Хромирование металлических изделий

Содержание
  1. Основные технологии хромирования деталей
  2. Общие сведения
  3. Где проводят хромирование?
  4. Технологии хромирования
  5. Электролитическая гальваника
  6. Химическое хромирование
  7. Вакуумное хромирование
  8. Хромирование в домашних условиях
  9. Подготовка помещения и покупка оборудования
  10. Подготовка детали к работе
  11. Процедура хромирования
  12. Заключение
  13. Хромирование – декоративное покрытие металла хромом: технология, виды
  14. Для чего нужен хромовый слой
  15. Основные методы
  16. Гальваническое хромирование
  17. Как подготовить изделие
  18. Как проводят процедуру хромирования
  19. Хромирование деталей: технология химического и гальванического хромирования металла
  20. Краткое описание процесса
  21. Особенности технологии
  22. Подготовка к хромированию металла
  23. Подвиды хромирования
  24. Хромирование деталей
  25. Процесс хромирования деталей
  26. Виды хромирования
  27. Твердое хромирование
  28. Хромирование электролизом
  29. Оборудование для хромирования
  30. Сфера применения технологии

Основные технологии хромирования деталей

Хромирование металлических изделий

Хром — это металл, который отличается хорошей прочностью, приятным внешним видом и высокой защитой от коррозии. На практике изделия из чистого хрома применяются редко в связи с высокой стоимостью металла (сложная добыча, непростое обогащение).

Поэтому этот химический элемент обычно наносят тонким слоем на другие металлы, камень, пластик, дерево и другие материалы. Это позволяет улучшить физико-химические и эстетические свойства обрабатываемой детали за сравнительно небольшую сумму.

В металлургическом деле процедуру нанесения хрома тонким слоем называют — хромирование.

Покрываться хромом могут различные изделия — рабочие инструменты, диски для автомобилей, оборудование для кораблей, посуда, декоративные изделия.

Хромирование может выполняться различными способами, а сегодня таких способов насчитывается более 10 штук (хотя на практике применяется 3-4 технологии хромирования).

Но возможно ли хромирование в домашних условиях — или его проводят только на фабриках и заводах? Какими особенностями обладает хромирование пластика? И о каких правилах техники безопасности не нужно забывать? В статье эти вопросы будут рассмотрены.

Общие сведения

Толщина слоя покрытия обычно невелика — от 0,2 до 0,8 миллиметров (хотя встречаются изделия и с более толстым слоем). Хромированию могут подвергаться любые металлы и их сплавы (железо, чугун, сталь, алюминий, медь и другие), а также диэлектрики (пластик, камень, дерево, фарфор и другие).

Покрыть хромом можно посуду, украшения, детали автомобиля или мотоцикла, мебель. Помимо этого хромирование деталей и пластика выполняет следующие важные функции:

  1. Термическая и механическая защита. Хром обладает плотной структурой и очень высокой температурой плавления. Поэтому при нагреве его химико-физические структура не изменяется.

    При механическом ударе вещество также сохраняет свою структуру, поэтому хромированные детали обладают более высокой механической устойчивостью.

  2. Антикоррозийная защита. С химической точки зрения хром является инертным веществом. При нормальных условиях он не вступает в контакт с водой и атмосферным воздухом.

    Поэтому изделия с хромовым покрытием не покрываются коррозией длительное время. С кислотами, щелочами и солями хром также вступает в химические реакции неохотно.

  3. Восстановление прочности запчасти. В случае длительной эксплуатации в запчастях появляются небольшие трещины и углубления, что негативно сказывается на их прочности, надежности.

    Нанесения хромового покрытия позволяет закрыть эти трещины и вмятины, что улучшит их практическое применение.

  4. Защита от грязи и повышение отражательной способности. Хромовое покрытие надежно защищает деталь от грязи, пыли и органического мусора.

    Люди покрывает запчасти своих ТС, чтобы их транспорт был лучше виден в темноте (покрываются обычно диски, отдельные детали или весь кузов целиком).

Где проводят хромирование?

Большинство технологий хромирования являются сложными операциями, для проведения которых необходимо специальное оборудование. Во время нанесения покрытия в атмосферу могут выделяться вредоносные вещества, которые представляют опасность для человека при вдыхании.

Небольшие дозы испарений слабо влияют на здоровье, однако покрытие наносится долго, поэтому о защите организма необходимо подумать в обязательном порядке.

Обычно хромовое покрытие наносят в специальных технологических цехах, где установлено оборудование для удаления вредных испарений, а сами людям носят защитные костюмы.

Однако при соблюдении ряда правил можно выполнить хромирование в домашних условиях. Для проведения работ Вам понадобятся дополнительные средства и оборудование. Перечислим основные из них:

  • Средства индивидуальной защиты. Это плотный защитный костюм, маска-респиратор и очки, которые плотно прилегают к лицу. Эти средства будут защищать тело от контакта с вредоносными веществами, которые находятся в воздуха. Защищается как кожа, так и слизистые оболочки, а также органы дыхания. После нанесения покрытия костюм, маску и очки нужно почистить, чтобы удалить частички вредных веществ, которые могли осесть на них.
  • Вытяжное оборудование. Это могут быть вытяжные вентиляторы или схожее оборудование. задача, которую выполняют такие вентиляторы, — это сбор и удаление из помещения вредных испарений, которые образуются во время хромирования. Мощность таких вентиляторов не должна быть слишком высокой, поскольку вредных веществ образуется не так много (за исключением обработки больших изделий сложной формы, когда требуется большое количество расходных материалов, выделяющих вредные испарения).

Технологии хромирования

В зависимости от способа нанесения хрома различают порядка 10 технологий хромирования, а основными технологиями являются гальванизация, химическое нанесение, вакуумное нанесение и другие. Ниже эти технологии будут рассмотрены более подробно.

Электролитическая гальваника

Гальваническое хромирование — простая технология, которая подходит для домашней обработки деталей. Обычно она используется для обработки металлических деталей небольшой формы, однако при необходимости ее можно адаптировать для обработки больших изделий и пластика. Гальваника работает за счет такого явления, которое физики называют электролизом.

Электролитическая гальваника выполняется по такой схеме:

  1. В электрически нейтральную ванночку помещается жидкость, называемую электролитом. В качестве электролита для хромирования используются вещества, содержащие хром. Это хромовая кислота, ангидрид и другие.

    В состав электролита могут входить вспомогательные вещества — скажем, серная кислота, едкий натр или сернокислый стронций.

  2. К ванночке подключается источник постоянного тока (генераторы с переменным током не подходят из технических соображений). Анод имеет вид пластинки (обычно из свинца или хромсодержащего сплава), а опускается он в ванночку с электролитом.

    К катоду прикрепляется обрабатываемая деталь, которая тоже опускается в электролит.

  3. После подготовки оборудования и детали электрическая цепь замыкается. Это приводит к тому, что электрический ток переходит от анода к катоду через электролитический раствор.

    Это приводит к ряду химических реакций, что приводит к высвобождению свободного хрома, который за счет прохождения тока переходит на поверхность обрабатываемой детали. В результате формируется тонкое покрытие, что нам и требовалось.

Химическое хромирование

Для нанесения тонкого защитного слоя может также применяться химическое хромирование. Эта технология не подразумевает использование электрического тока для перехода хромовых ионов — вместо этого защитный слой создается за счет ряда химических превращений.

Поэтому химическая хромирование является более простой и безопасной, хотя для ее проведения понадобятся более дорогие реактивы. Технология проводится в два этапа: сперва наносится слой меди, а потом — хрома. Суть технологии кратко:

  1. Рабочий очищает деталь от грязи и пыли, а также выполняет ее обезжиривание.

