Химическое хромирование: особенности и технология проведения

Химическое хромирование: технология и проведение в домашних условиях

Для улучшения характеристик изделий различного назначения используют множество методов, одним из которых является химическое хромирование. Данная технология позволяет значительно улучшить как декоративные характеристики изделия, так и его механические свойства – прочность и износостойкость.

Так выглядит колпак на колесо после нанесения хромового покрытия химическим способом и последующей полировки

Суть технологии

Суть хромирования, выполняемого по любой технологии, заключается в том, что на обрабатываемую поверхность наносится слой хрома, позволяющий значительно улучшить как декоративные, так и механические свойства детали. Покрытие из хрома наделяет изделие следующими качествами:

  • исключительными декоративными характеристиками;
  • высокой устойчивостью к коррозии;
  • жаростойкостью;
  • износостойкостью;
  • более технологичными электромагнитными и механическими свойствами.

Промышленная линия химического хромирования

Самыми популярными методами, при помощи которых на обрабатываемую поверхность наносится слой хрома, являются гальванический и диффузионный. В отличие от них, хромирование, выполняемое химическим способом, не требует применения специального оборудования и позволяет получать качественные, однородные и надежные покрытия даже на изделиях, отличающихся сложной формой. Химическая металлизация (в частности, хромирование) выполняется с использованием специального водного раствора, нагреваемого до определенной температуры.

Суть химического хромирования заключается в том, что хром, оседающий на обрабатываемой поверхности, восстанавливается из раствора своих солей. Такая восстановительная реакция становится возможной за счет того, что в растворе для химического хромирования содержится гипофосфит натрия. Присутствие в растворе именно данного вещества – это главное отличие химического хромирования от аналогичного процесса, выполняемого с применением электролитического раствора.

Гипофосфит натрия – бесцветные кристаллы, применяемые для химического хромирования в основном металлических изделий, иногда и пластмасс

После проведения химического хромирования готовое покрытие получается матовым, что хорошо заметно даже по видео данного процесса. Чтобы придать такому покрытию характерный хромовый блеск, изделие необходимо подвернуть последующей полировке. Между тем хромовый слой, полученный с помощью данной технологии, хотя и не отличается высокой декоративностью, если сравнивать его с диффузионными и электролитическими покрытиями, обладает более высоким качеством и надежностью. В частности, в таком покрытии содержится фосфор, который придает ему прочность и твердость.

Подготовка к процедуре

За счет своей простоты проведение химического хромирования не требует серьезных финансовых затрат. Выполнить хромирование в домашних условиях при помощи данной технологии несложно, для этого вполне достаточно внимательно изучить теоретический материал и просмотреть соответствующее видео.

Однако следует иметь в виду, что химические реактивы, используемые для хромирования по данной технологии, выделяют токсичные испарения, которые опасны для здоровья человека, поэтому следует строго соблюдать правила техники безопасности.

В процессе химического хромирования следует избегать контакта растворов с незащищенными участками тела

Выполнять такое хромирование в домашних условиях следует только в нежилых помещениях, в которых организована эффективная вентиляция. Кроме того, необходимо использовать средства личной безопасности:

  • респиратор, защищающий органы дыхания;
  • очки для защиты органов зрения;
  • перчатки, одежду и обувь, защищающие кожные покровы;
  • клеенчатый фартук.

Растворы для хромирования, выполняемого по химической технологии, а также для проведения всех вспомогательных технологических операций готовятся на основе дистиллированной воды. Реактивы, используемые при этом, должны иметь в своей маркировке букву «Ч», что свидетельствует об их химической чистоте. Посуда, в которой готовят рабочие растворы, может быть только стеклянной или эмалированной.

Реактивы для химического хромирования

Перед началом химического хромирования поверхность изделия следует подвергнуть тщательной очистке и обезжириванию. Надежность и качество хромового покрытия в большой степени определяются тщательностью выполнения данных процедур. Если обрабатываемая поверхность достаточно сильно загрязнена и на ней имеются остатки старого покрытия или следы коррозии, то ее обрабатывают при помощи пескоструйной установки или наждачной шкурки, добиваясь металлического блеска. Сформировать более надежное и качественное хромовое покрытие позволяют предварительные шлифовка и полировка изделия. После выполнения этих технологических процедур обрабатываемую поверхность обезжиривают при помощи водного раствора, включающего в свой состав такие компоненты, как:

  1. каустическая сода – 100–150 г/л;
  2. карбонат натрия – 40–50 г/л;
  3. жидкое стекло – 3–5 г/л.

Промывка и обезжирование деталей перед хромированием

Чтобы выполнить обезжиривание, полученную смесь подвергают нагреву до 60–100° и только после этого опускают в нее обрабатываемое изделие. В зависимости от степени загрязнения поверхности изделие держат в нагретом растворе от четверти часа до 60 минут. Чтобы улучшить сцепление хрома с обрабатываемой поверхностью, можно дополнительно выполнить ее декапирование, которое проводится в растворе соляной и серной кислот.

