Технология хромирования металла

Технология хромирования деталей и дисков

Процессы диффузионного насыщения поверхностей металлических деталей хромом или процессы нанесения хромового слоя из электролитического раствора при воздействии электрического тока называются [хромированием].

В литературе, посвященной хромированию, вы также можете встретиться с термином «металлизация» — это общее название способов изменения свойств поверхности предметов из металла и неметаллических предметов, путем нанесения на них тонкого металлического слоя, иногда этот термин используется, как синоним хромирования.

Назначение хромирования

Обработка изделий методом хромирования может применяться в качестве декоративной обработки, а также для предохранения от коррозии и увеличения твердости поверхности изделия.

Слой хрома, нанесенный на предмет, увеличивает его эксплуатационные свойства, продлевает срок службы.

Этот метод металлизации получил большое распространение в быту и промышленности, даже находясь в своей квартире, вы без труда обнаружите немалое количество хромированных предметов, в промышленных условиях хромирование деталей актуально, если данный предмет будет работать, например, в условиях агрессивных сред, трения (паровое оборудование, теплосети, автомобильные двигатели, детали морских судов и так далее).

Для нанесения слоя хрома на поверхность предметов используется несколько способов, первоначально получило распространение гальваническое покрытие металла, однако, в последнее время его применяют значительно реже, так как исследования экологов подтвердили факт его негативного воздействия на окружающую среду.

Виды хромирования и технология

Классификация хромирования осуществляется по способу нанесения хрома на деталь.

Самое широкое применение получили электролитическое и диффузионное, чуть менее известно – химическое хромирование.

Имеются также менее известные методы хромирования, такие как вакуумное хромирование.

Получаемое в результате покрытие может немного различаться по стойкости, внешнему виду.

Как показывает практика, при желании можно заниматься хромированием самостоятельно, однако, препятствовать этому могут немалые расходы на оборудование для хромирования и реагенты, высокие требования к их качеству, строгие требования к соблюдению технологии, как на этапе подготовки, так и в процессе самого хромирования.

Остановимся подробнее на электролитическом хромировании, которое также называется гальваническое, так как выполняется методом погружения детали в раствор электролита.

Метод гальванического хромирования

Электролитическое (каталитическое) хромирование, пожалуй, самый известный способ металлизации поверхностей.

Активно используется автолюбителями, ввиду большого спроса и популярности каталитическим хромированием деталей автомобилей и мотоциклов занимаются небольшие фирмы, ИП, которые, как правило, используют под гальванический цех помещение обычного автогаража, поэтому в народе этот способ также называют «гаражным», а самой востребованной услугой можно считать хромирование дисков.

Режимы обработки

В зависимости от режима обработки, получаемые покрытия различаются по своим качествам – как внешним, так и внутренним:
«Молочный хром» — не очень твердое покрытие, обладающее беспористой, эластичной поверхностью.

Получается при воздействии электрического тока плотностью 15-25 А/дм.кв. на электролит при температуре от 65 до 80 °.

«Блестящий хром» — самое твердое и износостойкое покрытие, которому свойственен зеркальный блеск.

Появляется при средних значениях температуры и плотностей тока, рекомендуемые диапазоны – 45-60°С для первого параметра и 30-100 А/дм.кв. для второго.

«Твердый хром» — получаемый слой хрома будет самым твердым, но и самым хрупким по сравнению с предыдущими видами. Термо режим устанавливается на низких температурах (до 40°), плотность тока – свыше 100 А/дм2.

Подготовка к хромированию

Подготовка к процессу нанесения хрома включает в себя несколько этапов:

• шлифовка и полировка поверхности хромируемой детали;
• промывка для загрязнений и протирка ветошью;
• изолирование поверхности, где не должно выполняться нанесение хрома, заделка отверстий (если не требуется покрытие хромом и внутренних полостей);
• монтаж детали на подвеску;
• обезжиривание;
• промывка в воде;
• декапирование.

Технологический процесс хромирования

Каталитическое хромирование в промышленных условиях вы можете увидеть на предоставленном видео.

Гальваническое покрытие выполняется растворами шести- или трехвалентного хрома.

В качестве шестивалентного хрома применяется хромовый ангидрид, в качестве трехвалентного – сульфат хрома или хлорид хрома.

В гальваническую ванну, кроме хромсодержащего раствора также добавляется серная кислота.

После помещения обрабатываемой детали в раствор подается ток определенной плотности.

Раствор в ванне должен иметь определенную температуру, устанавливаемую в соответствии с режимом металлизации.

Термо режим должен поддерживаться на одном уровне в течение всего процесса хромирования, нарушения в технологическом процессе могут снизить адгезионные свойства хромового покрытия, привести к тому, что гальваническое покрытие будет иметь неоднородную структуру (разводы, наросты в виде сталактитов).

Длительность гальванизации зависит от требуемой толщины слоя хрома.

В процессе гальванизации из электролитического раствора выделаются вредные пары, поэтому все работы должны выполняться с соблюдением техники безопасности, с использованием средств индивидуальной защиты.

В некоторых случаях покрытие хромом выполняется только после травления или после предварительного нанесения слоя другого металла (меди или никеля) – это способствует упрочнению образующегося слоя.

Для заделки пор хрома, деталь дополнительно покрывают маслом или лаком, а для укрепления образовавшейся хромовой пленки проводят термо обработку – выдерживают некоторое время при очень высокой температуре (около 200°).

Подвиды электролитического хромирования

Как уже отмечалось выше, гальваника-хромирование применяется для создания защитно-декоративного слоя или для придания поверхности особенных свойств.

