Технология хромирования металла

Хромирование деталей

• Процесс
  • Хромирование деталей
  • Составы
• Виды
• Хромирование дома
  • Видео хромирования

В качестве декоративной отделки отдельных деталей сегодня используется большое количество веществ. Немалое количество из них сделано на основе хрома.

Процесс хромирования

Хромирование представляет собой процесс насыщения поверхностей из металлических материалов хромом. Также данный процесс может означать образование на поверхности отдельных деталей, сделанных из металлов, хромированного осадка, который необходим для декоративной цели. На поверхность металлов хром осаживается под воздействием электрического тока.

Важно: Использование процесса хромирования необходимо не только для того, чтобы сделать поверхность отдельных деталей более привлекательной с эстетической точки зрения, но и для того, чтобы защитить металлы от образования коррозии.

Благодаря хромирования на поверхности образуется тонкий слой защитного вещества, которое делает структуру металла более прочной. Именно поэтому хромированные детали могут прослужить долгие годы. Декоративное хромирование способно продержаться длительное время.

Процесс хромирования деталей

Процесс хромирования является достаточно время затратным Ведь необходимо все делать аккуратно.

Весь процесс можно разделить на несколько этапов, которые заключаются в:

На данном этапе хромирования осуществляется удаление сильный загрязнений с поверхности металлов, что слой хрома лег ровно и аккуратно.

• Тонкой очистке.

Данный шаг предполагает удаление оставшихся следов загрязнений, чтобы они не мешали проведению дальнейших работ.

• Предварительной подготовке.

В зависимости от материала, на который будет наноситься состав хрома, зависит то, какие меры следует предпринимать для того, чтобы подготовить его для проведения дальнейших работ.

• Помещении в ванну с подготовленным раствором.

На данном этапе хромирования металлические изделия помещаются в ванну с подготовленных составом, состоящим из хрома и других вспомогательных элементов. Здесь осуществляется температурное выравнивание.

• Подключении тока.

Этот шаг заключается в том, чтобы подключить к раствору с материалом для хромирования ток определенной силы. Обработка током происходит для образования на поверхности металла слоя хрома определенной толщины.

Во время хромирования выделяется большое количество токсичных веществ, которые могут навредить здоровью человека.

Внимание: Сегодня имеется большое количество стран в мире, в которых данный процесс хромирования находится под тщательным контролем.

Составы для хромирования

Для хромирования используются следующие виды растворов:

• Раствор шестивалентного хрома. Его главным компонентом является хромовый ангидрид.
• Раствор трехвалентного хрома. В него главным образом входит сульфат хрома или хлорид хрома. Такой раствор применяется достаточно редко. Такая ситуация складывается по причине того, что есть некоторые ограничения на толщину покрытия, его оттенок и насыщенность цвета.

Таблица 1. Составы электролитов для хромирования.

Компоненты	Составы электролита, г/л
	Разбавленного	Универсального	Концентрированного
хромовый ангидрид	150	250	350
серная кислота	1,5	2,5	3,5
катодная плотность тока, А/дм2	45–100	15–60	10–30
температура раствора, °С	55–60	45–55	35–45

Таблица 2. Состав хромирующих смесей для стали.

Материал	Состав хромирующей смеси (массовая доля, %)	Температура хромирования, °С	Выдержка, ч	Глубина хромированного слоя, мм
Среднеуглеродистая легированная теплостойкая. сталь (пружины, лабиринтные уплотнения)	60 % металлического хрома,

Виды хромирования

В современном мире представлено большое количество разновидностей хромирования.

Выделяются следующие виды данного процесса:

• Гальваническое хромирование

Данный способ хромирования представляет собой метод нанесения на поверхность металлов или пластмассовых материалов специального покрытия методом использования электрического тока. Благодаря этому достигает оснащение обрабатываемого материала уникальных свойств. Они заключаются в: утолщении поверхности, устойчивости к образованию ржавчины, в приобретении привлекательного внешнего вида. Во время использования гальванического хромирования используется трехслойное нанесение металлического вещества. Из-за того, что хром вступает в реакцию с другими металлами, он оседает на поверхности и придает ей блеск.

• Химическое хромирование.

При использовании данного метода хромирования не применяется электрический ток. Весь процесс основан на реакции, которая проявляется между реагентами. При этом очень важно перед обработкой отдельных деталей методом покрытия хромированным составом нанести тонкий слой меди. Для этой цели используется смесь из: сернокислой меди, концентрированной серной кислоты, дистиллированной воды. Для хромирования используется следующий состав: фтористый хром, гипофосфат натрия, охлажденная уксусная кислота, раствор едкого натрия, лимоннокислый натрий, дистиллированная вода.

• Хромирование золочение.

Данный вид хромирования подразумевает нанесение на поверхность металлов тонкого слоя золотого металла. Делается это не только для достижения наилучшего декоративного эффекта, но и для защиты материала от появления коррозии. Золочение делает материал более плотным и износостойким.

Хромирование в домашних условиях

В современном мире встречается немалое количество людей, которые осуществляют домашнее хромирование. Благодаря этому можно значительно сэкономить на обработке хромом отдельных металлических или пластмассовых деталей.

Важно: Процесс гальванического хромирования недоступен в нашей стране для домашнего использования. Его использование является уголовно наказуемым.

С теоретической точки зрения можно произвести хромирование дома, но для этого придется приложиться большое количество усилий. Для этой цели необходимо приобрести большое количество ванн и растворов для проведения процесса. На это уйдет масса времени и средств. Не рекомендуется проводить процедуру хромирования в домашних условиях путем обработки растворов и материалов электрическим током, потому что при этом выделяются токсины, способные нанести вред окружающей среде.

В домашних условиях можно воспользоваться химическим видом хромирования. При этом очень важно изготовить раствор меди хрома. Только после этого можно приступать к обработке металлических и неметаллических изделий.

Во время проведения процедуры хромирования необходимо позаботиться о технике безопасности, как и в промышленных условиях.

Хромирование в домашних условиях видео

Статьи по теме

Металлизированная краска

Настоящего золота или серебра в современных металлических печатных красках, конечно же, нет. Но они очень удачно имитируют благородные металлы, так как на треть состоят из металлических пигментов серебристого или золотистого цвета.

Цинкование металла

Для защиты от коррозии сегодня создано большое количество методов. Они направлены на то, чтобы с помощью специальных растворов или веществ на поверхности металлических изделий появлялась тонкая защитная пленка, которая препятствует попаданию на металл кислорода и продуктов, имеющихся в агрессивной среде.

Грунтовка по металлу

В современно мире существует большое количество материалов, которые используются для защиты от появления коррозии. Она покрывают металлическую поверхность тонким слоем пленки, которая не дает железу и другими видам металлов окисляться.

Как правильно хромировать металл?

Чтобы защитить металлические конструкции от коррозии, повысить прочностные характеристики и улучшить эстетичность их внешнего вида, применяют технологию хромирования. Она относительно несложная и доступна для освоения, но перед тем, как хромировать любой металл, нужно тщательно изучить технологию обработки, чтобы не допустить ошибок.

Хромированный металл

Что такое хромирование?

Хромирование деталей заключается в нанесении специального покрытия на металлическую поверхность. Существует два основных метода:

1. Насыщение поверхностных слоёв диффузионным методом. Максимальное число атомов хрома проникает внутрь металлической кристаллической решётки.
2. Электролитический метод. Заключается в катодном осаждении хрома на стальную конструкцию под действием электрического тока.

Покрытие хромом проводится только на чистую подготовленную поверхность. Особенностью процесса является нанесение однородного слоя определённой толщины на конструкции различных форм. Покрытие может выполнять декоративную или защитную функцию.

Толщина образуемого слоя — от 0,075 до 0,25 мм. Твёрдость — 66–70 HRC. Поверхность имеет шероховатости и чем толще наносимое покрытие, тем больше дефектов. Поэтому после хромирования требуется полировка заготовок.

Технология предусматривает применение растворов:

• с хромовым ангидридом;
• с сульфатом или хлоридом хрома.

Зачем нужно хромирование?

Процесс хромирования проводится для следующих целей:

1. Защиты металлов от коррозии, резких перепадов температуры.
2. Восстановления поверхности металла. Возможно повышение срока эксплуатации конструкций, при условии износа поверхности на глубину до 1 мм.
3. Повышения износостойкости. Хромовое покрытие способно стойко переносить трение, механические воздействия, температурные расширения. Позволяет защищать основной металл от негативных внешних факторов.
4. Улучшения отражающих свойств. Хромированный слой обладает отражающими свойствами. Применяется в осветительных приборах для улучшения видимости корпусных элементов или знаков.

Увеличение защитных качеств (Фото: Instagram / chrome_fusiontech)

Технология хромирования деталей

Существуют следующие виды хромирования:

1. В электролитической среде. Атомы Cr осаждаются на токопроводящие наружные слои металла. Реакция протекает при подаче напряжения на электроды. Образуемый слой отличается стойкостью к химически активным средам и механическим воздействиям.
2. Химическое хромирование. Это восстановительная реакция хрома из солевого раствора в присутствии реагентов. Наличие фосфора позволяет избавиться от серого оттенка на металле. Метод требует обязательного использования защитной экипировки.
3. Декоративное хромирование с применением гальванической кисти. Метод простой и не требует наличия опыта проведения подобных работ. Контроль толщины происходит одновременно с процедурой нанесения хромового покрытия.

Оборудование для хромирования

Для хромирования в домашних условиях потребуется:

1. Гальваническая ванна. Это ёмкость, покрытая снаружи теплоизоляционным слоем. Подходит любой сосуд, стойкий к химической среде.
2. Источник питания для подключения электродов. Он должен иметь мощность до 1 кВт, регулятор по напряжению, рассчитанный на ток 50 А.
3. Нагреватель из материала стойкого к кислой среде для подогрева электролита.
4. Температурный датчик, откалиброванный для измерений при температурах от 0 0 С до +100 0 С.
5. Свинцовая пластина, выполняющая роль анода. Нужно сделать крепление внутри ёмкости, чтобы она была от стенок на расстоянии. Катодом служит деталь, к которой нужно прочно закрепить контактный провод.

Новичкам рекомендуется использовать набор для хромирования, в котором есть нужные реагенты для химической металлизации. Многие производители в комплект включают подробную инструкцию по нанесению покрытия.

Гальваническая ванна (Фото: Instagram / pt_plast)

Как хромировать детали?

Хромирование конструкций своими руками в домашних условиях необходимо выполнять в просторном нежилом помещении. Нужно подготовить инструменты, плотную одежду, очки, респиратор.

Для подготовки раствора нужно использовать неметаллические ёмкости. Связано это с необходимостью применения окислительного раствора.

В качестве катода следует использовать тонколистовой свинец или оловянный сплав. Ванна для электролиза может быть пластиковая цилиндрическая или прямоугольная. Если раствора было приготовлено больше требуемого объёма, его можно хранить в герметичной ёмкости с крышкой.

Для приготовления электролита должны быть использованы только чистые вещества. Хромовый ангидрид недоступен в свободной продаже.

Пошаговое хромирование деталей автомобилей:

1. Деталь очистить от грязи и отполировать.
2. При обработке стали проводят активацию поверхности. Она заключается в погружении заготовки в соляную кислоту на 5–20 минут. Длительность зависит от размеров и сложности поверхности.
3. С детали смываются остатки кислоты.
4. После высыхания конструкция погружается в ванну с раствором электролита.
5. Внутри ванны устанавливается анодная свинцовая пластинка, к ней подключается плюсовой контакт от источника тока. К детали подсоединяется минусовый провод.
6. Включается питание на 20-40 минут. По истечении времени деталь извлекается наружу.
7. Через 3 часа хромированную поверхность шлифуют до блеска.

Для получения качественного покрытия нужно обеспечить:

• стабильное электрическое напряжение;
• соблюдение пропорций электролита;
• подготовку детали в соответствии с требованиями технологии;
• контроль и соблюдение температурного режима;
• выдержку электролита под током определённое время (от трех часов).

Подготовка детали

Перед хромированием деталей своими руками нужно:

1. Очистить детали от грязи.
2. Снять с металлической поверхности слой ржавчины. Зачистка выполняется наждачной бумагой
3. Очистительными средствами удалить пятна жира, масел.

Очистка металла от ржавчины (Фото: Instagram / decorsizumom)

Как готовить электролит?

Для хромирования деталей в домашних условиях нужен электролит. Пропорции ингредиентов для приготовления раствора:

• ангидрид в растворе 150–250 г/л;
• серной кислоты от 1,5–2,5 г на литр раствора.

Ангидрид хрома ядовит, его применение смертельно опасно.

1. Стеклянный сосуд на 50% заполняется водой, нагретой до +60 0 С.
2. В соответствии с количеством налитой воды добавляется ангидрид. Смесь перемешивается до полного растворения.
3. Доливается вода до наполнения сосуда.
4. Заливается в пропорции кислота, жидкость тщательно перемешивается.

При электролитическом восстановлении катод присоединяется к заготовке, а анод – погружается в подготовленный раствор.

Раствор, оставшийся после хромирования, нужно утилизировать. Он канцерогенен и может вызывать кожные заболевания, появление опухолей.

Этапы хромирования

Пошаговая процедура хромирования в домашних условиях:

1. Раствор электролита нагревают до +52 градусов и выдерживают.
2. Подготавливают сосуд для электролиза. В сосуде закрепляют анод, размещают заготовку, фиксируют на равноудалённом расстоянии от стенок. Прогревают до температуры раствора.
3. В подготовленную ёмкость заливают электролит.
4. На электроды 20–60 минут подаётся напряжение. Длительность зависит от объёма ёмкости, размеров, формы детали.
5. Заготовка вынимается, промывается, сушится. Сушить следует на чистой поверхности. Важно исключить контакт с посторонними предметами.

Чтобы нанести хром на пластик декоративным способом, нужно выполнить следующее:

1. Обеспечить качественное вентилирование помещения.
2. Подобрать кисть с длиной ворса 2,5 см, обмотать её проводом из свинца.
3. Закрепить кисть в торцевой части цилиндрической ёмкости.
4. С противоположной стороны прикрепить диод.
5. В ёмкость залить подготовленный электролит.
6. В качестве источника питания в электрическую цепь подключается понижающий трансформатор. Минусовый контакт подключается к хромируемой заготовке, а плюсовый — к анодному диоду.
7. На заготовку кистью нанести электролитический раствор. Каждый участок поверхности обрабатывается кистью от 20 раз.
8. Отключить питание трансформатора.
9. Достать из емкости заготовку, обработать и высушить деталь. Если на поверхности была грязь, её можно удалить при помощи воздушного потока, создаваемого компрессором.
10. При сушке деталь не должна контактировать с посторонними предметами или подвергаться загрязнениям.

Подготовка к хромированию (Фото: Instagram / galvaprom)

Причины появления дефектов

Причины создания дефектного покрытия:

• несоблюдение пропорций компонентов;
• нарушение температурного режима;
• отклонение от нормированных электрических параметров;
• обработка заготовок из самопассивирующихся металлов, не прошедших травления;
• некачественная очистка поверхности.

При хромировании в домашних условиях повышается риск возникновения дефектов:

1. Отсутствует блеск. Основной причиной является повышенное количество ангидрида хрома в смеси. Также возможны ситуации с низкой концентрацией серной кислоты или превышении токового значения.
2. Неравномерный блеск. Возникает в результате повышенных значений подаваемого на электроды тока либо несоблюдении температурного нагрева электролита.
3. На наружном слое образовались коричневые пятна. В растворе повышенная концентрация хромового ангидрида или недостаточное количество серной кислоты.
4. Появились небольшие раковины снаружи заготовки. Результатом такого эффекта является некачественная подготовка детали к обработке: полировка выполнена некачественно. Другая причина — наличие водорода на наружном слое.
5. Неравномерность толщины хромового покрытия. Создаётся по причине подачи повышенной силы тока на электроды.
6. Покрытие имеет низкую прочность, при механических воздействиях остаются следы. Возникает при недостаточной температуре прогрева.
7. Наличие трещин в покрытии. Связано с применением электролита, в котором концентрация железа более 0,15 кг/л.
8. Отсутствие хромированного покрытия на некоторых участках детали. В электролите присутствуют растворённые нитраты.
9. Происходит отслаивание хромового слоя. В ходе электролиза напряжение, подаваемое от источника тока, было нестабильным или снизилась температура электролита. Другой причиной может быть плохо обезжиренная поверхность.

Любой металл подвержен коррозии, но его можно покрыть защитным слоем. Наиболее простым методом защиты металла считается хромирование. Чтобы правильно провести обработку, нужно изучить нюансы этого процесса и подготовить необходимый инструмент.

Суть и методы хромирования металла

Гальваническое хромирование металлов. Надежные защитные и декоративные покрытия разных видов. Основные характеристики техпроцесса и применяемых компонентов. Хромирование в домашних условиях. Причины возможных дефектов и опасность для здоровья.

Гальваническое хромирование — это один из способов создания на поверхности изделий тонкого устойчивого слоя из чистого хрома, который почти в два раза тверже железа, имеет приятный серебристый цвет и отлично полируется. Хромовые покрытия применяют в защитных и в декоративных целях.

Гальваническому хромированию подвергают поверхности трения для создания устойчивого к коррозии антифрикционного слоя, который к тому же хорошо удерживает масло.

Этот металл имеет прекрасное сцепление со сталью, никелем и медью, а также практически не окисляется и не отслаивается в процессе эксплуатации.

Помимо прочего, хромовая гальваника применяется при изготовлении стойких к атмосферным воздействиям оптических отражателей, которые по своим качествам ничем не уступают амальгамированным.

Одной из главных особенностей гальванического хромирования является работа с пассивным анодом, т. е. покрывающий деталь хром поступает не из анодного металла, а из раствора хромовых кислот, что требует постоянной регенерации электролита.

А основной недостаток этого технологического процесса — высокая токсичность соединений хрома и связанные с этим повышенные требования к системам промвентиляции, утилизации электролита и водоочистки.

Суть гальванического хромирования металла

В большинстве гальванических процессов источником покрывающего металла является анод. В отличие от этого при хромировании анионы возникают непосредственно из электролита, основой которого является раствор хромовых кислот, образующихся при растворении хромового ангидрида в воде.

В такой технологии катодом обычно является обрабатываемая деталь, а в роли нерасходуемого пассивного анода выступают пластины или облицовка ванны, выполненные из инертного к кислотам электролита металла.

Пассивные аноды в хромовой гальванике обычно изготавливают из свинца или его сплавов (с оловом и сурьмой). Хромовая кислота обладает сильными коррозионными свойствами, поэтому при производстве оборудования для хромирования применяют кислотостойкие материалы.

Кроме того, в связи с постоянным убыванием хрома электролит необходимо периодически регенерировать, добавляя в него хромовый ангидрид и расходуемые в процессе хромирования реагенты.

Вид поверхности и механические свойства хромового покрытия напрямую зависят от компонентов электролитического раствора, степени его нагрева и плотности тока.

Варьируя эти показатели, можно добиться различных видов поверхности хромированного металла: от молочного и матового до зеркально-блестящего, – а также широкого диапазона значений твердости, плотности и пористости осажденного хрома.

Методика хромирования металла своими руками

Поэтому ни о какой гальванике в домашних условиях не может быть и речи. Для хромирования необходимо подобрать нежилое помещение и по возможности оборудовать его хотя бы какой-нибудь вентиляцией. Также стоит заранее позаботиться об утилизации отработанного раствора и промывочной воды.

Все работы следует выполнять в спецодежде и с применением средств индивидуальной защиты, используемых на химпроизводствах.

Оборудование для хромирования металла достаточно несложно изготовить самому. В большинстве случаев в его состав входят:

• стеклянная или пластиковая емкость;
• теплоизоляция и герметичная крышка рабочей емкости;
• нагревательный элемент с терморегулятором;
• источник питания мощностью 1 кВт и напряжением 10÷12 В;
• свинцовый анод с клеммой;
• приспособление для подвешивания и зажим для крепления детали с клеммой;
• емкости для травления и промывки, провода, подставка и прочее второстепенное оборудование.

Компоновка такого комплекта для хромирования зависит от размеров и особенностей входящих в него элементов и делается «на глазок», с дополнениями и изменениями по ходу изготовления.

О токовых режимах лучше заранее почитать в специализированных изданиях или пообщаться со знающими людьми на профильных форумах. Там же можно обсудить вопрос влияния хрома на свойства стали и других металлов, т. к. у хромированной детали несколько изменятся механические характеристики.

Подготовка поверхности к хромированию

Подготовка металла к хромированию ничем не отличается от приготовлений к любому другому гальваническому процессу. В первую очередь необходимо убрать остатки покрытий и ржавчину с хромированной поверхности.

Первое выполняется с помощью металлических щеток и наждачной бумаги или же (если есть такая возможность) абразивоструйной обработкой. Для удаления ржавчины с металла можно также использовать механические методы, но лучше воспользоваться ортофосфорной кислотой.

Хромирование алюминия и его сплавов требует особого подхода к предварительной обработке поверхности этих металлов, т. к. на них всегда присутствует устойчивая оксидная пленка. Последовательность их подготовки к гальванике выглядит так:

1. Промывка всей поверхности металла в бензине.
2. Удаление следов бензина в горячей мыльной воде.
3. Травление в смеси азотной и плавиковой кислот (соотношение пять к одному).
4. Ополаскивание в холодной воде.
5. Помещение изделия в гальваническую ванну.

Все операции следует выполнять в непрерывной последовательности, а погружать металл в электролит нужно под током.

Приготовление электролита

При приготовлении электролита сначала в воде разводится серная кислота из расчета 1.5–2.5 г/л, а затем добавляется хромовый ангидрид в количестве 150–250 г/л. Точную пропорцию можно подобрать только экспериментально, оценивая результат хромирования поверхности металла (см. также ниже о возможных дефектах).

Возможные дефекты

При осмотре всех плоскостей металла после гальванического хромирования могут быть обнаружены специфические недостатки, которые чаще всего связаны с составом электролита и плотностью тока, но могут иметь и другие причины.

Если хром не оседает на металл, то это может быть связано с недостаточной плотностью тока, избытком серной кислоты, завышенной температурой раствора или окислением анода.

Если хромовое покрытие отслаивается от металла, то причиной этого может быть плохая очистка его поверхности и колебание токовых параметров в процессе хромирования.

При превышении плотности тока на выступающих частях детали могут образовываться наросты, а поверхность хромированного металла становится матовой и неровной. При слишком маленькой плотности тока покрытие становится жестким и имеет «молочный» вид.

При гальваническом хромировании также важно пространственное положение детали. Оно должно обеспечивать свободный уход водорода, образующегося на поверхности металла, т. к. скопление это газа приводит к образованию неровностей и каверн.

Опасность для здоровья

При хромировании металлов основная опасность для здоровья персонала и окружающей среды исходит от хромового ангидрида (оксид шестивалентного хрома), который является главным компонентом во всех электролитах, а при растворении в воде образует не менее опасные хромовые кислоты.

Все эти реагенты являются канцерогенами и очень токсичны (относятся к первому классу опасности). Оксиды и соли хрома малолетучи, но при использовании горячих электролитов могут захватываться парами воды.

Другими токсичными веществами, образующимся в процессе гальванического хромирования, являются хроматы свинца и сульфаты бария.

А как вы относитесь к хромированию металлов в домашних условиях? Ведь в Интернете размещено множество статей, описывающих, как легко и просто это делается даже без особых навыков.

Выскажите, пожалуйста, свое мнение в комментариях к этой статье.

Способы металлизации хромом

Металлизация хромом — процесс получения зеркальных поверхностей с помощью напыления химических элементов на основу из металла, дерева, стекла.

1 Особенности металлизации хромированием

Несмотря на цивилизованность современного человека, он, как и его предки много веков назад, любит красивые блестящие вещи. Блестящие детали кузовов автомобилей и мотоциклов, хромированные аксессуары в ванных комнатах и кухнях, золоченые и посеребренные статуэтки, оцинкованные покрытия домов — эти красивые вещи становятся с каждым годом все востребованнее.

Процесс металлизации, в зависимости от наносимого металла, бывает таким:

• покрытие цинком;
• хромирование;
• алитирование, нанесение алюминия.

Металлизация цинком применяется для улучшения антикоррозийных характеристик стальных и металлических изделий и конструкций, что увеличивает их срок службы.

Алитирование применяют для придания высоких антикоррозионных свойств оборудованию, работающему при высоких (до 900 °С) температурах. Это детали и механизмы, используемые для крекинга газа и нефти, элементы газовых турбин, печная арматура и другое оборудование.

Хромирование металлических и других поверхностей применяют для получения красивых декоративных покрытий. С помощью технологии металлизации хромом устраняют небольшие дефекты на поверхностях деталей и улучшают свойства основного материала. Улучшаются следующие характеристики:

• повышение антикоррозийных свойств;
• увеличение твердости металла;
• улучшение защитных характеристик от эрозии;
• повышение жаропрочности;
• усиление износостойкости;
• улучшение внешнего вида;
• возможность получения покрытий с заданными характеристиками.

2 Технология хромирования металлов

Нанесение слоев хрома на металлические поверхности называется химическим хромированием. Покрытие хромом выполняют для декоративности деталей и улучшения функциональных характеристик изделий. Процесс хромирования выполняется следующими методами:

1. Гальванический метод нанесения хромированного покрытия.
2. Химический способ.
3. Нанесение слоев хрома напылением.

Гальваническое хромирование

Нанесение хрома на поверхности деталей гальваническим методом бывает 2 видов: диффузное и электролитическое. Для ведения обоих видов гальваники необходимо иметь специальные резервуары с кислотоупорным покрытием, оборудованные водяными рубашками.

Процесс электролитического нанесения хрома основан на методе электролиза металлов. Суть его состоит в прохождении электрического тока через электролит. Электролит представляет собой раствор, в который входят соли хрома, кислота или щелочь. При прохождении электрического тока из раствора хромового ангидрида и серной кислоты выделяются катионы хрома, которые осаждаются на обрабатываемой поверхности.

Гальванический процесс хромирования ведут при следующих средних параметрах:

• хромовый ангидрид — 250 г/л;
• серная кислота — 2,5 г/л;
• температура — 50 °С для декорирования деталей и 55-60 °С для получения функциональных поверхностей;
• плотность тока — 25 А/дм² для декорирования и 60 А/дм² — получается функциональная хромируемая поверхность.

Качественная гальваника зависит от температуры электролита и плотности тока. Эти параметры влияют на внешний вид и характеристики нанесенного слоя.

Важно помнить: увеличение температуры снижает выход хрома по току, увеличение плотности тока увеличивает выход хрома по току.