    После этого он готовит смесь для омеднения на основе сернокислой меди и концентрированной серной кислоты. При необходимости раствор нагревают до температуры 15-20 градусов (если в помещении низкая температура). Потом деталь помещается в раствор на 5-10 секунд — потом ее достают и промывают.

  2. Рабочий высушивает деталь и готовит бета-версию раствора (без гипофосфита натрия). Рецептов таких растворов существует много, однако чего всего его готовят на основе фтористого хромила, лимонной и уксусной кислот.

    Такой раствор нагревают до температуры 80-90 градусов, потом всыпается гипофосфит натрия — в результате получается альфа-версия раствора, который нужен для обработки.

  3. Запчасть помещается в приготовленный раствор на большое время — порядка 5-7 часов.

    Во время нанесения дополнительного слоя необходимо поддерживать постоянную температуру раствора (всю процедуру можно делать на электроплитке). По завершении процедуры деталь нужно достать, помыть в слабом растворе соды и высушить — после этого она готова к применению.

Вакуумное хромирование

Вакуумная технология позволяет получить тонкий однородный слой металла на поверхности любого вещества. Она является самой сложной с технологической точки зрения, поэтому выполнить вакуумное хромирование в домашних условиях сложно.

Технология не подразумевает проведение сложных химических операций или использование электрического тока, что делает ее более безопасной и универсальной.

Для проведения процедуры понадобится специальное оборудование, которое стоит достаточно дорого (вакуумные камеры, насосы, распылители).

Основные этапы нанесения покрытия вакуумным методом:

  1. Металлическая основа (в нашем случае хром) помещается в специальную камеру, из которой откачивается воздух для создания вакуума. После этого выполняется нагрев металла до состояния пара.
  2. Обрабатываемая деталь проходит предварительную обработку и очистку.

    Потом она помещается в отдельную камеру вакуумной установки (но не в тот же отсек, где находится нагретый до состояния пара хром).

  3. В конце выполняется распыление газообразного хрома по всей поверхности обрабатываемой детали. Хромовые частички остывают и становятся твердыми, что приводит к формированию тонкого покрытия.

Хромирование в домашних условиях

Выполнить хромирование можно в домашних условиях. Процедура состоит из нескольких этапов — подготовка помещения, покупка оборудования, зачистка детали и непосредственно хромирование. Ниже мы рассмотрим эти этапы более подробно.

Подготовка помещения и покупка оборудования

Гальванику стоит проводить в любом техническом помещении, где установлена вытяжка или вентилятор для откачки вредных испарений. Рабочему необходимо позаботиться о средствах индивидуальной защиты. Для проведения гальваники также понадобится подобрать следующее оборудование:

  • Пластиковая или стеклянная ванночка (изделия из металла не допускаются). В ванночку будет помещаться обрабатываемое изделие, а также электролит и катод/анод.
  • Компоненты для приготовления электролита. Это дистиллированная вода (1 л), хромовый ангидрид (250 г) и серная кислота (2-3 г). При необходимости концентрацию компонентов нужно пропорционально увеличить.
  • Источник постоянного тока, а также два провода (анод и катод). К катоду будут прикрепляться запчасти, которые будут помещаться в электролит. Анод помещается непосредственно в электролит; оптимальной будет покупка провода-анода с пластинкой на конце (это увеличит интенсивность реакции).
  • Нагревательный элемент. Электрическая плитка с датчиком температуры. Ванночку с электролитом можно ставить прямо на плитку.

Подготовка детали к работе

Перед нанесением хрома нужно выполнить зачистку и обезжиривание детали. Для зачистки необходимо вымыть и тщательно высушить требуемую деталь. Если на ее поверхности есть сильные шероховатости, то от них следует избавиться с помощью шлифовки.

Также необходимо обезжирить деталь:

  1. Возьмите 1 литр чистой воды, добавьте туда 50 кальцинированной соды, 150 г гидроксида натрия и 5 г силикатного клея, хорошенько перемешайте смесь.
  2. Поставьте емкость с полученной смесью на плиту, нагрейте смесь до температуры 90 градусов, поместите туда деталь на 20-30 минут.
  3. Достаньте деталь, промойте ее под водой и высушите ее.

    Обратите внимание — вытирать деталь можно только чистой тряпкой (в противном случае придется проводить обезжиривание заново).

Процедура хромирования

Итак, Вы подготовили помещение, надели защитную одежду и выполнили обезжиривание.

Теперь можно выполнить гальваническое хромирование алюминия, стали или любого другого металла:

  1. Поставьте ванночку на плитку, прикрепите к катоду запчасть, установите анод на ванночку, вылейте в ванночку электролит, включите вытяжку, нагрейте электролит до температуры 50-55 градусов.
  2. Введите в ванночку катод с прикрепленной запчастью, чтобы жидкость полностью покрыла деталь, а потом увеличьте мощность вытяжки и включите источник постоянного тока.
  3. Длительность обработки — 20-40 минут в зависимости от формы детали и интенсивности обработки. По завершении хромирования деталь высушивают 2-3 часа.

Хромирование пластика выполняется по иному сценарию. Для нанесения покрытия нужно изготовить пустотелую кисть, в которую будет заливаться электролит (сделать ее можно из оргстекла). К кисти следует присоединить токопроводящие щетинки, через которые будет проходить ток.

К корпусу кисточки следует присоединить анод, а к металлическим щетинкам — катод. После запуска электрического тока будет проводиться распыление частичек хрома с конца щетинок кисточки. Для нанесения покрытия нужно 15-20 раз провести кисточкой по всей поверхности пластика.

При необходимости процедуру нужно повторить 2-3 раза (зависит от типа пластика и качества кисточки).

Заключение

Чтобы защитить металл, пластик, дерево или камень от коррозии или механического повреждения, можно выполнить хромирование поверхности. Выполнить эту процедуру можно разными способами — с помощью гальваники, вакуумным методом, химическим способом и так далее.

Нанесение хрома можно выполнить в домашних условиях при соблюдении правил техники безопасности. Оптимальный способ домашнего хромирования — гальваника. Гальваническое хромирование выполняется в несколько этапов — установка ванночки, подключение источника постоянного тока, внесение электролита, помещение детали в ванночку и запуск электрического тока.

Используемая литература и источники:

  • Degarmo, E. Paul; Black, J T. & Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley
  • Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990.
  • Статья на Википедии

Хромирование – декоративное покрытие металла хромом: технология, виды

Хромирование металлических изделий

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.

«Твердый хром»

Нанесение покрытий данного типа осуществляется при использовании тока, отличающегося высокой плотностью (более 100 А/дм2). 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.

«Блестящий хром»

Покрытия данного типа наносятся с использованием тока, плотность которого находится в интервале 30–100 А/дм2 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.

«Молочный хром»

Для получения хромированных покрытий данного типа используется ток минимальной плотности (до 25 А/дм2). 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.

https://www.youtube.com/watch?v=rvjlwjPWW4Uu0026t=40s

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/дм2) 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°.

Хромирование деталей: технология химического и гальванического хромирования металла

Хромирование металлических изделий

Хромирование — это ряд процессов диффузионного насыщения поверхностей металлических заготовок с помощью хрома, в результате чего они обретают зеркальную поверхность.

В официальной литературе такую технологию также называют «металлизацией».

Однако последнее название, скорее всего, обобщает все способы изменения характеристик поверхности металлических и неметаллических предметов с помощью тонкого металлического слоя.

Освоив технологию хромирования, вы сможете проводить ряд уникальных работ в домашних условиях. Это позволит вам поменять внешний облик мотоцикла или автомобиля, а также изготовить множество стильных и современных вещей, например: ручки для шкафов или дверей, подставки, крепежные элементы, карнизы, кашпо и другие декоративные изделия, которые превратят ваш интерьер в нечто невероятное.

Краткое описание процесса

И хоть стандарты современной жизни диктуют свои правила, люди по-прежнему с особым интересом относятся к красивым и блестящим вещам, как это делали их предки много столетий назад.

Изящные детали кузовов транспортных средств, блестящие изделия в ванных комнатах и кухнях, оригинальные статуэтки и яркие покрытия домов — всё это пользуется очень большой популярностью, поэтому спрос на хромирование деталей неуклонно растёт.

В настоящее время практикуется несколько способов металлизации заготовок. Среди них:

  • Оцинкование;
  • Покрытие хромом;
  • Покрытие алюминием.

Использование цинка положительно сказывается на антикоррозийных свойствах стальных и металлических заготовок, в результате чего их эксплуатационный срок стремительно растёт.

Алюминий также улучшает антикоррозийные свойства, поэтому его наносят на оборудование, которое вынуждено работать в температурном режиме до 900 градусов Цельсия. В числе таких приборов — детали и механизмы для добычи нефтяных продуктов и перекачки газа, комплектующие печных систем, а также множество других изделий.

Что касается покрытия хромом, то такая методика является хорошим способом создания красивых декоративных покрытий, позволяющая скрыть все производственные дефекты и придать изделию более изящный вид. К тому же хромирование улучшает ряд эксплуатационных характеристик, а именно:

  • Улучшает антикоррозийные свойства;
  • Увеличивает твердость металла;
  • Улучшает защитные характеристики от эрозии;
  • Повышает жаропрочность;
  • Улучшает износостойкость;
  • Делает внешний вид изделия более привлекательным;
  • Позволяет создавать качественные покрытия с заданными параметрами.

Особенности технологии

Нанесение хрома на металлические заготовки принято называть химическим хромированием. Технологию применяют для улучшения декоративных и функциональных свойств металлических изделий. Сам процесс может выполняться посредством следующих методик:

  1. Гальванический метод.
  2. Химический.
  3. Посредством напыления.

Если говорить о нанесении хрома на поверхность заготовки с помощью первого метода, то это можно делать двумя путями: диффузным и электролитическим. Чтобы вводить обе разновидности гальваники, нужно запастись специальными резервуарами с кислотоупорным покрытием и водяными рубашками.

Электролитическое хромирование построено на принципе электролиза металлов. В процессе обработки электрический ток подаётся через электролит, представленный в виде специального раствора из солей хрома, кислоты или щелочи. По мере прохождения тока выделяются катионы хрома. В итоге они остаются на обрабатываемой поверхности.

Средние параметры хромирования гальваническим методом выглядят следующим образом:

  1. Хромовый ангидрид 250 г/л.
  2. Серная кислота — 2,5 г/л.
  3. Температурные показатели — 50 градусов Цельсия для декоративной обработки, и 55−60 градусов Цельсия для улучшения функциональных качеств.
  4. Плотность тока — 25 А/дм2 для декоративной обработки, а также 60 А/Дм2 для достижения функциональных свойств.

Чтобы выполнить качественную гальванику, нужно правильно подобрать температуру электролита и плотность тока. Такие параметры оказывают влияние на внешний вид и функциональные свойства нанесенного слоя.

Не забывайте, что любое увеличение температуры снижает выход хрома по току, а увеличение плотности действует противоположным образом.

При низкой температуре и постоянной плотности тока получаемое покрытие становится серым. Если плотность тока не меняется, а температуры остаются высокими, это позволяет получить молочный оттенок.

Применять метод термической обработки стали с помощью хромирования, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах поверхности, придавая материалу прочность, твердость, вязкость, износостойкость, упругость, жаро- и коррозийную стойкость.

При соблюдении определенного температурного режима, поверхность конкретной заготовки поддаётся воздействию реагентов, а посредством диффузии происходит насыщение поверхностного слоя хромом.

Диффузионная обработка незаменима при нанесении на поверхностный слой кремния, углерода, азота и алюминия.

Термическое хромирование с помощью порошков подразумевает применение смесей, которые состоят из феррохрома и шамота. Подобный состав принято называть солянок кислотой. Ещё одна разновидность диффузной обработки заключается в конденсации паров хрома.

Подготовка к хромированию металла

Подготовительный этап заключается в выполнении нескольких обязательных действий:

  1. Подготовка поверхности заготовки посредством шлифовки и полировки.
  2. Очистка от загрязнений с помощью специального средства и дистиллированной воды и протирка ветошью.
  3. Полное изолирование поверхности, куда не нужно наносить хром, заделка отверстий (если не нужно покрывать внутренние полости).
  4. Установка изделия на специальную подвеску.
  5. Полное обезжиривание.
  6. Промывка водой.
  7. Декапирование.

Роль шестивалентного хрома выполняет хромовый ангидрид, трёхвалентного — сульфат или хлорид хрома.

Гальваническую ванну покрывают серной кислотой, а после помещения обрабатываемой заготовки в раствор поддают ток с определенными показателями плотности.

Также необходимо соблюдать подходящий температурный режим раствора в ванной, который устанавливается с учётом особенностей хромирования.

При использовании терморежима необходимо придерживаться одних и тех же температурных показателей на протяжении всего мероприятия.

Любые отклонения от установленного стандарта могут привести к ухудшению адгезионных свойств покрытия, в результате чего гальваника потеряет правильную структуру, а на поверхностном слое появятся различные дефекты, такие как разводы, наросты и сталактиты.

Продолжительность гальванической обработки определяется требуемой толщиной хромированного слоя.

В процессе обработки из раствора выделяется ряд вредных паров, поэтому все мероприятия нужно проводить с учетом всех тонкостей техники безопасности и с использованиием средств персональной защиты.

В отдельных условиях металлизацию проводят лишь после травления или нанесения на заготовку другого металла, например, меди или никеля. Таким образом осуществляется укрепление полученного слоя.

Чтобы заделать образованные поры хрома, деталь дополнительно покрывают маслом или лаком. Образовавшуюся хромовую пленку дополнительно защищают термической обработкой, в процессе чего заготовку выдерживают под воздействием высоких температур (около двухсот градусов Цельсия) на протяжении некоторого времени.

Подвиды хромирования

Как уже говорилось выше, гальваническое хромирование позволяет создать эффективный защитно-декоративный слой и придать поверхности особенные свойства.

Хромированный металл декорируется и с помощью других металлов, включая медь или никель. В таком случае эксплуатационные показатели, а именно срок службы и сохранность блеска хрома существенно улучшаются. Также материал обретает отличные антикоррозийные свойства, поэтому он не поддаётся вредным воздействиям.

Твердое хромирование незаменимо в тех случаях, если речь идёт о желании улучшить износостойкость и твердость, уменьшив показатели трения на обрабатываемой заготовке.

В таком случае использовать другой металл не нужно. Выдержка в ванной отличается большой продолжительностью, что необходимо для получения определенной толщины слоя.

На отмену от декоративной металлизации, твердая подразумевает дополнительное использование специальных лаков или масел.

Теперь вы знаете, в чём заключаются все особенности металлизации деталей с помощью хрома. При соблюдении последовательности действий, можно успешно провести такое мероприятие в домашних условиях.

Хромирование деталей

Хромирование металлических изделий

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.

Хромирование деталей

Процесс хромирования деталей

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

  1. адгезионное схватывание (за счет механического воздействия);
  2. за счет металлических связей:
    1. диффузионная зона в пределах границы двух поверхностей;
    2. 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:

  1. в холодном состоянии;
  2. в нагретом состоянии;
  3. 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:

2а:

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

2б:

  • 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.

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:

  • поршни;
  • компрессионные кольца;
  • ролики;
  • оси.

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.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: