0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гальваническое хромирование

Гальваническое хромирование

  • 3D-моделирование
  • 3D-печать
  • Гальваническое хромирование
  • Фрезеровка ЧПУ

Твердое хромирование металлических изделий

На сегодняшний день хромирование — один из самых распространённых видов гальванических покрытий. Его применяют для защиты металлических изделий от коррозии, износа, налипания на поверхность контактирующих материалов.

В зависимости от технологии нанесения и режимов хромовые покрытия достигают микротвёрдости до 950 — 1100 HV.

Даже несмотря на малую толщину слоя, хром значительно повышает их коррозионную стойкость изделия и придает поверхности красивый блестящий внешний вид. Изделия, покрытие хромом, имеют высокую твердость и износостойкость, низкий коэффициент трения, высокую жаростойкость и хорошую химическую устойчивость. И что очень важно — хром обеспечивает деталям высокий ресурс в любых условиях эксплуатации. Поэтому хромирование широко применяют для повышения твердости и износостойкости различного мерительного и режущего инструмента, трущихся деталей приборов и машин. Большой и видимый эффект дает хромирование пресс-форм при изготовлении изделий из пластмасс, резин, в порошковой металлургии.

Толщина хромового покрытия в зависимости от назначения изделий может находиться в диапазоне от 5 до 350 мкм и более.

Твердое хромирование с наименьшим разбросом толщин требуется на штоках цилиндров, поршневых кольцах, гильзах и других цилиндрических поверхностях. Наша уникальная технология позволяет нанести на цилиндрическую поверхность покрытие толщиной в 200 мкм с разбросом в 5 мкм.

При использовании разных режимов нанесения гальванопокрытий могут быть получены хромовые покрытия с различными свойствами, а именно:

  • «молочный хром» — эластичное и беспористое покрытие, отличающееся невысокой твердостью -осаждается при температуре 65-80°С и сравнительно невысоких плотностях тока (15-25 А/дм2);
  • «блестящий хром» — хромовое покрытие, обладающее зеркальным блеском и имеющее наивысшую твердость и износостойкость, — при температуре 45-60°С и средних значениях плотностей тока (30-100 А/дм2);
  • «твёрдый хром» — покрытие серого цвета, характеризующееся высокой твердостью и хрупкостью — при низких температурах (до 40°С) и высокой плотности тока.

Хромовые покрытия отличаются высокой твёрдостью и износостойкостью по сравнению с другими гальваническими покрытиями, что обеспечивает широкое использование гальванического хромирования при упрочнении и ремонте деталей.

Хромирование деталей позволяет:

  • повысить срок службы оборудования,
  • экономить на ремонте.

Еще наиболее важные свойства хромовых покрытий — их низкая смачиваемость (низкая адгезия к другим материалам) и низкий коэффициент трения, которые позволяют существенно снизить налипание обрабатываемого материала к поверхности изделия.

Мы ремонтируем, восстанавливаем хромовые покрытия и повышаем срок службы хромового покрытия формообразующих деталей экструзионного и другого оборудования (фильер, калибраторов, калибров, дорнов, прессформ и др.) Мы используем на нашем производстве технологию восстановления хрома, выполняем качественный ремонт, ничуть не уступая заводам-изготовителям.

В целях сохранения длительного срока службы и препятствию нагару, налипанию формовочной массы на рабочую поверхность экструзионного инструмента, на поверхности, контактирующие с разогретой массой электрохимическим способом наносится защитное хромовое покрытие.

С годами, под влиянием внешних факторов (таких как попадание в массу посторонних предметов, частая зачистка и т.п.) хромовое покрытие изнашивается. Это приводит к появлению брака на производстве (в виде продольных полос, подгара) и, как следствие, остановке производства и к необходимости восстановления инструмента, а в отдельных случаях даже к покупке нового. Упрочнение комплектов для производства изделий из стекла позволяет не только продлить срок службы оснастки из жаропрочного чугуна или легированной стали, но и получать стеклянные поверхности с красивым фактурным узором.

Стоимость работ и сроки рассчитываются индивидуально, опираясь на текущее состояние изделий и требований к покрытию.

Технология хромирования

Качество получаемого хромового покрытия зависит от соотношения количества хромового ангидрида и серной кислоты. Величина его должна быть 100:1. Уменьшение отношения (50:1) приводит к ухудшению рассеивающей и кроющей способности. Чтобы обеспечить хорошую прочность сцепления, необходимо выдержать детали в ванне без тока, чтобы они приняли температуру электролита и в начальный момент хромирования дать так называемый «толчок тока» на 0,5-1 мин, повысив плотность тока в 2-3 раза по сравнению с рабочей, а затем плавно снизить ее до нормального значения.

Увеличение трехвалентного хрома в электролите приводит к ухудшению качества покрытия, которые становятся темными и хрупкими. Примеси железа влияют примерно так же, как и трехвалентный хром. Очень вредной примесью является азотная кислота. При содержании ее в количестве 1 г/л необходимо значительно повышать плотность тока, а при увеличении — нормальное проведение процесса хромирования уже невозможно.

При хромировании применяют аноды из чистого свинца или сплава свинца с 4-6% сурьмы. В последнее время популярность приобретает использование анодов из платинированного титана. Аноды изготовляют из стержней диаметром 10-15 мм или листов. Растворимые аноды применять нецелесообразно, так как хром растворяется преимущественно в виде трехвалентных ионов. Отношение между поверхностью анодов и катодов должно находиться в пределах от 1:2 до 2:3. Свинцовые аноды в процессе работы покрываются слоем хромовокислого свинца, затрудняющего работу. В перерывах между работой аноды вынимают из ванны и погружают в воду. Аноды из платинированного титана в такой чистке не нуждаются.

Существует большое количество добавкой в электролиты хромирования, как стандартные, так и саморегулирующиеся, которые значительно повышают кроющую и рассеивающую способности электролита. В основе добавок лежат неорганические или органические компоненты, одни добавки повышают скорость осаждения, другие — повышают микротвёрдость или коррозионную стойкость хромовых покрытий. Универсальных добавок нет, поэтому приходится подбирать технологию исходя из требований к конечной продукции и её условиям эксплуатации. Снятие хромовых покрытий с деталей

Удаление дефектных хромовых покрытий с поверхности детали

Существует несколько способов:

  • химическое растворение хромового покрытия, нанесенного на детали из стали, меди, латуни, никеля в 10-20% растворе соляной кислоты, но при этом подтравливается сталь;
  • электрохимическое растворение хромового покрытия с деталей из стали, латуни и меди в 10-15% растворе едкого натра при анодной плотности тока 10-20 А/дм2 и температуре 25-З0°С. В качестве катода применяют сталь. Электролит не действует на сталь. Для снятия хромового покрытия с алюминия и цинковых сплавов вместе с подслоем никеля рекомендуется анодное растворение в 60% растворе серной кислоты с добавкой глицерина при плотности тока 5-10 А/дм2.

Сфера применения хромирования

Полностью описать все области и сферы, где используется технология, сложно. Хромирование незаменимо в мебельной промышленности, хромом обрабатывают фурнитуру, отделочные элементы. Методика популярна в производстве сантехники — элемент наносят на внешнюю и внутреннюю поверхность труб, ванн, раковин, используют для покрытия ручек, смесителей.

В автомобильной промышленности технология применяется для изготовления:

  • накладок и отражателей,
  • алюминиевых дисков,
  • элементов кузова,
  • поршней,
  • компрессионных колец,
  • роликов и осей.

Хромирование применяется при выпуске резины, пластмассы (хром наносят на каландровые валы и пресс-формы), разного измерительного инструмента. Материалом покрывают те элементы, которые сильно трутся между собой, чтобы повысить их износостойкость.

Область применения

Хромирование изделий широко распространено в разных отраслях промышленности по причине ценных свойств хрома.

Защитно-декоративное хромирование применяется для отделки деталей автомобилей, приборов, медицинских инструментов, фотоаппаратов, изделий массового потребления и многих других.

Хромовые покрытия широко применяются для повышения твердости и износостойкости различного мерительного и режущего инструмента, узлов и трущихся деталей приборов и машин.

Износостойкое хромирование применяется в машино- и авиастроении. Большое увеличение ресурса дает хромирование пресс-форм для изготовления изделий из пластмасс, резин, в порошковой металлургии. Также нанесение хромового покрытия широко используется для восстановления изношенных деталей при ремонте оборудования, посадочных мест под подшипники или для восстановления рабочих размеров на отдельных участках

Читать еще:  Как крепить металлический трос?

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

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

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

Возможные дефекты и их причины

Нередко при металлизации возникает такой эффект, как наводороживание — повышается показатель содержания водорода в хромированной стали. Из-за подобной проблемы снижаются прочность, пластичность металла вследствие изменения его кристаллической решетки. Причины наводороживания стали разнообразны, чаще всего это связано с повышением температуры в процессе гальванизации.

Прочие неприятности, которые могут случиться при хромировании изделий:

  1. Неравномерность блеска. Случается при высокой силе тока, который подается на анод. Полностью блеск может отсутствовать при малом или слишком большом количестве хромового ангидрида, превышении объема серной кислоты.
  2. Коричневые пятна. Если на детали имеются такие дефекты, норма ангидрида в растворе сильно завышена либо не хватает серной кислоты.
  3. Мягкость покрытия. Причина — низкая сила тока во время гальванизации или снижение температуры воды.
  4. Быстрая отслойка хрома. Причина — плохое обезжиривание перед работой, снижение температуры раствора.
  5. Кратеры на поверхности изделия. Случается из-за задержки пузырьков водорода, на окисленных, пористых основаниях.

Отличный результат можно получить только при строгом следовании технологии. Это даст нужный эффект, сэкономив значительную сумму средств.

Хромирование металлических изделий

Хромирование это осаждение хрома на металлической поверхности, чаще всего износостойкому хромированию подвергаются стальные и чугунные детали машин. Процесс проводят в несколько этапов: удаление посторонних примесей с поверхностей, нанесение металла на поверхность.

Наиболее распространенный способ это электроосаждения хрома. Для этого берут хромовый ангидрид.

В лабораторных условиях хромирование производят аналогично электроосаждению, предварительно нанеся на поверхность слой меди.

Хром — химически стойкий металл, обладающий высокой твердостью и износоустойчивостью. Хром относится к числу электроотрицательных металлов (φ°Cr/Cr 3+ = — 0,74 в) однако обладает сильной склонностью к пассивированию, благодаря чему приближается по стойкости к благородным металлам. Так, органические кислоты, сера, сероводород, серная кислота, азотная кислота, растворы щелочей на него не действуют.

Хром стоек во влажной атмосфере и длительное время сохраняет свой блеск, так как пассивная пленка на поверхности хрома, обладающая высокой прозрачностью, предохраняет покрытие от потускнения. Пленка окислов предохраняет хром от быстрого окисления и потому в условиях высоких температур (800° С) он надежно защищает стальные изделия. Будучи весьма химически стойкими хромовые покрытия отличаются пористостью и не создают надежной защиты железа от коррозии, так как в гальванической паре железо — хром последний является катодом. Учитывая это обстоятельство, перед хромированием для уменьшения пористости наносят подслой меди и никеля. Толщина слоя хрома при этом бывает незначительной 0 ,8— 1 мк.

Электролитический хром обладает высокой твердостью. Твердость хрома, выраженная в единицах Бриннеля, достигает 1000— 1100 кгс/мм 2 и превосходит твердость закаленных углеродистых сталей. Он обладает также низким коэффициентом трения.

Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и высокая химическая устойчивость обеспечивают деталям, покрытым хромом, высокую износостойкость даже в тяжелых условиях эксплуатации.

Хромирование широко применяют для повышения износостойкости мерительного инструмента, калибров, режущего инструмента (сверла, развертки и т. п.), прессформ, трущихся деталей приборов и машин. Хромирование широко применяется в производстве отражателей. Хотя коэффициент отражения света у хрома ниже, чем у серебра, он сохраняет постоянство в течение длительного времени, в то время как серебро тускнеет. Отражательная способность у хрома выше, чем у никеля, коэффициент отражения для хрома составляет 65%, а для никеля 55%. Хром по сравнению с никелем отражает больше голубых лучей, поэтому хромовое покрытие имеет голубоватый оттенок.

Теория процесса хромирования

Осаждение хрома производится на практике из электролита, содержащего в качестве основного компонента не соль хрома, как в большинстве гальванических процессов, а хромовый ангидрид. Водный раствор хромового ангидрида представляет смесь полихромовых кислот, в основном Н2СrО4 и Н2Сr2О7, которые находятся в подвижном равновесии:

Таким образом, в электролите фактически присутствуют три аниона: HCrO — 4, СrO 2- 4, Сr2O 2- 7.

Рис. 75. Изменение тока во времени для хромового катода (при постоянном катодном потенциале, равном—1,08 в): а -250 г/л СrO3; 2,5 г/л H2SO4; б-250 г/л CrO3.

С увеличением концентрации СrO3 равновесие смещается в сторону образования Cr 2 O 2- 7 , а с разведением, наоборот — в сторону образования СrO 2- 4.

Однако для получения удовлетворительных по качеству осадков хрома необходимо чтобы в электролите содержалось незначительное количество посторонних анионов, например ионов SO 2- 4

Эффективное действие анионов SO 2- 4 объясняется тем, что эти ионы в наибольшей степени, по сравнению с другими анионами (NO — 3, Сl — ) адсорбируются гидратами окиси и основными солями хрома и способны давать с трехвалентным хромом хорошо растворимые в воде хромовосерные сложные кислоты, диссоциирующие на ионы [Cr2(H 2O)(SO 4)4] 2- , [Сr22O)(SO4)5] 3- , [Cr2(SO4)6] 6- . Образование таких соединений способствует разрыхлению и растворению пленки. Таким образом, при электролизе устанавливается динамическое равновесие между двумя процессами — образования и растворения пленки.

Образование пленки соединений хрома на поверхности катода подтверждалось многими исследователями. Однако большинство из них считало, что введение в раствор H2SO4 способствует разрыхлению пленки, в результате чего облегчается проникновение ионов Сr 6+ к катоду и их восстановление до металла. Однако осциллографические исследования Д. Н. Усачева и А. Т. Ваграмяна (рис. 2) показывают, что такое предположение сомнительно, так как в присутствии H2SO4 скорость протекания электрохимического процесса, наоборот, резко уменьшается, что может произойти, лишь вследствие уплотнения, а не разрушения пленки.

Исследования показали, что в присутствии серной кислоты при заданном постоянном потенциале, катодная плотность тока в первый момент электролиза высокая, но быстро уменьшается до небольшой величины (рис. 2, а). В отсутствие серной кислоты начальная плотность тока выше и такого резкого уменьшения ее во времени не наблюдается (рис. 2,б). Резкое падение плотности тока во времени в электролите, содержащем серную кислоту, вызвано тем, что в этом случае на поверхности электрода из продуктов реакции образуется пленка, затрудняющая протекание электрохимического процесса.

Из рис. 2 видно, также, что при выключении тока образующаяся в процессе электролиза пленка растворяется в хромовой кислоте, о чем свидетельствует тот факт, что при повторном включении тока максимальное значение плотности тока достигает первоначальной величины. Образование пленки на катоде приводит к смещению катодного потенциала в более отрицательную сторону и делает возможным, наряду с разрядом ионов водорода, восстановление хромовой кислоты до металла и трехвалентного хрома. Можно полагать, что при образовании пленки перенапряжение выделения водорода больше, чем на чистой поверхности хрома.

Читать еще:  Имитация металлической ковки

На процесс электроосаждения хрома большое влияние оказывает присутствие в электролите ионов Сr 3+ . Из свежеприготовленного раствора хромовой кислоты с добавкой необходимого количества сульфатов получаются неудовлетворительные по качеству осадки хрома. Только после появления в электролите небольшого количества ионов Сr 3+ осадки хрома становятся доброкачественными. Однако избыточная концентрация Сr 3+ также нежелательна, так как суживается интервал плотностей тока, при которых обра зуеться блестящие осадки хрома и возрастает напряжение на зажимах ванны. Поэтому для нормальной работы ванны хромирования необходимо поддерживать в ней определенное стационарное равновесие между Сr 3+ и Сr 6+ в электролите. Окисление Сr 3+ на аноде происходит с измеримой скоростью только на свинцовых анодах; это объясняется большим перенапряжением кислорода на свинце.

Данные о поляризации катода при восстановлении хромовой кислоты разнообразны и противоречивы; это можно объяснить тем, что изучение этой зависимости осложняется одновременным протеканием на электроде ряда реакций: Cr 6+ → Cr 3+ , 2Н + →Н2, Сr 6+ → Сr, в результате чего найденная зависимость характеризует скорость не отдельных реакций, а суммарный процесс.

Сопоставляя кривые, полученные при заданном потенциале и заданной величине тока, можно заметить, что несмотря на совпадение отдельных участков кривых- наблюдается резкое отличие их форм. В случае кривой с заданным потенциалом переход от участка аb к участку еd проходит плавно, без скачка; прямой и обратный ход кривых совпадают.

Для выяснения характера процессов, протекающих в условиях, отвечающих каждой ветви кривой и их относительных скоростей, изучалось распределение тока, расходуемого на отдельные электродные реакции. Было установлено, что первому участку кривой ав соответствует восстановление Сr 6+ до Сr 3+ , на последнем участке еd одновременно протекают три реакции: выделение водорода, восстановление Сr 6+ до Сr 3+ и металлического; на среднем участке be, помимо неполного восстановления хрома, наблюдается незначительное выделение водорода.

Для решения вопроса о том, происходит ли восстановление непосредственно или стадийно с образованием промежуточных ионов Сr 3+ . А. Т. Ваграмян использовал метод радиоактивных индикаторов. При введении в раствор СrО3 изотопа Сr 51 в форме Сr 3+ осадок хрома не обнаруживал радиоактивности, а при введении в раствор Сr 51 в виде СrО3 осадок приобретал надлежащую активность. Полученные данные, по мнению А. Т. Ваграмяна, свидетельствуют в пользу непосредственного восстановления хромовой кислоты до металла; образование же трехвалентных соединений является побочной реакцией. Однако при этом не учитывалась возможность ступенчатого восстановления Cr 6+ с промежуточным образованием Cr 2+ по реакции:

Cr 6+ + 4e → Cr 2+ + 2e → Cr

Пористое хромирование

При износостойком хромировании толщина осадков достигает 0,3—0,8 мм. Подслой меди и никеля в этом случае не применяется. Износостойкое хромирование используется для покрытия новых деталей машин и инструментов, подвергающихся механическому износу в процессе работы, для восстановления изношенных деталей и для исправления деталей, размеры которых оказались заниженными при механической обработке.

Чаще всего износостойкому хромированию подвергаются стальные и чугунные детали машин. Для того чтобы уменьшить неравномерность толщины покрытия применяют дополнительные катоды, не проводящие ток экраны, аноды специальной формы, изоляцию части поверхности и т. д.

При износостойком хромировании особое внимание уделяется приспособлениям для завески деталей в ванну. Приспособление должно создавать хороший контакт как с покрываемым изделием, так и с катодной штангой ванны.

Состав электролита при износостойком хромировании тот же, что и для декоративного хромирования. Однако, поскольку менее концентрированные электролиты работают с большим выходом по току, то предпочтительнее вести процесс с разбавленным электролитом. Обычно для износостойкого хромирования применяют электролит, содержащий 200—230 г/л СrO3 и соответственно 1,9— 2 ,1 г/л H2SO4. Процесс ведут при 55 ± 1° С и катодной плотности тока 35—40 а/дм 2 . Плотность тока в зависимости от формы изделия и от расстояния между электродами может быть доведена до 100 а/дм 2 при температуре электролита 67±1°С.

Обычный электролитический хром плохо смачивается маслом, что при больших удельных давлениях приводит к «сухому» или «полусухому» трению, а это в свою очередь ведет к преждевремен ному выходу из строя трущихся деталей. Улучшение условий смазки обеспечивается применением пористого хромирования.

Процесс пористого хромирования является разновидностью износостойкого хромирования и заключается в дополнительной анодной обработке хромированной поверхности изделия с целью созда ния на ней большого числа пор и каналов, обеспечивающих хорошее распределение масла. В настоящее время покрытие пористым хромом широко используется для цилиндров и поршневых колец двигателей, некоторых типов подшипников скольжения и т. д.

Анодное травление производится в хромовом электролите того же состава, что и для хромирования. Однако эту операцию целесообразно проводить в отдельной ванне, так как электролит быстро загрязняется железом. При анодной плотности тока 50 а /дм 2 и температуре 55—58° С продолжительность травления 5—10 мин. Площадь пор (каналов) достигает при этом 30—35% от всей поверхности. После травления шлифуют для сглаживания поверхностной шероховатости.

Из ванн хромирования происходит большой унос электролита с выделяющимися газами в вентиляционные каналы. Для снижения потерь зеркало электролита закрывают поплавками из полиэтилена. Это позволяет примерно вдвое снизить расход хромового ангидрида.

Электролиты хромирования

За последние годы предложены новые составы хромовых элек тролитов. К ним относится так называемый саморегулирующийся электролит, тетрахроматный электролит и электролит на основе соединений трехвалентного хрома.

Саморегулирующийся электролит отличается от универсального (250 г/л СrO3), тем, что в него вводят малорастворимые соли: сульфат стронция и кремнефторид калия в количествах, несколько превышающих их растворимость в электролите, благодаря чему концентрацию анионов SO 2- 4 и SiF 2- 6 можно поддерживать практически постоянной. Такой электролит весьма,стабилен во времени, интервал температур и плотностей тока, в которых получаются блестящие покрытия несколько шире, а выход по току в нем несколько больше, чем в универсальном (17—18%).

Однако недостатком этого электролита является повышенная химическая активность, которая вынуждает применять специальные меры защиты от коррозии. Для футеровки ванн используют винипласт, аноды отливают из сплава свинца с оловом (5%), а участки изделий, не покрывающиеся хромом, должны быть изолированы от электролита.

Весьма перспективен электролит хромирования — тетрахроматный электролит, для приготовления которого используют хромовый ангидрид, едкий натр и серную кислоту. При взаимодействии едкого натра с хромовой кислотой образуется тетрахромат натрия:

Для нормального течения процесса необходимо также присутствие в электролите трехвалентного хрома. С этой целью в раствор вводят восстановители (сахарозу, глюкозу).

Оптимальная температура процесса 18—20° С. При высокой температуре тетрахромат натрия разлагается. Удовлетворительные осадки получаются в широком диапазоне плотностей токов (10÷80 а/дм 2 ).

Преимуществом тетрахроматного электролита является более высокий выход по току (30—35%) в сочетании с лучшей по сравнению с универсальным электролитом рассеивающей способностью. Однако из тетрахроматного электролита осаждаются покрытия серого цвета, требующие полировки; микротвердость этих покрытий 350—400 кгс/мм 2 , поэтому в тех случаях, где требуется повышенная твердость хромовых покрытий тетрахроматные электролиты непригодны.

Читать еще:  Крепление металлических труб между собой

Многие исследователи изучали процесс электроосаждения хрома из электролитов на основе соединений трехвалентного хрома. Такой повышенный интерес объясняется тем, что электрохимический эквивалент хрома в растворах его трехвалентных солей в 2 раза больше, чем в растворе хромового ангидрида и, следовательно, при прочих равных условиях скорость процесса возрастает вдвое; кроме того растворы солей трехвалентного хрома менее ядовиты.

Основные трудности, с которыми сталкивались исследователи — повышенная хрупкость осадков хрома при низком выходе метал ла по току (3—6%). Однако в последние годы были получены более обнадеживающие результаты.

Статья на тему Хромирование металлических изделий

Принцип работы

На современном рынке можно приобрести как зарубежное, так и отечественное оборудование для хромирования. Первое, хотя и является компактным, удобным и эффективным в работе, отличается достаточно высокой стоимостью. В комплект такого оборудования входят рабочий стенд, набор манометров, пульверизатор и пистолет, при помощи которого выполняют обдув обрабатываемого изделия. Отечественное оборудование, используемое для хромирования деталей, стоит значительно дешевле зарубежного, но не позволяет выполнять декоративную обработку (с его помощью можно только имитировать ее результаты).

Профессиональная установка для химического хромирования. Все органы управления и контроля удобно расположены на лицевой панели

Хромировка при использовании такого оборудования выполняется следующим образом.

  • Обрабатываемая поверхность перед хромированием очищается от лакокрасочных покрытий, любых загрязнений, шлифуется и обезжиривается.
  • Затем на нее наносится слой грунтовки.
  • Чтобы улучшить адгезию нанесенного грунта с металлом, последний можно подвергнуть термической обработке.
  • После этого на поверхность остывшего изделия при помощи пульверизатора наносится слой хрома.
  • Для защиты нанесенного в результате хромирования покрытия можно воспользоваться лаком или самоклеящейся пленкой.

Нанесенное таким образом покрытие не может обеспечить надежной защиты металла от коррозии. Эффективно решить эту задачу позволяет химическая металлизация, выполняемая с использованием специальных химических реагентов для хромирования. В результате этой процедуры формируется тонкой слой хрома, отличающийся высокими защитными свойствами.

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.

Порядок выполнения работы

Гальванический способ – это покрытие чугунных, стальных, латунных или медных конструкций слоем хрома. Но не только металлические изделия можно подвергать хромированию способом гальванизации. Пользоваться этим способом можно и с целью хромирования также и пластмассовых, деревянных изделий. Но в этих случаях процесс будет дорогим и технологически сложным. Для прочного удержания на поверхности деталей покрытия из хрома даже металлические изделия требуют еще одного предварительного покрытия. Для этой цели используют никель, латунь либо медь.

Гальванизация требует создания гальванической установки. Кроме этого, нужен источник постоянного тока и набор реактивов. Набор этот состоит из ангидрида хрома, серной кислоты, соды кальцинированной и гидроокиси натрия.

Следует учесть, что при работе по этому методу требуется, чтобы не было перепадов силы тока. Также нужно постоянно контролировать уровень концентрации солей в электролите и строго соблюдать температурный режим довольно длительный срок (от 5 до 8 часов). Выполнение всех перечисленных условий в домашних мастерских – задача не из легких. Именно по этой причине описывать процесс гальванизации в подробностях в этом обзоре не станем.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector