ثم يستمر التآكل بسرعة.
• هجوم جلفاني في العيوب: عندما يتصل الجزء المطلي بمعدن غير متشابه في إلكتروليت، يمكن أن يتركز التآكل في الفولاذ المكشوف إذا تم اختراق ترسبات النيكل.

النتيجة العملية: الطلاء بالنيكل يقلل احتمال ومعدل الصدأ، ولكن لا يجعل الفولاذ محصنًا - يجب أن يفترض التصميم والتفتيش احتمال التعرض المحتمل والتخطيط للتخفيف من آثاره.

السُمك، ومحتوى الفوسفور، والمعالجة الحرارية - ما الذي يجب تحديده

ثلاث رافعات تغير الأداء بشكل كبير:

• السُمك (ميكرومتر أو ميكروين): تعتمد السماكة الموصى بها على البيئة. بالنسبة للعديد من التطبيقات الهندسية، فإن 8-30 ميكرومتر (0.3-1.2 مل) أمر شائع؛ أما بالنسبة للاستخدامات الخارجية أو البحرية الشديدة في الهواء الطلق أو الاستخدام البحري فيُنصح باستخدام سمك أعلى (20-30 ميكرومتر أو أكثر). تصنف بعض الجداول الإرشادية الخدمة "الخفيفة/المتوسطة/الشديدة" وتعطي أهدافًا للسماكة (على سبيل المثال، 8 ± 2 ميكرومتر للخفيفة، و15 ميكرومتر تقريبًا للمعتدلة، و30 ميكرومتر للشديدة على سبائك الحديد).
• الفوسفور في Ni-P غير المكهرب: الفوسفور الأعلى (≈10-12+% P) يقلل من المسامية ويحسن مقاومة التآكل (خاصة في الوسط الحمضي/الكلوريد) ولكن يمكن أن يقلل من السطوع ويغير الصلابة. الفوسفور المنخفض P أكثر صلابة ولكنه أقل مقاومة للتآكل؛ أما الفوسفور المتوسط P فهو حل وسط.
• المعالجة الحرارية/التلدين: يمكن للمعالجة الحرارية بعد الترسيب للنيكل غير المكهرب أن تزيد من الصلابة وتغير سلوك التآكل (مفيد أحياناً للتآكل ولكن يجب توخي الحذر لتجنب التقصف). تناقش المعايير (ASTM B733 وغيرها) تصنيفات المعالجة الحرارية.

نصيحة المواصفات: قم دائمًا بتحديد كيمياء الطلاء (الطلاء بدون كهرباء مقابل الطلاء الكهربائي)، والحد الأدنى المطلوب من السماكة وطريقة اختبار الالتصاق وأي معالجة لاحقة مطلوبة في العقد أو الرسم (راجع مواصفات ASTM/MIL/AMS المناسبة).

المعايير والمواصفات

مواصفات مهمة للرجوع إليها عند تصميم القطع المطلية بالنيكل أو عرض أسعارها أو شرائها:

• ASTM B733 - المواصفات والتصنيفات الخاصة برواسب النيكل غير المكهرب (السُمك، وفئات الفوسفور، والمعالجة الحرارية).
• ASTM B456 / QQ-N-290 / QQ-C-320 / AMS 2406 - يُشار إليها عادةً في الطلاء بالنيكل الإلكتروليتي والرواسب الزخرفية/الهندسية المطلية بالكهرباء.
• منشورات معهد النيكل - كتيبات وإرشادات فنية عن خواص الطلاء الكهربائي بالنيتروجين والنيتروليتروز والنيتروليتروز وأداء التآكل.

عند الإمكان، اذكر الرقم القياسي ASTM أو الرقم القياسي العسكري بالضبط في مستندات الشراء. وهذا يقلل من الغموض بشأن فئات السماكة واختبارات الالتصاق وحدود المسامية والعيوب المقبولة.

الصيانة والفحص والإصلاح

أفضل الممارسات لإطالة العمر الافتراضي واكتشاف الأعطال المبكرة:

• الفحص البصري: ابحث عن تغير اللون أو وجود ثقوب أو تقرحات أو بقع صدأ عند الحواف وفتحات التثبيت.
• اختبار العطلة / الاستمرارية الكهربائية: بالنسبة للطلاءات الوظيفية، يمكن لكاشفات العطلات العثور على عيوب الطلاء العابر.
• اختبارات الالتصاق: اختبارات سحب الشريط أو اختبارات الانحناء في التحقق من الإنتاج؛ توجد اختبارات أكثر صرامة في المعايير.
• الإصلاح: يمكن إعادة طلاء المناطق الصغيرة المتضررة إذا كان من الممكن تجريد الجزء وإعادة معالجته؛ أما بالنسبة للإصلاحات الميدانية فيمكن استخدام الطلاءات الواقية (دهانات اللمس، والطلاءات الأولية الغنية بالزنك) كإصلاحات مؤقتة.
• تصميم من أجل الدفاع: تجنب التلامس بين المعادن غير المتشابهة، وإضافة طبقات مضحية إذا كان لا مفر من الازدواج الجلفاني، وتحديد الصرف لمنع احتباس المياه.

توصيات عملية (للمهندسين والمشترين)

• إذا كان التآكل هو الخطر الأساسي: تفضل نيكل عديم النيكل الكهربائي عالي P بسمك أدنى محدد (واتباع ASTM B733).
• للتآكل + التآكل: ضع في اعتبارك الأنظمة المزدوجة - نيكل عديم الإلكتروليت للتآكل + طبقة علوية صلبة (على سبيل المثال، نيكل + كروم أو طلاءات أخرى).
• للزينة فقط: يعد النيكل المطلي بالكهرباء + الكروم الرقيق اقتصاديًا ولكنه يتوقع مقاومة محدودة للتآكل على المدى الطويل في البيئات القاسية.
• تحديد اختبارات القبول: قياس السُمك (XRF)، والالتصاق، واختبار المسامية/العطلة، ورذاذ الملح المتآكل فقط كما هو متفق عليه (يعطي رش الملح عمرًا مقارنًا وليس مطلقًا).
• اسأل محلات الطلاء عن بيانات التحكم في العملية: تركيبة الحمام، ومحتوى P (عديم الفوسفات)، وخرائط السُمك وسجلات مراقبة الجودة.

لمحة عن الأسعار العالمية - مقارنة الأسعار العالمية - 2025

الأسعار أدناه هي النطاقات الإرشادية (يختلف السوق حسب الهندسة والحجم والعملية والعمالة المحلية والخدمات اللوجستية). استخدمها لوضع الميزانية؛ واطلب دائماً عروض أسعار للجزء المحدد.

البند	النطاق النموذجي 2025 (إرشادي)	الملاحظات/المصدر
نيكل بورصة لندن للمعادن (سلعة)، تقريبًا.	~$14,800 دولار أمريكي/طن متري (لقطة أغسطس 2025)	يتذبذب سعر معدن النيكل يوميًا؛ وتتبع تكلفة مواد الطلاء اتجاه بورصة لندن للمعادن.
الطلاء بالنيكل - الولايات المتحدة الأمريكية (خدمة)	US$2.00 - US$5.00 / قدم مربع (الوظائف الكهربائية/النيكل القياسية)	أسعار السوق للأجزاء القياسية؛ أما الأجزاء المعقدة والقطع الكهربائية ني فتكلفتها أعلى.
الطلاء بالنيكل - أوروبا (الخدمة)	2.50 يورو - 8.00 يورو/قدم مربع (يعتمد على العملية والضوابط)	تميل أوروبا إلى أن تكون أعلى بسبب العمالة والامتثال البيئي.
الطلاء بالنيكل - الصين (خدمي/صناعي)	US$10 - US$200 / م² (نطاق واسع؛ وظائف الحجم الصناعي أرخص في المنطقة الواحدة)	تُظهر قوائم الموردين على الإنترنت أسعار القطع والطلاء بالأغشية في $100-200/م² للتعدين المتخصص. تعتمد الأسعار بشكل كبير على حجم الطلب.
الطلاء بالنيكل - الهند (الخدمة)	الوظائف المحلية الصغيرة: أرقام روبية منخفضة للغاية للقطعة الواحدة إلى مئات الروبية الهندية (يختلف على نطاق واسع)	يمكن أن تكون أسعار السوق المحلية منخفضة بالنسبة للأعمال البسيطة؛ أما الأعمال البسيطة غير الكهربائية فأكثر تكلفة؛ وتظهر الأمثلة من الأدلة التجارية أسعارًا منخفضة للقطعة الواحدة.

تنبيه: تسعير الطلاء خاص بالمهمة (الهندسة، واحتياجات الإخفاء، والكيمياء الخاصة، والتسطيح بالألوان R&R، والتحليلات). استخدم الجدول لوضع ميزانية تقريبية واحصل دائمًا على عروض أسعار الورشة.

قائمة مراجعة هندسية سريعة قبل تحديد مواصفات الطلاء بالنيكل

• تحديد البيئة (داخلية/خارجية/بحرية/التعرض للمواد الكيميائية).
• حدد كهربائي أو غير كهربائي وحدد نطاق الفسفور إذا كان غير كهربائي.
• تحديد الحد الأدنى لخريطة السماكة ومتطلبات التوحيد.
• تتطلب التحقق من الالتصاق وطريقة اختبار المسامية/العطلات.
• اطلب شهادة العملية / ISO9001 وسجلات مراقبة الجودة.
• تضمين إجراءات اللمس المسموح بها وتوقعات دورة الحياة في طلب الشراء.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

1. هل يدوم طلاء النيكل إلى الأبد؟
لا. يطيل الطلاء بالنيكل من العمر الافتراضي بشكل كبير عند استخدام الكيمياء والسماكة الصحيحة، ولكنه سيفشل في النهاية إذا تلف ميكانيكيًا، أو إذا كان الترسب مساميًا، أو إذا تعرض لبيئات شديدة العدوانية.

2. هل النيكل غير المطلي بالكهرباء أفضل من النيكل المطلي بالكهرباء للوقاية من الصدأ؟
لتغطية موحدة ومقاومة التآكل على الأشكال المعقدة, ني-بي عديم الإلكتروليت (مع الفوسفور المناسب) متفوق بشكل عام. أما بالنسبة للأسطح الزخرفية، فإن النيكل + الكروم المطلي بالكهرباء شائع.

3. ما مدى سماكة النيكل لتجنب الصدأ؟
لا توجد إجابة واحدة؛ ممارسة شائعة: 8 ميكرومتر للخدمة الداخلية الخفيفة, ~حوالي 15 ميكرومتر للبيئات المعتدلة, ≥30 ميكرومتر للأماكن الخارجية/البحرية القاسية - ولكن حددها حسب الاستخدام واتبع إرشادات ASTM.

4. في حالة تقشر طلاء النيكل، هل يصدأ الفولاذ تحته؟
نعم - يؤدي التقشر أو التفكك إلى تعريض الفولاذ الطازج للصدأ، وسيتشكل الصدأ بسرعة في تلك الأماكن ويمكن أن ينتشر تحت الطلاء المتبقي.

5. هل يمكنني الطلاء على الأجزاء المطلية بالنيكل؟
نعم - يمكن استخدام الطلاء التمهيدي والطلاء ولكن يجب التحقق من إعداد السطح وتوافقه. يستخدم النيكل في بعض الأحيان كطبقة تحتية للدهانات أو التراكبات اللاحقة.

6. هل الطلاء بالنيكل يحمي من المياه المالحة؟
يوفر النيكل عديم الإلكتروليت العالي الكثافة مقاومة جيدة للعديد من البيئات المالحة، ولكن التعرض البحري طويل الأجل لا يزال يتطلب مواصفات دقيقة (قد يكون من المفضل استخدام رواسب أكثر سمكًا أو أنظمة مزدوجة أو سبائك بديلة).

7. كيف يمكن مقارنة النيكل بالفولاذ المقاوم للصدأ من حيث مقاومة التآكل؟
إن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل هي مقاومة معدنية (طبقة سلبية غنية بالكروم) ولا تعتمد على طلاء مطبق، حيث يوفر طلاء النيكل طبقة واقية فوق الفولاذ. بالنسبة للعديد من البيئات العدوانية قد يكون الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا أكثر قوة لأن تلف المادة لا يعرض الركيزة المختلفة للتآكل.

8. كيف يمكنني الحصول على عرض أسعار موثوق به للطلاء؟
تزويد الورشة برسومات القِطع، والمواد، والتشطيبات/المواصفات المطلوبة (مواصفات ASTM أو MIL)، وحدود خشونة السطح، واحتياجات التغطية والإنتاجية المطلوبة. اطلب سجلات التحكم في العملية وبروتوكولات اختبار العينات.

ملاحظات ختامية (من منظور عملي)

• يعد الطلاء بالنيكل أداة قوية في صندوق أدوات المهندس؛ فهو يقلل خطر الصدأ ولكنه لا يضمن المناعة مدى الحياة - المواصفات والسُمك والكيمياء والتحكم في العملية حاسمة.
• بالنسبة للمكونات عالية القيمة أو الحرجة من حيث السلامة، تعامل مع الطلاء كجزء من حل الأنظمة (التصميم والطلاء والفحص والصيانة).
• استخدم المعايير المعترف بها (ASTM، AMS، MIL) واطلب مراقبة الجودة الموثقة للحصول على أداء يمكن التنبؤ به.

مراجع موثوقة