Декоративное хромирование наносится на подслой другого металла – меди или никеля, этот метод способствует длительному сохранению блеска хрома, препятствует коррозии поверхности детали через поры слоя хрома.

Твердое хромирование используется там, где нужно увеличить износостойкость, твердость уменьшить трение на обрабатываемой детали.

В данном случае слой другого металла не требуется, выдержка в ванной имеет большую продолжительность, чтобы образующийся слой хрома получился повышенной толщины.

В отличие от декоративного, твердое хромирование должно завершаться дополнительной обработкой лаками или маслами.

Метод химического хромирования

Химическое хромирование, в отличие от гальванического, не использует соляную кислоту.

Хромсодержащий реагент растворяется в дистиллированной воде с добавлением гипофосфита натрия.

В ходе химической реакции гипофосфит натрия восстанавливает хром из его соли, выделившийся хром осаждается на обрабатываемую поверхность.

Здесь также важно точное соблюдение термо режима.

Содержащийся в растворе фосфор частично попадает в наносимый слой хрома, способствуя его укреплению, приданию дополнительной прочности.

Несомненными преимуществами данного способа перед каталитическим являются уменьшение вредного воздействия на окружающую среду и людей, облегченное нанесение пленки из хрома на внутренние поверхности изделия.

Также можно отметить меньшую затратность этого метода, что делает его доступным для самостоятельного применения.

Образовавшееся при такой обработке покрытие первоначально не имеет характерного блеска металла, оно будет матовым серого цвета, поэтому в финале покрытые поверхности нужно тщательно отполировать.

Мы предлагаем вам с помощью видео в нашей статье наглядно ознакомиться с процессом химического хромирования.

Хромируем в домашних условиях

В заключении нашей статьи хочется рассказать об одном общедоступном способе получения хромированных предметов буквально в домашних условиях.

Способ подходит для применения на изделиях из любого материала – от металла до пластмассы.

Если быть точным, говорить о хромировании в данном случае неправильно, это будет металлизация серебром, но при небольшом навыке получаемые изделия будут выглядеть так, словно только что вышли из заводского цеха гальванизации.

Итак, технология декоративного хромирования заключается в следующем.

В качестве основного оборудования нам потребуется обычный ручной распылитель.

Для получения серебра и подготовительной обработки нам потребуются «ингредиенты» из следующего списка (не пугайтесь – их легко купить в аптеках и хозяйственных магазинах):

• азотнокислое серебро;
• соляная кислота;
• гидроксид натрия;
• двухлористое олово;
• формалин;
• глюкоза;
• дистиллированная вода.

Термо режим смесей – около 60°С.

Сначала обезжириваем поверхность раствором гидроксида натрия в воде.

Изделие тщательно протираем составом, затем ополаскиваем в дистиллированной воде.

На качественно обезжиренном предмете будет наблюдаться эффект прилипания воды.

Активируем поверхность, поливая в течение минуты раствором двухлористого олова и соляной кислоты, далее в течение 3 мин. – дистиллированной водой.

Далее нам понадобится смесь для серебрения.

Соединяем в одно аммиак, гидроксид натрия, азотнокислое серебро и воду, заливаем ее в распылитель и равномерно наносим на обрабатываемую поверхность с небольшого расстояния.

Для сохранения внешнего вида покрытия, поверх него придется нанести прозрачный лак, и ваше изделие будет радовать глаз долгие годы.

Хромирование – декоративное покрытие металла хромом: технология, виды

Под термином «хромирование» может пониматься как диффузионное насыщение поверхности обрабатываемого изделия слоем хрома, так и нанесение хрома по гальванической технологии. Существует также более общий термин – «металлизация». Под ним подразумевается нанесение на обрабатываемую поверхность слоя металла, в роли которого может выступать в том числе и хром.

Истинные фанаты хромирования не прочь покрыть хромом все, что только можно

Среди гальванических методов нанесения металла покрытие хромом является наиболее популярным. Именно поэтому термин «металлизация» часто используется в качестве синонима слова «хромирование».

Для чего нужен хромовый слой

Нанесение слоя хрома может выполняться для улучшения декоративных характеристик изделия из металла (декоративное хромирование), а также для защиты металлической детали от коррозии и придания ее поверхности большей твердости. Таким образом, за счет хромирования можно не только улучшить механические и декоративные характеристики изделия, но и значительно продлить срок его эксплуатации.

Множество разнообразных хромированных изделий можно встретить как в быту, так и в разных отраслях промышленности. Использование изделий из металла, на поверхность которых нанесен слой хрома, актуально в тех случаях, когда они будут эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия агрессивных сред и интенсивного трения.

Восстановление хромированного покрытия возвращает былой внешний вид и продлевает срок службы конструкции

В бытовых условиях наиболее активно используются следующие изделия с хромированным покрытием:

• мебельная фурнитура;
• элементы для оформления домашних и офисных интерьеров;
• автомобильные диски и детали транспортного средства;
• сувенирная продукция;
• сантехническое оборудование.

В промышленности технология хромирования применяется в следующих целях:

• при производстве изделий по порошковой технологии;
• при изготовлении пресс-форм, используемых для изготовления изделий из резины и полимерных материалов;
• при производстве отражателей различного назначения;
• для повышения твердости поверхностного слоя и износостойкости режущего, а также специального измерительного инструмента;
• для придания исключительных декоративных характеристик кузовным и другим деталям транспортных средств;
• для обработки деталей, эксплуатируемых в условиях постоянного трения и негативного воздействия внешней среды (элементы парового оборудования и теплосетей, детали автомобильных двигателей и морских судов).

Промышленная гальваническая линия, предназначенная для нанесения твердого хрома на изделия из сталей и цветных металлов

Хромированные детали отличаются следующими характеристиками:

• высокой устойчивостью к коррозии;
• микротвердостью, показатели которой достигают значений 950–1100 единиц по шкале HV;
• высокой пористостью покрытия, его износо- и жаростойкостью;
• низким коэффициентом трения сформированного покрытия;
• большим разбросом толщины хромового слоя (5–300 мкм и даже более).

Перечисленные характеристики, которых можно добиваться с помощью хромирования стали и других металлов, делает такую технологию настолько популярной. Перечислять все сферы, где активно используется процесс хромирования, можно достаточно долго.

Разновидности металлизации по способу взаимодействия металлизируемой поверхности с наносимым металлом (нажмите для увеличения)

Основные методы

На сегодняшний день выделяют следующие виды хромирования, каждый из которых отличается своими преимуществами и недостатками:

• хромирование, выполняемое по гальванической технологии;
• диффузионное хромирование, проводимое в герметичной емкости при высокой температуре;
• вакуумное хромирование, требующее использования специальной камеры, в которой создается вакуум;
• каталитическое хромирование, предполагающее, что на поверхность обрабатываемого изделия наносятся специальные жидкости без кислот;
• химическое хромирование изделий из стали и других металлов, которое по технологии выполнения напоминает обычную покраску;
• хромирование по гальванической технологии.

Гальваническое хромирование

Покрытия, получаемые в результате гальванического хромирования, могут быть нескольких типов.

Нанесение покрытий данного типа осуществляется при использовании тока, отличающегося высокой плотностью (более 100 А/дм 2 ). Температура электролитического раствора не должна превышать значения 40°. Слой хрома, нанесенный по данной технологии, делает поверхность изделия более твердой, но в то же время и более хрупкой.

Покрытия данного типа наносятся с использованием тока, плотность которого находится в интервале 30–100 А/дм 2 и в растворе с температурой в пределах 45–60°. Поверхностный слой металла, на который хромовое покрытие нанесено по данной технологии, приобретает исключительно высокую твердость и износостойкость, а также зеркальный блеск.

Для получения хромированных покрытий данного типа используется ток минимальной плотности (до 25 А/дм 2 ). Данный метод хромирования деталей не позволяет получать на них покрытия высокой твердости. Слой хрома, наносимый на поверхность изделия в таких случаях, напоминает очень эластичную массу, в структуре которой практически отсутствуют поры.

Для выполнения такого хромирования необходим трех- или шестивалентный хром. При хромировании металла с применением трехвалентного хрома в качестве основного компонента электролитического раствора используется хромовый ангидрид. При применении шестивалентного хрома в роли такого элемента выступает хлорид или сульфат хрома.

Составы электролитов для хромирования

Растворы, выполненные на основе шестивалентного хрома, содержат в своем составе следующие компоненты:

1. серную кислоту – 2,25–3 г/л;
2. хромовый ангидрид – 225–300 г/л;
3. свинец, который обычно входит в состав анода в сочетании с сурьмой или оловом, – 4–6%.

Большое значение для качества наносимого хромированного покрытия имеет пропорция серной кислоты и хромового ангидрида в используемом электролитическом растворе. Как правило, такое соотношение стараются выдерживать в пределах 1:100. Если оно будет меньше, то поверхность хромируемой детали не будет отличаться высоким качеством, на ней могут возникать отслоения, матовость и различные пятна. Например, если для хромирования используется электролитический раствор, в котором серная кислота и хромовый ангидрид содержатся в соотношении 1:50, то хромовое покрытие не получит достаточно высокой кроющей и рассеивающей способности.

Режимы хромирования и материалы для анодов

Важными параметрами при нанесении хромированного покрытия также являются плотность электрического тока (не выше 310 кА/дм 2 ) и температура электролитического раствора (45–60°). Если увеличить плотность тока, то на угловых и торцевых элементах хромируемой детали могут формироваться дендриты, которые значительно ухудшают декоративные характеристики изделия.

Кроме свинцовых анодов, химический состав которых дополнен сурьмой (не более 6%), для выполнения хромирования сегодня используются аноды из титана, покрытого платиновым слоем. При проведении хромирования желательно не применять растворимые аноды: для изготовления таких элементов лучше использовать листы или стержни из металла, сечение которых составляет порядка 1,5 см.

Для погружения изделий в ванну используются специальные контактные приспособления

Аноды для хромирования, изготовленные из свинца, необходимо регулярно чистить при помощи металлической щетки, так как на их поверхности постоянно образуется хромовокислый налет. В том случае, если для нанесения хрома используются титановые аноды, покрытые слоем платины, такую чистку выполнять не потребуется. Если аноды, при помощи которых осуществляется хромирование изделий из стали и других металлов, не применяются в течение нескольких дней, их необходимо извлечь из электролитического раствора и держать все это время в воде.

Как подготовить изделие

Технология декоративного хромирования (как и нанесение слоя хрома в защитных целях) предусматривает тщательную подготовку изделия. Такая подготовка заключается в выполнении таких процедур, как:

• шлифовка обрабатываемой поверхности, а также ее тщательная полировка;
• промывка изделия и протирание его мягкой тканью;
• изолирование тех участков поверхности, где хромировка не требуется;
• обезжиривание хромируемой детали;
• декапирование изделия, которое позволяет улучшить адгезию наносимого хромового слоя с основным металлом;
• размещение изделия в электролитическом растворе при помощи специального кронштейна.

Шлифовка изделия перед хромированием

В отдельных случаях технология декоративного хромирования предусматривает предварительное травление обрабатываемой поверхности и нанесение на нее слоя другого металла (меди или никеля), что способствует увеличению прочности хромового покрытия.

Как проводят процедуру хромирования

Сама технология декоративного хромирования заключается в следующем.

• Изделие после предварительной подготовки помещается в емкость с электролитическим раствором, в которой уже находится анод.
• Раствор, в который погружают изделие, должен быть предварительно нагрет до требуемой рабочей температуры. Следует иметь виду, что рабочая температура электролитического раствора должна поддерживаться на протяжении всего процесса хромирования. Это необходимо для того, чтобы обеспечить хорошую адгезию наносимого слоя, а также его однородность по структуре и толщине.
• В зависимости от того, какой толщины должен быть хромированный слой, определяют время нахождения изделия в электролитическом растворе.

Рекомендуемые режимы сушки хромированных изделий

Технология декоративного хромирования предусматривает также выполнение термообработки детали (этот этап нужен для того, чтобы хромовое покрытие было более твердым и прочным). Изделие, на поверхность которого уже нанесен слой хрома, выдерживают в течение нескольких часов в нагревательной печи при температуре порядка 200°.

На видео ниже подробно показан процесс гальванического хромирования с комментариями в виде субтитров.

Химический способ

В настоящее время активно применяется технология декоративного хромирования, не предполагающая использования электролитического раствора. Таким способом, суть которого заключается в том, что хром из рабочего раствора осаждается на поверхности обрабатываемого изделия, выполняется хромирование алюминия и других металлов, а также деталей из полимерных материалов.

Рабочий раствор, используемый для выполнения такого хромирования, готовится на основе хромосодержащего реагента, дистиллированной воды и гипофосфита натрия. В процессе хромирования, которому подвергается алюминиевый или любой другой сплав, гипофосфит натрия восстанавливает хром из его солей, и металл оседает тонким слоем на поверхности обрабатываемого изделия. За счет того, что в используемых для выполнения такого хромирования химических реагентах содержится фосфор, готовый хромовый слой, частично насыщаемый данным элементом, отличается достаточно высокой прочностью.

Составы растворов для химического хромирования

Химический способ нанесения хромового покрытия отличается не только простотой реализации, но и большей экологической безопасностью, если сравнивать его с другими технологиями хромирования. Такой способ, при помощи которого можно хромировать алюминий, сталь и даже полимерные материалы, используют даже в домашних условиях.

Выполняя хромирование деталей автомобиля или других изделий по химической технологии, следует иметь в виду, что готовое покрытие получается матовым и отличается непривлекательным сероватым оттенком. Чтобы придать такому покрытию характерный хромовый блеск, необходимо провести финишную полировку.

При помощи технологии хромирования изделиям из различных металлов и полимерных материалов можно придавать не только защитные свойства, но и исключительные декоративные характеристики. Например, возможно нанесение на различные детали черного хрома, покрытие из которого делает их внешний вид эффектным и презентабельным.

Хромируем детали в домашних условиях: технология и необходимое оборудование

Процесс этот несложен. Для создания тонкой хромированной пленки на любых видах металлических, деревянных или даже пластиковых изделий понадобится лишь электролит, емкость подходящего размера и источник электрического тока. Плюс, так как свободный шестивалентный хром является канцерогеном, подготовить следует респиратор, резиновые фартук и перчатки.

Технология процесса

Электролитами называют вещества, способные под воздействием электротока отдавать ионы – заряженные частицы. Именно на этом основан принцип гальваники. В нашем случае в качестве электролита будет использоваться хромовый ангидрид. Выделяемые частички, которые будут осаждаться на обрабатываемом изделии, образуя пленку – молекулы хрома.

Чтобы захромировать деталь в домашних условиях, ее необходимо погрузить в ванну с раствором и подсоединить к минусовому проводу. Плюсовой анод опускают в электролит. Под действием силы тока молекулы в электролите начнут двигаться. Положительно заряженные к минусу (катоду), отрицательные – к плюсу. Причем часть молекул образуют пленку, а часть проникнет в верхний слой, в результате чего хром прочно закрепится на поверхности. Этим гальваника существенно отличается от обычного окрашивания.

Подобным способом производится не только хромирование, но и никелирование, покрытие изделий медью, цинком. Принцип обработки в любом случае будет одинаков. Толщина напыления будет зависеть от силы тока, температуры нагрева, времени обработки, вида металла.

В домашних условиях реально провести и химическое хромирование. Специального оборудования тут не требуется. Образование металлической пленки на поверхности в этом случае происходит за счет химических реакций, реагентом в которых служит гипофосфит натрия. Но подобное покрытие менее прочно – его используют лишь в декоративных целях.

Требуемое оборудование

Гальваника (хромирование) в домашних условиях возможна при наличии следующего вида оборудования:

• блока питания: на выходе он должен показывать 1А и оснащаться регулятором напряжения; для небольших объемов работ достаточно выпрямителя тока; сечение проводки зависит от размера обрабатываемой детали (минимум 6,25 мм);
• проводов: плюсовой будет погружаться в электролит, минусовой, с держателем-«крокодильчиком», находиться на конце к обрабатываемой детали;
• анодов из сплавов олова, свинца или сурьмы;
• емкости подходящего размера из химически стойкого материала, не проводящего ток; идеальный вариант – пластиковая ванна; для хромирования небольшого размера деталей достаточно стеклянной банки;
• деревянного ящика с теплоизоляцией из стекло- или минеральной ваты, в который будет помещаться емкость; использовать в качестве утеплителя можно также обычный песок;
• герметичной крышки: изготовить ее можно из куска фанеры или деревянных досок;
• тэна, мощность которого достаточна для обогрева жидкости в выбранной емкости до температуры 60-80°С;
• контактного термометра или терморегулятора;
• полой формы для заливки электролита с краном или кистью на конце; для ее изготовления используется пучок медной проволоки, закрепленный и обвязанный свинцовым проводом.

Подготовка электролита

В качестве него будет выступать хромовый ангидрид. Чтобы хромирование деталей в домашних условиях происходило без проблем, количество реактивов отмеряют до граммов. Для этих целей удобно использовать кухонные весы.

1. Емкость до половины наполняют нагретой до 60°С дистиллированной водой. Можно заменить ее на кипяченую, хорошо отстоянную до выпадения осадка.
2. Вводим электролит (на литр воды его понадобится 250 г). Размешиваем.
3. Вновь льем воду, чтобы заполнить ванну полностью.
4. Последний этап – добавление серной кислоты. Ее понадобится немного – на литр воды 2,5 г.
5. Если количество воды в процессе химической реакции уменьшилось, допускается ее добавление.
6. Пропускаем в течение 3,5 часов через раствор ток таким образом, чтобы на литр жидкости приходилось 6А. Она должна приобрести темно-коричневый цвет.
7. Отключаем ток и даем раствору выстояться сутки. В помещении в это время должно быть темно и прохладно.

Подготовка поверхности

Этому немаловажному этапу стоит уделить особое внимание. Ведь получить качественное покрытие можно лишь на идеально очищенных и обезжиренных поверхностях. Поэтому, перед тем, как как хромировать металл, дерево или пластик в домашних условиях, их необходимо тщательно очистить.

На обрабатываемых деталях не должно быть пыли, грязи, малейших следы ржавчины. Старое покрытие и краску также следует полностью удалить.

После очистки неровные поверхности тщательно шлифуют. Никаких сколов и царапин оставаться не должно. Следующий этап – полировка наждачкой и специальными пастами.

Затем деталь, подлежащую хромированию, обезжиривают в нагретом почти до кипения (90°С) растворе. Изделия из цветных металлов можно обработать смесью мыла без косметических добавок и фосфорнокислого натрия. Сталь или чугун погружают в раствор из жидкого стекла, каустика, карбоната и фосфата натрия. Для удаления окисной пленки используют серную кислоту.

Хромирование поэтапно

Из-за высокой токсичности свободного хрома все работы необходимо проводить в нежилом помещении, оборудованном вентиляцией. Смывать отходы гальваники в канализацию строжайше запрещено. Для них следует подготовить специальную химически стойкую емкость из стекла или пластика.

1. Анод погружается в ванну. Минусовой катод подсоединяется к трансформатору.
2. Обрабатываемая деталь подвешивается на некотором расстоянии от стенок емкости. Она не должна их касаться.
3. Подключается ток.
4. Цвет покрытия будет зависеть не только от типа электролита, но и температуры его нагрева. Если она ниже 35°С, пленка будет матовой. Добиться блеска можно подъемом температуры до 35-55°С. Молочное хромирование получается при нагревании свыше 55°С.
5. Время выдержки зависит от толщины будущего покрытия. Средняя продолжительность составляет 2-3 минуты.
6. Хромирование пластика своими руками в домашних условиях мало чем отличается от гальваники других видов материалов. Деталь помещается в емкость с электролитом и подключается к минусовому проводу.
7. Так как хром способен держаться не на всех видах металлов (лишь на латуни, никеле и меди), для покрытия стальных изделий требуется создание слоя-подложки.
8. Начинают процесс с «толчка» тока. В первые 20-60 секунд его плотность должна быть в 2 раза выше рабочей. Это позволяет лучше обработать углубленные участки. Затем плотность тока устанавливают на рекомендуемую величину и обрабатывают деталь еще 1-1,5 минуты.
9. В течение всего времени температура должна поддерживаться на одном уровне.
10. Последний этап – двойная промывка водой. После первой производится нейтрализация электролита с помощью щелочи (обычной пищевой соды).
11. Готовое изделие следует отполировать с помощью пасты.

Итак, хромирование деталей своими руками – процесс реальный. Конечно, получить износостойкое покрытие в домашних условиях будет проблематично – для этого потребуются токи до 100 А. Но тонкая прочная пленка из хрома вполне способна защитить детали и узлы от влаги и коррозии. Гальваника позволяет создавать и оригинальные предметы для украшения интерьера.

Хромирование: польза, технологии, риски

Свойства хрома и покрытых им предметов

Хром (Cr) — 24-й элемент периодической системы Менделеева. В чистом виде он представляет собой голубовато-белый металл, имеющий характерный металлический блеск. На воздухе хром пассивируется — на его поверхности появляется плотная плёнка, защищающая его от коррозии и потемнения. Учёные применили это свойство на практике — они разработали технологии хромирования, позволяющие покрыть предметы тонким слоем хрома, придать им эффектный блеск и сделать стойкими к негативным внешним воздействиям.

Изделия, обработанные хромированием, приобретают сразу несколько заслуживающих внимания свойств, в числе которых:

• привлекательный внешний вид;
• высокая твёрдость;
• нечувствительность к коррозии;
• износостойкость;
• жаропрочность.

Типы покрытий из хрома

Хромовые покрытия, наносимые на изделия, по назначению делятся на функциональные и декоративные.

Функциональные покрытия из хрома повышают механическую и коррозионную стойкость форм, инструментов, элементов клапанов, частей паросилового оборудования, валов полиграфических машин и других деталей, работающих под нагрузкой. Они замедляют их износ и увеличивают срок их службы. Такие покрытия, толщина которых достигает нескольких миллиметров, наносятся на изделия из стали, титана, алюминия, иных металлов и сплавов.

Рисунок 1. Хромирование бытовых приборов.

Декоративные покрытия из хрома придают изделиям привлекательный блеск и, как и функциональные, защищают их от коррозии. Их наносят на видимые детали кузовов автомобилей, полотенцесушители, смесители и иные сантехнические изделия, статуэтки и многие другие предметы, которые должны эффектно выглядеть. Толщина декоративных хромовых покрытий невелика — как правило, она варьируется от 0,2 до 0,7 мкм. Во многих случаев хром наносится не на материал изделия, а на предварительно созданный подслой из никеля и меди.

Рисунок 2. Покрытие из хрома в сантехнике.

Электролитическое хромирование

Перед обработкой изделие тщательно очищают, полностью удаляя с него загрязнения. После этого переходят к хромированию по той или иной технологии. Большое распространение получила электролитическая обработка.

Очищенную деталь помещают в кислотоупорный резервуар с водяной рубашкой, наполненный электролитом — как правило, на основе шестивалентного хрома. В состав электролита входят серная кислота и хромовый ангидрид строго определённой плотности.

На следующем этапе задаётся необходимая температура электролита и обрабатываемого изделия. От неё зависит, каким будет результат:

• при температуре около 50°С на детали образуется красивое декоративное покрытие из хрома;
• при температуре 55-60°С получают прочное, коррозионно- и износостойкое функциональное покрытие.

В конструкцию резервуара входят аноды, изготовленные из свинца с добавлением сурьмы или олова. С их помощью через электролит пропускают постоянный электрический ток определённой плотности:

• при 25 А / кв. дм выполняют обработку изделий в декоративных целях;
• при 60 А / кв. дм получают функциональное покрытие из хрома.

Ток, протекающий через электролит, запускает процесс электролиза. В жидкой смеси серной кислоты и хромового ангидрида выделяются катионы хрома. Они осаждаются на поверхности обрабатываемого изделия, образуя покрытие с требуемыми свойствами.

Слой хрома, образующийся на деталях при электролизе, хрупок. Чтобы сделать его прочнее, изделия в некоторых случаях подвергают длительной термической обработке при температуре приблизительно 200°С.

Диффузное хромирование

Обрабатываемая деталь и смесь для металлизации, состоящая из феррохрома и шамота, помещаются в печь. В ней они нагреваются до высокой — варьирующейся от 700 до 1400 — температуры. Атомы хрома, выделяющиеся из смеси, диффундируют (проникают) в поверхностный слой изделия, формируя прочное и долговечное покрытие. Чтобы реакция шла быстрее, используют хлористый аммоний, образующий активные летучие соединения хрома.

Вакуумное хромирование

У этой технологии есть ещё одно название — PVD-процесс. Она применяется для создания покрытий на алюминиевых изделиях. Обрабатываемую деталь и металлический хром помещают в вакуумную камеру. Здесь металл нагревается до температуры, при которой начинается его испарение. Атомы хрома оседают на защищаемой поверхности. Слой, который они образуют, в большинстве случаев тонкий и непрочный, поэтому его дополнительно покрывают лаком.

Химическое хромирование

Эта технология применима для обработки как металлических изделий, так и предметов из диэлектриков. В первую очередь обрабатываемую поверхность тщательно очищают и обезжиривают. При необходимости на ней создают дополнительный слой — например, из меди. Резервуар заполняют водным раствором для хромирования, содержащим соли хрома. Жидкость нагревают до определённой — как правило, равной 80°С — температуры. Обрабатываемое изделие помещают в резервуар и выдерживают в нём несколько часов. В ходе хромирования из раствора солей восстанавливается хром, который затем оседает на поверхности детали, формируя на ней защитный слой. В последнюю очередь обработанное изделие промывают и просушивают.

Во многих случаях покрытие из хрома, получаемое химическим методом, имеет недостаточную прочность. Для её увеличения изделие подвергают термической обработке при высокой — как правило, варьирующейся от 300 до 400°С — температуре. Происходит диффузия атомов хрома, и созданное покрытие прочно соединяется с материалом детали.

Гидрофобизация

Чтобы сделать покрытие из хрома максимально стойким к коррозии, выполняют его гидрофобизацию. Хромированные поверхности обрабатывают растворами солей жирных кислот. На изделии адсорбируются молекулы используемого соединения, при этом покрытие становится гидрофобным — значительно уменьшается его смачиваемость водой и растворами на её основе. Капли, попадающие на обработанное изделие, легко стекают с него — вероятность появления очагов коррозии резко уменьшается.

Существующие риски и их устранение

Многие процессы, протекающие при хромировании, опасны для человека и окружающей среды. Так, при электролитической обработке используются агрессивные жидкости, способные причинить вред даже в разбавленном состоянии. Реактивы, применяемые при химическом хромировании, образуют токсичные испарения. Существует риск проникновения ядовитых соединений хрома в сточные воды. Для нейтрализации перечисленных угроз принимается комплекс мер:

• персонал использует индивидуальные средства защиты — специальную одежду, перчатки, фартуки, респираторы, очки;
• с сотрудниками проводят инструктаж по технике безопасности;
• в помещениях организуют эффективную вентиляцию;
• сточные воды подвергают тщательной очистке с целью обезвреживания токсичных соединений хрома.

Учёные разрабатывают технологии, способные стать альтернативой хромированию и уменьшить или полностью устранить перечисленные риски. Одной из них стало скоростное газоплазменное напыление, которое разработали в ответ на ограничение хромирования, введённое в Европе директивой RoHS в 2003 году.

Хромирование

ООО «СтанкоСаратов» предлагает услуги по гальваническому хромированию деталей для автомобилей, мотоциклов, велосипедов, станков, сантехники, медтехники и всякого рода приборов. При помощи хромирования можно максимально улучшить внешний вид изделия, придать ему зеркально-металлический вид и добиться наилучшей адгезии на всех видах материалов. После выполнения хромирования детали становятся более стойкими к воздействию агрессивных сред .
Хромирование – это один из самых распространенных методов гальванических покрытий, который предназначен для защиты поверхностей изделий от коррозии, а также для придания им красивого металлического блеска. После нанесения электролитического покрытия детали становятся более износостойкими и смогут выдерживать интенсивное и длительное трение, возникающее при эксплуатации.

Хромовое покрытие способствует уменьшению теплообразования при работе трущихся пар, это является особенно актуальным для механизмов с сухим трением. Также путем хромирования можно восстановить изношенные части автомобилей и мотоциклов.

Гальваническое хромирование применяется:

Свойства хрома и применение хромовых покрытий

Электролитический хром — металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком. Удельный вес электролитического хрома 6,9-7,l температура плавления 1530°С. Электролитический хром обладает рядом ценных физико-химических свойств, благодаря которым он широко используется в промышленности.

Твердость электролитического хрома, выраженная в единицах Брюнеля, достигает 1000—1100 что значительно превышает твердость закаленной стали. Большая твердость наряду с низким коэффициентом трения, жаростойкостью, высокой коррозионной стойкостью и другими свойствами обусловливают высокую износостойкость хромированных деталей.

По назначению все виды хромовых покрытий подразделяют на: защитно-декоративные, коррозионностойкие, антифрикционные, износостойкие. Самыми лучшие технико-экономические показатели имеют детали с нанесенным износостойким хромированным покрытием.

Коррозионная стойкость. Хром обладает большой стойкостью против воздействия многих кислот и щелочей: он не растворяется в слабых растворах азотной и серной кислот; в соляной и горячей концентрированной серной кислоте хром легко растворяется. На воздухе и под действием окислителей хром пассивируется за счет образования окисной пленки.

Благодаря этому хром имеет более положительный потенциал, чем потенциал железа и хромовое покрытие не обеспечивает стальным деталям электрохимической защиты от коррозии (лишь при отсутствии пор оно может служить надежным защитным покрытием).

Декоративные свойства. Хромированные изделия отличаются высокими декоративными качествами, отличаясь от никеля голубоватым оттенком. Хромовые покрытия сохраняют свой вид, не окисляясь, при нагревании до 450—500° С.

Полированные хромовые покрытия обладают хорошей отражательной способностью, уступая в этом отношении лишь серебру, которое, однако, со временем темнеет и его отражательная способность падает, в то время как хромовые покрытия сохраняют первоначальный вид.

Применение хромовых покрытий.

Хромирование изделий широко распространено в промышленности вследствие ценных свойств хрома.
Защитно-декоративное хромирование применяется для отделки деталей автомобилей, приборов, медицинских инструментов, фотоаппаратов, изделий массового потребления и многих других.
Износостойкое хромирование применяется в машино и авиастроении, для повышения эксплуатационных свойств режущих и мерительных инструментов, инструментов для холодной обработки металлов, пресс-форм, а также с целью восстановления изношенных деталей при ремонте оборудования.

Оценить качество хромирования и его эффективность можно по таким факторам:

Толщина хромовых покрытий

Толщина хромовых покрытий устанавливается в зависимости от назначения изделий. В таблице представлены рекомендуемые толщины хромовых покрытий.

Защитно-декоративное для изделий из медных сплавов

Повышение стойкости пресс-форм для пластмасс, стекла и т. п

Размерное хромирование калибров

Процесс хромирования

Подготовка деталей к хромированию

Подготовка деталей к хромированию имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать в технологии покрытия.
Последовательность подготовительных операций следующая:
1) механическая обработка поверхности;
2) промывка органическими растворителями;
3) изоляция участков, не подлежащих покрытию;
4) монтаж на подвесные приспособления;
5) обезжиривание;
6) промывка в горячей и холодной воде;
7) активация.
Механическая обработка (шлифование, полирование) производится для создания требуемой чистоты поверхности. Шлифование выполняется с учетом толщины осаждаемого покрытия.
Удаление с поверхности масел и полировочных паст осуществляется органическими растворителями: бензином, уайт-спиритом, керосином.

Если деталь подвергается частичному хромированию, то участки, не подлежащие покрытию, изолируются различными материалами: пластикатом, целлулоидом, винипластом, тонким листовым свинцом, алюминиевой фольгой, хлорвиниловыми трубками, перхлорвиниловым лаком, нитроклеем АК-20 и т. п. Отверстия и щелевые пазы подлежат заделке свинцом или другим стойким материалом, так как в противном случае вокруг отверстия остаются не покрытые хромом участки. Возможно также применение неметаллических экранов в виде целлулоидных пленок, свернутых в трубки и вставленных в отверстие.

Монтаж деталей на приспособления является наиболее ответственной операцией, так как от правильной завески деталей в ванну хромирования в первую очередь зависит качество покрытия. При монтаже деталей необходимо следить за тем, чтобы детали имели жесткий контакт с подвеской и не закрывали друг друга. Очень важно, чтобы все участки поверхности деталей находились, по возможности, на одинаковых расстояниях от анодов.

Процесс хромирования характеризуется очень низкой рассеивающей способностью, поэтому при покрытии сложнопрофилированных деталей необходимо применять дополнительные аноды, вводя их во внутренние поверхности изделий.

Дополнительные аноды следует перфорировать для лучшего перемешивания электролита в замкнутом пространстве и отвода выделяющихся газов. С целью предохранения выступающих участков и углов деталей от обрастания хромом завышенной толщины применяют металлические и неметаллические экраны.

Принимая во внимание значительные по величине токи при хромировании, токонесущие части подвесных приспособлений должны иметь достаточно большое сечение.

Удаление жировых загрязнений с поверхности изделий, подлежащих хромированию, необходимо выполнять, применяя обычные методы электрохимического обезжиривания.

Тонкостенные закаленные детали во избежание наводороживания следует обезжиривать на аноде или же применять химическое обезжиривание. Если детали имеют изоляцию, нестойкую к воздействию щелочных растворов, то операцию обезжиривания осуществляют протиркой кашицей из венской извести.

Активацию деталей из черных металлов (сталь, чугун) производят непосредственно в хромовой ванне. Для этого детали вначале выдерживают в электролите для прогрева без тока, а затем в течение 20—30 сек. дается ток обратного направления (анодное декапирование), после чего переключением тока «на катод» начинают осаждение хрома. Анодная плотность тока устанавливается в пределах 25-40 а/дм 2 . Активацию чугуна с высоким содержанием кремния рекомендуется производить в 5-процентном растворе плавиковой кислоты в течение 2—4 мин. с последующим протиранием поверхности (для удаления шлама) и промывкой в холодной воде.

Основным компонентом электролитов хромирования является хромовый ангидрид, расход которого (вследствие работы с нерастворимыми анодами) должен непрерывно пополняться. В качестве анодов применяется свинец или его сплав с 5% сурьмы.

Низкий выход по току обусловливает выделение значительного количества водорода, частично проникающего в основной металл или подслой, вызывая сильное наводороживание, которое иногда приводит к отслаиванию покрытий или появлению трещин в основном металле. В целях частичного удаления водорода изделия после хромирования рекомендуется прогревать в масле или на воздухе при температуре 170—180° С в течение 0,5—1,5 час.

Для приготовления стандартного электролита раздробленные куски хромового ангидрида загружаются в ванну, наполненную водопроводной водой, подогретой до 60—80° С. В случае, если вода имеет большую жесткость и содержит много железа, применяют конденсат. Растворение хромового ангидрида ведут при непрерывном помешивании. Полученный раствор тщательно перемешивают и определяют содержание хромового ангидрида по специальным методикам.

Корректирование электролита производится на основании данных химического анализа, а также на основании неполадок. Низкая концентрация компонентов в электролите легко устраняется соответствующим добавлением недостающего компонента. При повышенном содержании в электролите отдельных компонентов или накоплении вредных примесей поступают следующим образом.

1. Избыток серной кислоты устраняют добавлением кашицы углекислого бария, которую вводят в электролит при энергичном помешивании.

2. Накопление трехвалентного хрома в количестве более 10 г/л устраняют проработкой электролита током при большой поверхности анодов и малой поверхности катода.

3. При накоплении в электролите железа более 10 г/л следует частично заменить электролит, используя загрязненный железом электролит для приготовления растворов-пассиваторов.

Осаждение хрома с заданной толщиной слоя и равномерным распределением его по поверхности детали является весьма сложной задачей, так как процесс хромирования отличается исключительно большой неравномерностью распределения покрытия. Задача размерного хромирования решается посредством применения приспособлений, которые предусматривают экранирование выступающих участков, углов и краев детали.

Для устранения эллиптичности (если деталь цилиндрическая) периодически поворачивают деталь или же размещают аноды таким образом, чтобы от любой точки детали до анодов было равное расстояние.

Большой эффект дает применение неметаллических экранов. В качестве экранов рекомендуются текстолит, винипласт, органическое стекло, полиэтилен и т. п.

Хромирование алюминиевых сплавов применяют с целью увеличения износостойкости деталей, например цилиндров мотоциклетных двигателей, деталей точных приборов и т. п., а также для защитно-декоративной отделки.

Хромовое покрытие осаждается непосредственно на алюминиевой детали или же на предварительно нанесенном никелевом подслое, толщина покрытия при этом может изменяться от 0,5 до 80 мкм (при толщине никеля 20—25 мкм). При защитно-декоративном хромировании толщина хрома устанавливается 0,5—2,0 мкм.

Особенностью технологии хромирования изделий из алюминия и его сплавов является совокупность подготовительных операций, обеспечивающих удаление окисных пленок с поверхности и получение прочного сцепления покрытия с основным металлом детали. Хромирование осуществляется в обычном по составу и режиму электролите и обеспечивающем получение блестящих хромовых покрытий.

Контроль качества и удаление дефектных покрытий

Качество хромового покрытия определяют в первую очередь по внешнему виду: покрытие должно быть гладким, без шишковатых наростов и подгаров. Размеры деталей, подлежащих размерному хромированию, проверяются стандартными мерительными инструментами до и после хромирования с целью определения толщины осажденного хрома. Качество пористого хрома оценивается по эталонному образцу осмотром покрытия через лупу с 30-кратным увеличением. Местная толщина слоя хромовых защитно-декоративных покрытий определяется химическими или физическими методами контроля. Удаление дефектных хромовых покрытий осуществляется химическим или электрохимическим способом. Химический способ удаления хромового покрытия состоит в растворении его в соляной кислоте, разбавленной в отношении 1:1, при температуре раствора 25—35° С. При электрохимическом способе хромовое покрытие удаляют анодным растворением в электролите, содержащем едкий натр в количестве 150—200 г/л. Режим электролиза следующий:

Температура электролита 18 — 30° С, Анодная плотность тока 10—15 а/дм 2 .