Низкая температура технологического процесса и постоянная плотность тока дают серое покрытие, неизменная плотность тока и высокие температуры дают молочный оттенок покрытия.

Термическая обработка стали хромированием придает поверхности материала улучшенные свойства: прочность, твердость, вязкость, упругость, износостойкость, жаро- и коррозионную стойкость. При определенных температурах на поверхность обрабатываемых деталей воздействуют реагенты, и методом диффузии поверхностный слой насыщается хромом. Метод диффузии применяется для насыщения поверхностного слоя кремнием, углеродом, азотом, алюминием.

Термо хромирование порошковое проводят смесями, включающими в себя феррохром и шамот. Смесь смачивается соляной кислотой. Другой вид обработки методом диффузии — конденсация паров хлорида хрома CrCl₂.

Химическая металлизация

Хромирование металлов и диэлектриков проводят химическим способом. Реагенты для проведения метода:

• хлористый хром;
• гипофосфат натрия;
• лимоннокислый натрий;
• уксусная ледяная кислота;
• 20 % раствор едкого натра;
• вода.

Реакцию ведут при температуре 80 °С. Перед нанесением хромового покрытия на стальные детали на них предварительно наносят слой меди. По окончании процесса обработанные изделия моются в воде и тщательно высушиваются. Применяя кислощелочной раствор, проводят химическую металлизацию диэлектриков.

Еще один вид химической металлизации — вакуумное хромирование или PVD-процесс. При этом методе происходит конденсация паров хрома на поверхности обрабатываемых деталей в вакуумных камерах. В безвоздушном пространстве установки нагревают металл до температуры испарения, и он в виде тумана оседает на поверхность изделия. Слой металла настолько тонкий, что его покрывают лаком для защиты от царапин. Этим методом проводят хромирование алюминия.

Каталитическое хромирование

Каталитическое напыление основано на реакции «серебряного зеркала». Реагентами в этом процессе выступают комплексные соли серебра в щелочных растворах аммиака. В качестве восстановителя применяют растворы инвертного сахара, гидразина или формалина.

Одновременное напыление серебра и восстановителя образует на обрабатываемой поверхности белоснежное зеркальное металлическое покрытие.

Данное покрытие характеризуется высокой отражательной способностью. Следующий этап каталитического напыления — нанесение защитных лаков с добавлением красящего светостойкого тонера хром. Тонер хром получают смешиванием фиолетового, синего и черного цветов в соотношении 3:1:1.

Технология хромирования реакцией «серебряного зеркала» включает следующие процессы:

1. Анализ и подготовка материала, поверхность изделия очищается, промывается, для улучшения адгезии поверхность шлифуется шлифовальной бумагой зернистостью Р500-600.
2. Нанесение глянцевой основы. На подготовленную поверхность наносят черную базу. Черное глянцевое покрытие позволит исключить желтизну зеркальной поверхности. Режимы сушки нанесенных лаков: при температуре 20-25 °С, без применения сушильного оборудования — 8 часов, в окрасочно-сушильных устройствах при температуре 60 °С — 45 минут.
3. Сушка изделий.
4. Травление поверхности деталей для лучшей адгезии серебра и промывание дистиллированной водой.
5. Процесс сенсибилизации. Сенсибилизация — обработка поверхности активатором, в результате чего на ней появляется защитная пленка.
6. Металлизация поверхности изделия серебром.
7. Нанесение защитного лака. Защищает обработанные поверхности от потускнения и механического износа.

3 Гидрофобизация хромовых поверхностей

Гидрофобизация — процесс уменьшения способности материала увлажняться, смачиваться водой или водными растворами. При этом сохраняются характеристики паро- и газопроницаемости материала. Гидрофобизацию проводят с помощью обработки хромовых поверхностей растворами солей жирных кислот. Молекулы кислоты адсорбируются на обрабатываемой поверхности и препятствуют проникновению капель воды в хромированный слой, что улучшает его антикоррозионные свойства.

Хромирование деталей

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:

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:

• 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:

• 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.

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.