Нанесение хрома на металл

Содержание

Хромирование деталей – это процесс металлизации хромом с целью придания поверхности физико-механических и химических свойств и характеристик, которые отличаются от исходного материала детали. Хромирование используется с целью повышения коррозионностойкости, эрозионностойкости, механической стойкости, декоративной отделки и прочего.

Процесс хромирования деталей

Способы нанесения слоя хрома на поверхность металлизируемой детали отличаются методами схватывания (удержания) между собой. Классифицировать их можно следующим образом:

адгезионное схватывание (за счет механического воздействия);
за счет металлических связей:

диффузионная зона в пределах границы двух поверхностей;
диффузионная зона всего покрывающего слоя.

Технология хромирования подразумевает несколько этапов:

подготовительный;
процесс нанесения;
заключительный.

Подготовительный этап. На этой стадии выполняются те типы работ, которые позволят слою хрома надежно закрепиться и удерживаться на поверхности длительное время. Перед хромированием изделий они подвергаются шлифовке, а при необходимости полируются. После финишной операции изделия промываются, сушатся и протираются мягким материалом. Те поверхности (отверстия, внутренние полости), которые не подлежат металлизации, подвергаются изолированию. Детали устанавливаются (вывешиваются) на приспособлении, которое предназначено для введения деталей в зону обработки. Производится обязательный процесс обезжиривания. Выполняется декапирование, позволяющее повысить способность к адгезии.

Процесс нанесения хрома на поверхность. Технология хромирования деталей, в зависимости от метода нанесения, происходит тремя видами:

в холодном состоянии;
в нагретом состоянии;
диффузией.

Например, во время электролитического метода изделия помещаются в ванну с раствором-электролитом. Рабочая температура электролита зависит от его состава. Заданная температура должна сохраняться на протяжении всего процесса, что гарантирует однородную структуру наносимого слоя и равномерную толщину.

Металлизируемые изделия выполняют роль анода. Продолжительность процесса хромирования напрямую зависит от требуемой толщины покрытия.

Декоративное хромирование детали

После нанесения хрома изделия подвергаются сушке. Если сушку проводить в сушильном шкафу, то ее продолжительность составит 5-10 минут при температуре 85°С-100°С. Если сушку проводить методом обдува сжатым воздухом, то ее продолжительность составит 0,5-3 минут при температуре 18°С-25°С.

Для повышения прочности и твердости покрытого слоя он подвергается термической обработке. Продолжительность выдерживания в печи составляет несколько часов при температуре порядка 200°С.
Толщина покрытия, нанесенного на сталь колеблется от 0,003 мм до 0,025 мм. Если использовать изменение полярности тока (реверс), то толщину хромирования доводят до 0,03 мм.

Виды хромирования

Согласно классификации процесс металлизации, происходящий за счет механического сцепления, относится к первой группе, а за счет атомарных механических связей – ко второй группе. Вторая группа делится на две подгруппы:
2а — приграничная диффузия;
2б – полная диффузия.

В группу 1 входят следующие методы хромирования:

электротехническое покрытие;
электродуговое или газопламенное распыление (пульверизация);
химическое нанесение;
вакуумное нанесение в холодной среде.

Результат хромирования детали

К группе 2 относятся:

плазменное напыление;
электрофорез;
вакуумное нанесение в нагретой среде;
электротехническое покрытие с последующим отжигом;
осаждение чистого металла из соединений карбонатов в газовой среде;

диффузионное нанесение элементов.

Твердое хромирование

Твердое хромирование нашло широкое применение при изготовлении деталей, подвергающихся высокому износу, активной коррозии в агрессивных средах, при восстановлении металлических деталей, для увеличения срока эксплуатации инструментов (режущего, измерительного), а также для декоративной отделки изделий изготовленных из неметаллических материалов.

Твердое хромирование проводят следующими методами:

гальваническим (описан выше);
каталитическим, при котором хром восстанавливается на поверхности из солей аммиака и серебра;
вакуумным, при котором реагент, нанесенный на обрабатываемую поверхность диффузионную активность при отрицательном давлении;
термохимическим, который можно сравнить с цементацией изделий.

Термохимическим методом хромирование производят в карбюризаторе, состоящем из измельченного хрома и каолина в пропорции 55-45%. Для предотвращения окисления хрома при высоких температурах через ящики с деталями и карбюризатором продувают водород. Продолжительность хромирования составляет три часа. За это время толщина слоя достигает при температуре 1300°С 0,15 мм, а при температуре 1400°С 0,8 мм.

Хромирование электролизом

Хромирование электролизом заключается в легком выведении водорода по сравнению с хромом из электролита. Электролитом выступает хромовая кислота. Ванны оборудуются свинцовыми нерастворимыми анодами.

Широкое использование получил сульфатный электролит на основе хромового ангидрида с серной кислотой CrO3:H2SO4.

Концентрация раствора подбирается исходя из характера покрытия и сложности формы детали.

При невысокой температуре металлизации (не выше 35°С) хромированная поверхность имеет серый матовый оттенок. Интенсивность и плотность тока не влияет на процесс. При повышении температуры до 65°С и плотности тока поверхность получается блестящей. Дальнейшее повышение температуры и плотности тока (до 30 А/дм2) хром имеет молочный оттенок.

Также качество покрытой поверхности зависит от концентрации электролита. Хромированное покрытие, полученное при использовании концентрации до 150 г/л отличается высокой твердостью и износостойкостью. Высококонцентрированные электролиты, до 450 г/л используются для декоративных покрытий.

Гальваническое хромирование

Гальваническое хромирование — наиболее распространенный современный способ хромирования. Осуществляется двумя способами: в среде электролита и диффузионным. Электролитический способ аналогичен хромированию электролизом, они отличаются лишь режимами проведения процесса.

Диффузионный способ — это процесс насыщения поверхности при определенных условиях из нанесенных реагентов. Отделанные детали обладают: прочностью и твердостью, вязкостью и упругостью, износо-, жаро-, коррозионностойкостью.

Оборудование для хромирования

Рынок предлагает разнообразное оборудование для нанесения хромового слоя как отечественного производства, так и зарубежного. Частное зарубежное предпринимательство подвигло разработчиков на создание компактных установок, которые легко разместить в гараже или маленькой мастерской.

Непрофессиональное оборудование только имитирует качественное хромирование, качество при этом не столь хорошее. Работы проводятся в следующей последовательности:

очищение от старого покрытия;
шлифовка;
обезжиривание;
нанесение грунтовки;
нанесение хрома распылением;
сушка;
защита лаком от повреждений.

Широко на производстве используется электролитическое (гальваническое) хромирование. Для этого используются специальные ванны, электроустановки, система вентиляции, моющие и сушильные установки. При горячем способе нанесения хрома используются печи и вакуумные установки.

Но независимо от типа используемого оборудования во время процесса хромирования происходят физические и химические реакции, которые сопровождаются выделением продуктов распада.

Сфера применения технологии

Декоративное хромирование деталей позволяет повысить визуальные характеристики изделий как из металлов, так и из различного вида пластмасс, стекла и прочих материалов. Для быта хром используется для покрытий:

мебельной фурнитуры;
интерьерах помещений и дизайнерских проектах;
сувениры;
сантехника.

Хромирование деталей автомобилей

Сантехническое оборудование обязательно хромируется для защиты от водного окисления (коррозии), будь то недорогой силумин или дорогая латунь с бронзой.
Промышленность использует хромирование для повышения стойкости деталей, работающих в условиях большого трения:

Также хромирование используется при изготовлении инструмента и оснастки:

прессовые штампы;
режущий инструмент;
мерительный инструмент.

Технология хромирования позволяет продлить жизнедеятельность элементов механизма или придать изделиям притягательный вид.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Необязательно быть химиком со стажем, чтобы провести хромирование деталей в домашних условиях своими руками. Данный метод доступен рядовому умельцу, не нуждается в привлечении профессиональных знаний и потому остается популярным способом обработки. Технология позволяет получить блестящую поверхность на металлической, пластмассовой, стеклянной или деревянной основе, не теряющую своего блеска под влиянием воздуха и воды.

Существуют схожие операции получения дополнительного металлического слоя: цинкование, никелирование, серебрение. Хромировка деталей (процесс нанесения хрома на изделие) включает несколько функций:

Защитную. Слой хрома устойчив к температурным перепадам; он улучшает физико-химические характеристики поверхности, защищая ее от окисления, предавая предметам (деталям автомобилей, велосипедов, приборов) дополнительную прочность.
Декоративную. Результатом гальванизации становится привлекательный внешний вид любого транспортного средства. Декоративное хромирование выгодно преображает детали интерьера — крепежные элементы потолочных карнизов, фурнитуру (ручки дверей или мебельные), декоративные подставки, сувениры.
Восстанавливающую. Продлевает срок службы изношенной поверхности валов, втулок (если глубина износа не превышает 1 мм), тем самым увеличивая срок эксплуатации.
Повышает износоустойчивость двигателей внутреннего сгорания (осаждается на трущиеся поверхности), всевозможных штампов и матриц, мерильных инструментов.
Улучшает отражательные свойства (хромирование отражателей фар, производство прожекторов, технических и бытовых зеркал).

Технологии хромирования

Хромирование в домашних условиях может осуществляться несколькими способами:

Гальванический (электролитический) метод. Атомы хрома из раствора электролита осаждается на поверхность заготовки под действием электрического тока. Наиболее популярный, способ имеет широкую сферу применения, включая создание изделий, обладающих отражающими свойствами. Гальваническое осаждение хрома позволяет добиться качественного покрытия, устойчивого к механическим и химическим повреждениям.
Химический (каталитический). Метод основан на взаимодействии реагентов и восстановлении хрома из своих солей; электрический ток не применяется. Получаемый слой первоначально имеет серый цвет и нуждается в полировке. Химическое хромирование, из-за присутствия среди реагентов фосфора, позволяет покрывать качественным твердым слоем изделия сложной формы, включающие полости.
Диффузионный метод (напыление хрома осуществляется с использованием гальванической кисти). Хромирование деталей в домашних условиях диффузным методом — компактный способ обработки, не требующий организации ванны. Контроль толщины и качества покрытия возможен непосредственно во время операции.

Подготовка рабочего места

Металлизация хромом — химический процесс, сопровождающийся выделением токсичных (канцерогенных) веществ, наносящих вред здоровью человека и природной среде. Поэтому для гальваники в домашних условиях подбирается нежилое, безупречно проветриваемое помещение. Лучшим выбором является гараж или отдельно стоящая мастерская с эффективной принудительной вентиляцией (вытяжкой). Следует продумать утилизацию отходов.

Хромовый электролит выделяет летучие соединения, способные вступать в контакт и разрушать любую органику. Пары несут опасность для кожи и слизистых оболочек. Для защиты от испарений используют очки и маску-респиратор.

Оборудование

Чтобы провести хромирование своими руками в домашних условиях на достойном уровне, часть инвентаря предлагается изготовить из подручных средств. В число предметов, составляющих набор для хромирования гальваническим путем, входит:

Гальваническая ванна – сосуд из пластика, стекла, полиэтилена или пропилена (устойчивый к продолжительному воздействию агрессивной среды); подойдет и эмалированный. Для небольших предметов идеальна стеклянная банка. Для качественного электролиза выбранную посуду необходимо теплоизолировать (поместить в деревянный ящик, обитый изнутри стеклотканью с дополнительным утеплением минеральной или стекловатой).
Источник питания – должен иметь характеристики: силу тока 50 А, допустимое напряжение 12 В, общую мощность не более 1 кВт.
Нагревательное устройство для электролита, выдерживающее контакт с агрессивной средой (керамический ТЭН) соответствующей мощности. Допустимо использовать внешний подогреватель.
Термометр, калиброванный до 100° по Цельсию.
Крышка, герметично притертая к сосуду с электролитом (не металлическая).
Электроды – анодом служит свинцовая пластина. Она погружается в емкость, катод присоединяется к хромируемому образцу. В роли катода удобно использовать зажим, удерживающий деталь. Последняя размещается в электролите так, чтобы не допустить касания стенок, дна и анода.

Источник питания

Для гальваники в домашней лаборатории подойдет заземленный источник постоянного тока с регулируемым напряжением 1,5-12 В, с максимальным током 20 А (для регулировки выходной мощности удобно пользоваться реостатом).

Выбор сечения соединительных проводов делают с учетом максимальной нагрузки (силы тока). Для хромирования мелких деталей используют провода с сечением 2,5 мм.

Состав и методика подготовки электролита

В смеси для осаждения хрома содержится:

Дистиллированная (из аптеки) либо водопроводная (прокипяченная и отстоянная, идеально — фильтрованная) вода.
Хромовый ангидрид (CrO3), из расчета 250 г на 1 л воды.
Серная кислота (H2SO4) – 2-2.5 г/л (с удельной плотностью 1,84 г/см3).

Сосуд наполовину заполнить водой, разогретой до 60º С.
Всыпать хромовый ангидрид; добиться полного растворения, размешивая.
Долить оставшуюся воду, осторожно добавить кислоту, перемешать.
Электролит выдерживается 3,5 часа под номинальным током (для выравнивания плотности).

Подготовка поверхности

Чем лучше подготовить поверхность изделия, тем меньше проблем возникнет во время гальванического хромирования и качественнее будет покрытие.

Предварительная механическая и химическая очистка. Удаляются сильные загрязнения (лак, краску, пятна ржавчины). Ржавчину с поверхности металла можно удалить травлением в кислоте, остатки краски — наждачной бумагой.
Тонкая очистка. Следы загрязнений тщательно удаляются чистым куском материи.
Обезжиривание. Для процедуры нужен раствор из 150 г едкого натра, 50 г кальцинированной соды и 5 г силикатного клея (расчет на 1 литр воды). Предмет выдерживается в растворе 20-60 минут при 90° С; на время влияет сложность формы.

Хромирование

Электролит подогревается до 52±2°С (во время процесса поддерживается неизменный температурный режим).
В сосуд (с закрепленным анодом) помещается деталь с прикрепленным катодом и прогревается до уравнивания температур.
Подается напряжение. Время осаждения составляет от 20 минут до 1-2 часов, что определяется формой предмета.
Деталь вынимается, промывается в дистиллированной воде (несколько раз) и сушится 3 часа; во время сушки прикасаться к ней нельзя. По такой методике хромируют детали из стали, латуни, бронзы.

Способ хромирования пластика дома

Чтобы обеспечить хромирование пластика в домашних условиях, целесообразно изготовить гальваническую кисть (метод применим и для металлических изделий):

Щетина (подойдет от малярной кисти) диаметром 20-25 мм плотно обматывается свинцовым проводом. Ее закрепляют с торца сосуда цилиндрической формы, который заправляется электролитом. Удобно использовать емкость, сделанную из оргстекла (контроль уровня раствора). В другом торце крепится диод.
В схеме используется понижающий трансформатор (12 В, 0,8-1 А). Минус трансформатора крепится на хромируемый предмет (зажимом «крокодил»). Плюс идет на анод диода, катод диода подсоединяется к обмотке щетины.
Слой жидкости наносится на обрабатываемую поверхность плавными равномерными движениями; каждый участок проходится кистью не менее 20 раз, не отрывая ее от поверхности.
По завершении гальванотехники предмет промывают и сушат; грязь убирают компрессором.

Видео: уникальная методика хромирования в домашних условиях.

Возможные дефекты и их причины

Хром не оседает на заготовке. Причина может заключаться в слабом контакте, пленке окислов или маленьком расстоянии между электродами. Процесс нарушается из-за неверно подобранного сечения проводников, избытка серной кислоты, малой плотности тока или слишком горячего электролита.
Блеск поверхности отсутствует или неравномерный (с потемнениями и пятнами). Не соблюден температурный режим электролита и концентрация реактивов. Превышена сила тока.
Наблюдаются наросты металлического хрома на углах предмета. Плотность тока выше рекомендованной.
Дефекты (раковины) на хромировке. Плохая очистка. Избыточный ток, задержка водорода.
Отслоение покрытия. Некачественное обезжиривание, скачки напряжения, плотности тока или температуры.

Украсить пластик слоем хрома в домашней мастерской не сложнее, чем металл. Залогом блестящего результата станет доскональное соблюдение правил безопасности и внимание к деталям технологического процесса.

Для повышения сопротивляемости изделий к механическому износу заказывайте их твердое хромирование в компании «Гальваник Про». Отработанная на производстве технология позволяет получать сплошные равномерные хромовые покрытия даже при нанесении очень тонкого слоя.

В отличие от декоративного слоя твердое хромирование осуществляется без создания вспомогательных покрытий. Данный метод используется для защиты и восстановления деталей, которые в процессе эксплуатации подвергаются интенсивным истирающим нагрузкам: валов, штоков, цилиндров, штампов, режущего инструмента, прессформ, калибраторов.

Возможна обработка практически всех металлов с образованием прочного напыления. Исключением являются стали, твердость которых превышает 60 единиц по Роквеллу из-за низкой адгезии хрома.

Характеристики изделия после хромирования:

Высокая поверхностная твердость — до 1000 единиц по Бринеллю.
Устойчивость к воздействию органических кислот, сероводорода, азотной кислоты
Эстетическая привлекательность за счет серебристого оттенка и зеркального блеска
Стабильная отражательная способность, не снижающаяся со временем
Жароустойчивость — изменения цвета наступают при температуре выше 480°С.

Режим хромирования подбирается исходя из вида обрабатываемого металла, степени изношенности поверхности, условий эксплуатации детали. В большинстве случаев толщина покрытия составляет 10-20 мкм. Принимаем на обработку изделия любой сложности, контролируем каждый этап процесса. При необходимости удаляем старый слой хрома и воссоздаем его заново до исходного качества.

Поручите твердое хромирование специалистам компании «Гальваник Про»:

Гарантируем 100% бездефектность покрытий — полное отсутствие дендритов, коричневых пятен, нехромированных участков.
Наши специалисты успешно решают различные технологические задачи и обладают опытом в обработке сложных, крупногабаритных и нестандартных изделий.
Работа ведется на собственном производстве, оснащенном современным автоматическим оборудованием, с применением проверенных электролитов.
Ваш заказ будет готов точно к утвержденной дате или раньше.

Узнайте стоимость хромирования ваших изделий — позвоните 8 (985) 255-94-94 или отправьте запрос с описанием задачи через форму обратной связи. Мы подготовим для вас выгодное предложение!