Следует иметь в виду, что хромовое покрытие будет держаться тем прочнее, чем чище и ровнее поверхность, на которую оно наносится.

При необходимости выполнения химического хромирования алюминия изделие из данного металла подвергают еще и цинкатной обработке, после которой его промывают. Перед химическим хромированием деталей из стального сплава на их поверхность предварительно наносится слой меди. Для этого используется водный раствор, включающий следующие компоненты:

  1. сульфат меди – 50 г/л;
  2. концентрированную серную кислоту – 5–8 г/л.

Рабочая температура такого раствора, в котором изделие выдерживается в течение нескольких секунд (5–10), должна составлять 15–25°. После выдержки в растворе для омеднения изделие промывают водой и просушивают. Если сталь после омеднения дополнительно покрыть никелевым слоем, толщина которого будет составлять порядка 1 микрометра, то хромирование, выполняемое в дальнейшем, будет более качественным.

Приготовление рабочих растворов

Растворы для химического хромирования надо готовить в следующей последовательности.

  1. Все используемые химические реагенты, кроме гипофосфита натрия, смешиваются или растворяются в воде.
  2. Полученный раствор подвергают нагреву до рабочей температуры.
  3. В нагретый до рабочей температуры раствор добавляют гипофосфит натрия.

Изделие, которое необходимо подвергнуть хромированию, подвешивают в подготовленном и разогретом растворе и выдерживают в нем в течение 5–8 часов. Время выдержки зависит от требуемой толщины слоя хрома. Чтобы удалить с поверхности только что нанесенного покрытия остатки химических реактивов, обработанное изделие кипятят в воде в течение получаса. Более подробно изучить процедуру химического хромирования позволяет видео на данную тему.

Изделия, на поверхность которых нанесен слой хрома, подвергают термической обработке, способствующей протеканию низкотемпературной диффузии, а значит, улучшающей адгезию нанесенного слоя с основным металлом. Выполняется термообработка при температуре 400°. В таких условиях изделие выдерживается в течение часа.

Печь для сушки и термической обработки хромированных изделий

Отдельные изделия из стали, такие как ножи, рыболовные крючки, пружины и др., после термообработки могут утратить свою твердость, поэтому их выдерживают при температуре 270–300° в течение трех часов. Термообработка после химического хромирования, с порядком осуществления которой также можно познакомиться по соответствующему видео, позволяет повысить твердость нанесенного покрытия.

Готовое хромовое покрытие после просушки изделия, на которое оно нанесено, имеет сероватый матовый налет. Чтобы придать хрому характерный блеск, поверхность детали подвергают полировке.

Химические реактивы

Для химического хромирования используют несколько основных растворов, которые делятся на кислые (pH 4–6,5) и щелочные (pH больше 6,5). Ниже приведены химические составы таких растворов.

Химический состав растворов для хромирования

И в заключение небольшое видео об оборудовании и реагентах, используемых при химическом хромировании.

Химическое хромирование – эффективный способ нанесения хрома

Для улучшения физико-химических параметров металлических изделий применяют различные способы. Химическое хромирование позволяет повысить прочностные и другие характеристики поверхности деталей.

1 Химический способ хромирования

Хромирование – это процесс нанесения хрома на металлическое изделие. Такая обработка позволяет существенно изменить или улучшить физико-химические характеристики поверхности детали, инструмента, иного объекта, а также придать последним привлекательный внешний вид. Поверхность хромированных изделий обладает высокой стойкостью к коррозии, жаростойкостью, износостойкостью, более технологичными электромагнитными и механическими свойствами.

Наиболее распространенными способами нанесения хрома являются электролитический и диффузионный. Химическое хромирование производится с помощью водных растворов при определенной температуре, в отличие от первых двух способов, не требует специального оборудования и позволяет получить необходимое покрытие для изделий любой формы на всей их поверхности, даже в полостях.

В основе этого процесса лежит химическая реакция, во время которой хром восстанавливается из растворов своих солей посредством гипофосфита натрия и ряда других химреактивов, а затем осаждается на металлическую поверхность. Именно наличие гипофосфита натрия во всех смесях, применяемых при химическом нанесении хрома, является главным отличием от любого состава химраствора хромирования установкой для электролитического способа получения такого покрытия.

При химическом методе получают слой хрома, который первоначально имеет серый цвет и приобретает требуемый блеск после полирования. Химический способ, по сравнению с электролитическим и диффузионным, позволяет нанести более качественное хромовое покрытие, в котором присутствует фосфор, значительно увеличивающий его твердость.

2 Технология химического хромирования – подготовка к нанесению хрома

Технология химического хромирования не требует значительных финансовых вложений, достаточно проста и может проводиться самостоятельно. Однако используемые химреактивы, растворы из них, испарения, образующиеся в процессе химических реакций, ядовиты и представляют опасность для здоровья. Поэтому хромирование необходимо проводить в помещении, которое хорошо проветривается и, желательно, оборудовано принудительной вентиляцией.

Также требуется предусмотреть средства защиты глаз, органов дыхания и кожного покрова тела (очки, респиратор, спецодежду, резиновые перчатки и фартук).

При приготовлении растворов для хромирования химическим способом и других смесей, применяемых во вспомогательных операциях, используют дистиллированную воду. Химреактивы необходимо брать чистые, имеющие на этикетке обозначение “Ч”. Посуду для приготовления растворов и хромирования используют эмалированную или стеклянную.

Прежде чем начать хромирование, деталь обязательно тщательно очищают и обезжиривают. От качества проведения этих операций надежность и добротность будущего покрытия зависят в значительной мере. При необходимости изделие подвергают пескоструйной обработке, снимая лишние слои до основного металла, или шкурят наждачной бумагой. Удалению подлежат ржавчина, краска, грязь. Наилучших результатов хромирования можно добиться, если поверхность изделия отшлифовать, а затем отполировать. После этого деталь обезжиривают в следующем водном растворе:

  • натр едкий – 100–150 г/л;
  • сода кальцинированная – 40–50 г/л;
  • клей канцелярский (силикатный) или “жидкое стекло” – 3–5 г/л.

Полученную смесь нагревают до 80–100 °С и держат в ней изделие, в зависимости от уровня загрязненности, от 15 минут до 1 часа. Чем чище и ровнее поверхность, тем надежнее, прочнее будет ее сцепление с покрытием. Затем обработанную и подготовленную деталь декапируют – дополнительно обезжиривают и активируют в специальном растворе. Перечень составов для декапирования указан в конце статьи.

Для алюминия и сплавов из него перед хромированием химическим способом проводят также еще одну обработку – цинкатную. Растворы для этой операции приведены после составов для декапирования. По завершении цинкатной обработки изделия промывают в воде и помещают в хромирующий раствор. Стальные детали перед хромированием обязательно омедняют – наносят на поверхность слой меди. Готовят для этого следующий водный раствор:

  • медь сернокислая – 50 г/л;
  • кислота серная концентрированная – 5–8 г/л.

Рабочая температура смеси 15–25 °С. Изделие погружают в раствор на 5–10 секунд, затем тщательно промывают в воде и сушат. Хромирование будет более качественным, если провести никелирование – стальную деталь не только омеднить, но и покрыть никелем, толщина слоя которого будет более 1 мкм. После этого приступают к хромированию.

3 Подготовка растворов и хромирование

Последовательность приготовления растворов следующая:

  • все химреагенты для хромирования (за исключением гипофосфита натрия) смешивают или растворяют в воде;
  • раствор нагревают до рабочей температуры;
  • растворяют в разогретой смеси гипофосфит натрия.

В приготовленный раствор завешивают деталь, которую хромируют 5–8 часов (в зависимости от необходимой толщины слоя). На протяжении всего процесса поддерживают рабочую температуру химической смеси. Затем хромированные изделия извлекают, промывают в воде, а потом сушат. Для того, чтобы покрытие было безопасно (не содержало остатков химреактивов), рекомендуется деталь после промывания прокипятить в течение получаса в чистой воде.

Для покрытий из хрома требуется термическая обработка. Она повышает сцепление нанесенного слоя (слоев) с основным металлом за счет низкотемпературной диффузии. Термическая обработка хромовых покрытий заключается в нагреве деталей до температуры 400 °С с последующей выдержкой их при этом режиме в течение 1 часа. Закаленные хромированные изделия (ножи, пружины, рыболовные крючки и тому подобное) при такой температуре могут отпуститься – потерять свою твердость.

Поэтому для них низкотемпературную диффузию осуществляют при 270–300 °С в течение 3 часов. Термообработка также повышает твердость нанесенного хромового покрытия. После высыхания хромированных деталей на них виден серый “налёт” нанесенного хрома. Чтобы покрытие приобрело зеркальную гладкость и стало блестеть, его необходимо отполировать, применяя материалы и составы для ухода за хромированными изделиями – специальную продукцию с авторынка (салфетки, мази и так далее) или используя пасту ГОИ.

4 Химреагенты для хромирования

Приведенные ниже составы растворов для хромирования проверены многолетней практикой использования и временем эксплуатации полученных с их помощью покрытий (количество необходимых реагентов указано в г/л и мл/л):

  • Хромил фтористый – 14, натрий лимоннокислый – 7, кислота уксусная – 10 мл/л, натрия гипофосфит – 7 (кислотность раствора рН – 8–11). Рабочая температура смеси – 85–90 °С, скорость наращивания покрытия – 1,0–2,5 мкм/ч.
  • Хромил фтористый – 16, хром хлористый – 1, натрий уксуснокислый – 10, натрий щавелевокислый – 4,5, натрия гипофосфит – 10 (рН – 4–6). Температура – 75–90 °С, скорость – 2–2,5 мкм/ч.
  • Хромил фтористый – 17, хром хлористый – 1,2, натрий лимоннокислый – 8,5, натрия гипофосфит – 8,5 (рН – 8–11). 85–90 °С, 1–2,5 мкм/ч.
  • Хром уксуснокислый – 30, никель уксуснокислый – 1, натрий гликолевокислый – 40, натрий уксуснокислый – 20, натрий лимоннокислый – 40, кислота уксусная – 14 мл/л, натрия гидроксид – 14, натрия гипофосфит – 15 (рН – 4–6). 99 °С, 2,5 мкм/ч.
  • Хромил фтористый – 5–10, хром хлористый – 5–10, натрий лимоннокислый – 20–30, натрия пирофосфат (замена натрия гипофосфита) – 50–75 (рН – 7,5–9). 100 °С, 2–2,5 мкм/ч.
Читайте также:  Оборудование для хромирования и технологии металлизации

Все растворы делят на кислые (уровень рН находится в пределах 4–6,5) и щелочные (показатель рН более 6,5). Первые составы предпочтительнее использовать для покрытия меди, латуни и черных металлов. Щелочные – для хромирования изделий из нержавеющих сталей. Кислые (по сравнению с щелочными растворами) позволяют получить на полированной детали более гладкую поверхность, с меньшей пористостью. Кроме того, при их использовании скорость протекания химического процесса хромирования выше. Преимущество щелочных составов состоит в более надежном поверхностном сцеплении слоя покрытия с металлом подслоя или детали.

Составы растворов для декапирования

Составы растворов для декапирования сталиг/лТемпература раствораВремя обработки
Состав 1 :
Серная кислота30–5020 °С20–60 с
Состав 2:
Соляная кислота20–4520 °С15–40 с
Состав 3 :
Серная кислота50–8020 °С8–10 с
Соляная кислота20–30
Состав раствора для декапирования меди и ее сплавовТемпература раствораВремя обработки
Серная кислота – 5 % раствор (по объему)20 °С20 с
Состав раствора для декапирования алюминия и его сплавовТемпература раствораВремя обработки
Азотная кислота – 10–15 % раствор (по объему)20 °С5–15 с

Составы растворов для цинкатной обработки алюминия и литейных алюминиевых сплавов

Составы растворов для цинкатной обработки алюминияг/лТемпература раствораВремя обработки
При подготовке раствора 1 и 2 сначала отдельно в половине воды растворяют едкий натр, в другой половине цинковую составляющую. Затем оба раствора сливают вместе.
Состав 1 :
Гидроксид натрия (по другому каустическая сода или едкий натр)25020 °С3–5 с
Оксид цинка55
Состав 2 :
Гидроксид натрия12020 °С1,5–2 мин
Сульфат цинка40
Состав раствора для цинкатной обработки литейных алюминиевых сплавовг/лТемпература раствораВремя обработки
Гидроксид натрия1020 °С2 мин
Оксид цинка5
Сегнетова соль кристаллогидрат10
Состав раствора для цинкатной обработки деформируемых алюминиевых сплавовг/лТемпература раствораВремя обработки
Хлорид железа (III)125 °С30–60 с
Гидроксид натрия525
Оксид цинка100
Сегнетова соль кристаллогидрат10


Чудеса химической металлизации — технология

Часто, беря в руки блестящий металлом предмет, удивляешься его малому весу, и понимаешь, что это пластик или дерево с металлическим покрытием. Получить зеркальное или матовое никелевое, хромовое, медное или алюминиевое покрытие на обычном черном металле или неметаллической поверхности помогает химическая металлизация. Технология, доступная не только на производстве, но и в домашних условиях.

Разнообразие процессов металлизации

Нанести тонкий слой металла на любой предмет с твердой поверхностью можно различными методами, наиболее часто применяются:

  1. Гальванический — обработка электролитом в специальных емкостях.
  2. Электродуговой — напылением на поверхность струей сжатого воздуха расплавленного электродуговым плавлением металла электрода.
  3. Газоплазменный — расплавленный металл наносят на обрабатываемой предмет в мелкодисперсном виде.
  4. Плакирование — горячая прокатка изделий с нанесенным слоем металла.
  5. Диффузионный — проникновение под действием высокой температуры в поверхностный слой обрабатываемого предмета атомов наносимого покрытия.
  6. Горячий — погружение изделия в емкость с расплавом металла.
  7. Химический — последовательное нанесение покрытия в несколько слоев, наподобие окрашивания.

Первые 6 способов обработки поверхностей выполняются по сложной технологии, требуют специального оборудования, такие покрытия наносят в производственных условиях. Последняя, химическая металлизация, оптимальна для выполнения в домашних условиях.

Преимущество

Цели металлизации разнообразны, в большинстве случаев это придание или увеличение определенных качеств:

  • устойчивости к коррозионным процессам;
  • устойчивости к механическим повреждениям;
  • износоустойчивости;
  • декоративности.

Качество пленки зависит от состава металла:

самое дешевое цинковое покрытие повышает антикоррозионные качества, активно используется в строительстве для защиты закладных деталей, цинком покрывают стальной лист перед покрытием пластиками и профилированием;

  • хром увеличивает твердость, придает жаропрочность, делает изделия привлекательными внешне;
  • алюминиевым покрытием защищают детали оборудования, работающего при повышенной температуре (до 900°С);
  • покрытие медью или оловом придает благородный вид даже пластиковым предметам;
  • серебро образует зеркальный блеск.

При проведении работ основное условие для получения результата — соблюдение технологии.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — образование тонкой пленки металла на обрабатываемой поверхности под действием различных химических реактивов. Данным методом можно получить покрытие цинком (цинкование), хромом (хромирование), алюминием (алитирование) и другие. При помощи этой технологии возможно получение ровного слоя металла на материалах с различными видами поверхности: гладкими — стекло, фарфор, полированный камень, или пористыми: дерево, пластик, гипс.

Металлизация серебром

Выполнение химической металлизации в домашних условиях вполне возможно, но требует тщательной подготовки.

Рабочее место и оборудование

В результате химической реакции выделяется газ, негативно влияющий на слизистые оболочки дыхательных путей, поэтому процесс необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией или на открытом пространстве.

Из оборудования понадобится:

  • эмалированная ванна;
  • мерные стаканы емкостью 1 л и 250 мл;
  • 3 бутылки по 100 мл;
  • одноразовые шприцы на 5, 20, 50 мл3;
  • одноразовые стаканы по 50 мл;
  • кухонные электронные весы.

Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны.

Реактивы

В зависимости от материала обрабатываемого изделия и вида покрытия приобретаются реактивы. Для химической металлизации серебром понадобятся реактивы:

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

Приготовление растворов для:

  • активации поверхности — двухлористое олово, соляная кислота, дистиллированная вода;
  • восстановления — глюкоза, формалин, дистиллированная вода;
  • серебрения — азотнокислое серебро, гидроксид натрия, аммиак, дистиллированная вода.

Подготовка поверхности

поверхность готовят в несколько этапов. Пористые и окрашенные изделия ошкуриваются, снимается старый окрасочный слой, поверхность очищается от пыли, промывается и обезжиривается. Обезжирить можно уайт-спиритом, ацетоном или раствором гидроксида натрия в воде t= +40…+60°С. Поверхности протираются губкой с составом для обезжиривания, затем другой губкой промываются дистиллированной водой. Подготовленная поверхность должна полностью смачиваться водой, без сухих пятен — в этих местах дефекты будут неизбежны.

Покрытие изделия активирующим составом

Обрабатываемый предмет равномерно по всей поверхности поливают двухлористым оловом в течение 1 минуты, затем 3 минуты промывают дистиллированной водой.

Металлизация

Для получения равномерной металлической пленки на изделие одновременно и в равном объеме напыляется раствор восстановителя и серебрения. Так как полученная зеркальная пленка очень тонка и не прочна, ее можно упрочнить защитным лаком — прозрачным или тонированным.

Описанный метод напоминает процесс окраски. Существует другой, более сложный способ выполнения работ — электрохимическая металлизация.

Электрохимическая металлизация

Данная технология требует знания правил электротехнических работ, использования резиновых перчаток и соответствующей обуви во избежание ожогов и поражения током.

Оборудование

Для выполнения работ понадобится эмалированная ванна, паяльная лампа. Готовится установка для металлизации — токопроводящее основание, к которому будут крепиться обрабатываемые детали. Подводится ток.

Реагенты

Процесс проводится в растворе электролита, для подготовки поверхности необходим щелочной раствор или раствор гидроксида натрия в теплой воде. Для хромирования деталей используют 6-валентный хромовый ангидрид и 3-валентный сульфат или хлорид хрома.

Подготовка изделия

Поверхности тщательно зачищаются от жировых, масляных пятен, окрасочных слоев с помощью наждачной бумаги, очищается от пыли, затем промывается обезжиривающим составом и дистиллированной водой.

Процесс металлизации

Для получения качественного результата важно соблюдать температурный режим (80°С) и постоянную плотность тока. Изделия закрепляются на токопроводящем основании, подводится ток, опускаются в ванну с электролитом на 1 час.

Для укрепления слоя хрома предварительно возможно нанесение промежуточного слоя из другого металла — меди или никеля. Хромированное изделие для увеличения прочности слоя и долговечности можно покрыть прозрачным или тонированным лаком.

Металлизация изделий из пластмасс

Химическая металлизация пластмасс выполняется чаще всего электрохимическим способом. Способ увеличивает прочность, износостойкость, улучшают декоративные качества.

Само покрытие может быть медным, никелевым, хромовым, цинковым, оловянным.

Особенности процесса металлизации пластиков

Процесс электрохимической металлизации пластиков отличается от химической металлизации использованием промежуточных слоев. Грунтовочные, промежуточные слои снимают внутренние напряжения, возникающие из-за различных коэффициентов теплового расширения разнородных материалов.

Металлический грунтующий подслой наносят на пластиковые изделия при помощи тока плотностью 0,5…1 А/дм2. Использование тока большей плотности может привести к расслоению грунта в местах присоединения токопроводящих элементов. Избежать дефектов помогает нанесение дополнительного медного или никелевого грунтовочного покрытия, также током низкой плотности. Металлизацию финишным слоем выполняют на обычном режиме.

Металлизация пластика медью

Процесс нанесения слоя меди на пластик поэтапно:

  1. Подготовка. Изделие ошкуривают и обрабатывают абразивным составом, снимая все выпуклости и выравнивая дефекты.
    2. Обезжиривание. Акрилатный пластик обезжиривают раствором каустической соды в течение суток, полиамидные пластикаты обрабатывают бензином или уайт-спиритом, затем промывают дистиллированной водой.
    3. Сенсибилизация. На поверхности формируют пленку гидроокиси олова, помещая на 1 минуту в 0,5% раствор литра хлористого олова и 40 гр соляной кислоты.
    4. Активация. Обрабатываемый предмет в течение 3-4 мин погружается в азотнокислое серебро.
    5. Металлизация. Процесс проводится в растворе 200 г на литр карбоната меди, 200 г на литр глицерина 90%, 1 литра 20% каустической соды при t=18…25C . Медное покрытие можно дополнительно защитить лаком.

Заключение

Химическая металлизация своими руками вполне возможна, но требует соблюдения мер предосторожности: использования защитных перчаток, респиратора, очков, спецодежды, а при работе электрохимическим методом — еще и знания техники безопасности при электротехнических работах. Только соблюдая технологию и технику безопасности можно получить красивое и долговечное покрытие медью, серебром, хромом или другим металлом на любых изделиях от пуговицы до автомобильных дисков.

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.

Читайте также:  Краска после высыхания шелушится: что делать?

В группу 1 входят следующие методы хромирования:

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

Результат хромирования детали

К группе 2 относятся:

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

Твердое хромирование

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

Твердое хромирование проводят следующими методами:

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

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

Хромирование электролизом

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

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

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

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

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

Гальваническое хромирование

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

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

Оборудование для хромирования

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

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

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

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

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

Сфера применения технологии

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

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

Хромирование деталей автомобилей

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

Также хромирование используется при изготовлении инструмента и оснастки:

  • прессовые штампы;
  • режущий инструмент;
  • мерительный инструмент.

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

Технологический процесс хромирования

Технологические операции при ремонте (восстановлении) деталей хромированием выполняют в следующей последовательности.

Механическая обработка. Поверхности деталей, подлежащие хромированию, шлифуют до выведения следов износа и получения необходимой геометрической формы.

Промывка деталей в органических растворителях и протирка ветошью. В качестве растворителей применяют бензин, керосин, трихлорэтан, бензол и др.

Монтаж деталей на подвеску. Необходимо следить, чтобы детали одинаково отстояли от поверхности анода. Ванну следует загружать однородными деталями, укрепленными на одинаковых подвесках. Подвески и контакты должны быть изготовлены из одинаковых материалов. Контактные крючки рекомендуется изготавливать из бронзы и меди. В качестве материала для подвесок, применяют сталь, сечения подвесок рассчитывают, исходя из плотности тока 0,7… 1,0 А/мм2. Ежедневно аноды очищают от окислов и налета электролита.

Обезжиривание. Рекомендуется применять электролитическое обезжиривание в растворе следующего состава: едкий натр (NaOH)—30… 50 г/л; кальцинированная сода (iNa2C03)—25…30 г/л и жидкое стекло (Na2Si03) — 10 … 20 г/л.

Температура электролита — 60… 70°, плотность тока — 5….15 А/дм2. Время выдержки на катоде — 2… 3 мин, а на аноде — 1…2 мин. После обезжиривания детали сначала промывают горячей водой (60… 80°), а затем холодной. Обезжиривание считается законченным, если после промывки вода равномерно смачивает поверхность. После обезжиривания производится изоляция1 поверхностей, не подлежащих хромированию. Для изоляции можно применять перхлорвиниловый лак, лак АК-20, целлулоид,, винипласт, плексиглас, хлорвиниловые трубки или хлорвиниловую» изоляционную ленту.

Декапирование — это процесс обработки деталей в хромовом* электролите, состоящем из 100 г хромового ангидрида (СгОз) и 2…3 г серной кислоты (H&SO4) на 1 л воды.

Декапирование (травление) стальных деталей проводят в течение 30… 90 с при плотности тока 25… 40 А/дм2. А для деталей из серого чугуна лучшие результаты, в смысле прочности сцепления, достигаются при плотности тока 20… 25 А/дм2 и продолжителыюсти декапирования 25… 30 сек. Температура электролита во всех случаях должна быть 55… 60 °С.

Процесс хромирования. После анодного декапирования детали загружают в ванну хромирования и прогревают их при выключенном токе в течение 5… 6 мин, а затем дают полный ток согласно режиму хромирования. При хромировании чугунных деталей вначале в течение 3… 5 мин дают «толчок тока» при плотности, в 2…2,5 раза превышающей выбранную по режиму. Колебания температуры электролита могут быть в пределах ±1 °С. Не допускаются перерывы тока в процессе электролиза, так как они вызывают отслаивание хромового покрытия. Продолжить процесс после перерыва тока можно, если хромируемую поверхность подвергнуть анодному травлению при плотности тока 25… 30 А/дм2 в течение 30… 40 с, а затем изменить направление тока. В этом случае осаждение хрома следует начинать при катодной плотности тока 20… 25 А/дм2 и постепенно увеличивать до нормальной.

Аноды для хромирования изготавливают из чистого свинца или сплава, состоящего из 92…93% свинца и 7… 8% сурьмы. Аноды из чистого свинца в большей степени покрываются нерастворимой и непроводящей пленкой хромовокислого свинца, чем аноды из сплава свинца и сурьмы. В большинстве случаев аноды изготавливают плоскими и цилиндрическими. При хромировании деталей сложной конфигурации очертания анода определяются формой катода. Расстояние между анодами и деталями рекомендуется делать 30… 35 мм, но не более 50 мм. Расстояние деталей от днища ванны должно составлять не менее 100… 150 мм, а от верхнего уровня электролита — не менее 50… 80 мм. Уровень электролита должен быть ниже верхних кромок ванны на 100…150 мм. При завешивании деталей в ванну необходимо, чтобы все участки анодов были одинаково удалены от противоположных участков катода. При этом толщина слоя хрома откладывается равномерно по всей поверхности детали.

Глубина погружения анодов и деталей (катодов) в ванну должна быть одинаковой, так как при различной глубине на краях хромируемых деталей образуются утолщения, искажающие форму. Скорость осаждения слоя хрома при плотности тока 40… 100 А/дм2 составляет 0,03… 0,06 мм/ч.

По окончании процесса хромирования детали выгружают из ванны и вместе с подвесками промывают в холодной воде (в сборнике электролита) 15… 20 с. Окончательно детали моют в холодной проточной воде.

Обработка после покрытия. Промытые и очищенные от изоляции детали иногда подвергают термической обработке при температуре 150—200°С в течение 2…3 ч, а затем механической.

Для шлифования применяют круги мягкие или средней твердости с размером зерна от 60 до 120. Шлифование ведут при интенсивном охлаждении жидкостью и при скорости круга 20…30.м/с и выше. Скорость вращения детали—12…20 м/мин.

Режимы электролиза. Процесс осаждения хрома и свойства хромовых покрытий зависят от режима, при котором осаждается хром на поверхности металла, т. е. от катодной плотности тока и температуры электролита. Наиболее ясное представление о примерных границах режимов электролиза, обеспечивающих получение серого, блестящего и молочного осадков хрома, дает диаграмма плотности тока и температуры (DK—t), изображенная на рисунке 19.

Серый осадок хрома появляется на катоде при низких температурах электролиза (35…50 °С) и широком диапазоне плотностей тока. Осадки блестящего* хрома обладают высокой твердостью (6000… 9000 Н/мм2), высокой износостойкостью и меньшей хрупкостью.

Молочный хром получается при более высоких температурах, электролита (выше 70 °С) и широком интервале плотностей тока. Молочные осадки отличаются пониженной твердостью (4400..-6000 Н/мм2), пластичностью и повышенной коррозионной стойкостью.

Пористое хромирование. Пористое хромирование применяется при ремонте деталей, работающих на трение в паре с различными металлами и сплавами при высоких удельных давлениях и окружных скоростях или при повышенных температурах. К таким деталям относятся гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, коленчатые валы и др.

Пористые хромовые покрытия можно получать механическим,, химическим и электрохимическим способами.

При механическом способе на поверхность детали до хромирования наносят углубления в виде пор или каналов. Такую подготовку обеспечивают накаткой специальным роликом, дробеструйной обработкой и другими способами. После хромирования воспроизводятся неровности, полученные при подготовке.

Химическим способом получают пористость путем травления поверхности в соляной кислоте.

Наибольшее распространение получил электрохимический способ получения пористого хрома. Этот способ заключается в анодной обработке хромированных деталей в электролите того же состава. В зависимости от режимов хромирования пористость хромовых покрытий бывает двух типов — канальчатая и точечная.. При ремонте гильз цилиндров, втулок, коленчатых валов и подобных им деталей применяется канальчатый тип пористости. Такук> пористость и наименьший износ в условиях трения можно получить при хромировании в электролите, состоящем из 250 г Сг03 и 2,5 г H2S04 на 1 л воды, при температуре электролита ¦60+1 °С и катодной плотности тока 55… 60 А/дм2. Травление ведут при плотности анодного тока 35 …45 А/дм2 в течение 8 мин в том же электролите.

Точечная пористость образуется при хромировании в универсальном электролите при плотности тока 45… 55 А/дм2 и температуре 50… 55 °С. Анодную обработку проводят так же, как и при канальчатой пористости, т. е. при плотности тока 35… 45 А/дм2 в течение 8 мин.

Хромирование в саморегулирующемся электролите. В последнее время разработан новый хромовый электролит, называемый скоростным саморегулирующимся, его состав: хромовый’ ангидрид — 225… 300 г/л, кремнефтористый калий — 20 г/л и сернокислый стронций — 6 г/л.

В таком электролите выход по току при хромировании составляет 17… 22%. Саморегулирующимся он назван потому, что при электролизе в нем автоматически поддерживается необходимая концентрация анионов, вводимых в хромовый электролит. Это происходит в результате избыточного количества труднорастворимых солей кремнефтористого калия и сернокислого стронция, растворимость которых изменяется в зависимости от концентрации хромового ангидрида и температуры электролита.

Чтобы получить износостойкое покрытие в саморегулирующемся электролите, рекомендуют соблюдать следующие режимы хромирования: плотность тока 50… 100 А/дм2, температура электролита 45… 55°С. Молочные осадки можно получить при температуре электролита 55… 70 °С и плотности тока 20… 35 А/дм2. Микротвердость покрытий из саморегулирующегося электролита составляет 3000… 13 000 Н/мм2.

Недостаток такого электролита — сильное взаимодействие его со сталью и другими металлами, в результате чего происходит растравливание обрабатываемых поверхностей. Поэтому загружать детали в ванну необходимо только при включенном токе. Аноды для хромирования в саморегулирующемся электролите рекомендуется применять из сплава: 90% свинца и 10% гост олово. Чтобы приготовить саморегулирующийся электролит, в ванне хромирования растворяют нужное количество хромового ангидрида и доливают воду до рабочего уровня. Предварительно хромовый ангидрид подвергают анализу на содержание серной кислоты, которую удаляют из электролита путем добавления в него углекислого бария или стронция. На 1 г серной кислоты вводят 2,2… 2,3 г углекислого бария или 1,53 г углекислого стронция. После осаждения серной кислоты в электролит вводят нужное количество сернокислого стронция и кремнефтористого калия и нагревают до температуры 50…60°С. Нагревание длится 15… 16ч при периодическом перемешивании через каждые 2… 3 ч. После этого электролит готов к эксплуатации.

Читайте также:  Хромирование деталей: виды покрытий и технологии (+23 фото)

Корректируют электролит путем систематического добавления хромового ангидрида. Вместе с хромовым ангидридом вводят углекислый стронций. Кремнефторид калия и сернокислый стронций в количестве 1 г/л добавляют, когда поверхность отхромированных деталей приближается к 1 м2.

Контроль хромовых покрытий. В производственных условиях качество покрытий следует проверять внешним осмотром и замером размеров хромированных поверхностей. При внешнем осмотре необходимо обращать внимание на блеск, отслоение и плотность осадка, равномерность и отсутствие шелушения и другие видимые дефекты. Дефекты покрытий получаются в результате неисправностей в работе ванн хромирования, например отслаивание покрытия возникает в результате недостаточного обезжиривания и декапирования, а также при наличии перерывов тока в процессе хромирования. Шелушение осадков появляется при недостаточном контакте детали с подвеской или при повышенной плотности тока. Неравномерное покрытие может быть при образовании пленки хроматов свинца на анодах, недостатке серной кислоты, избытке трехвалентного хрома. Во избежание перечисленных выше дефектов, необходимо откорректировать электролит и устранить другие неполадки в работе ванн хромирования.

Оборудование. Схема расположения оборудования участка восстановления деталей хромированием приведена на рисунке 20.

Источники тока — выпрямители с напряжением 12 В ВАКГ-12/6-3000, ВАГГ-12/600М, ВАС-600/300 и другие, а также низковольтные генераторы АНД 500/250, 750/375, 1000/500, 1500/750. Ванны для гальванического участка изготавливают из листовой стали толщиной 4… 5 мм. Облицовка для ванн промывки и обезжиривания не требуется. Внутреннюю поверхность ванны хромирования облицовывают свинцом.

Материалы. Ориентировочный расход материалов в граммах на 1 дм2 восстановленной поверхности для средней толщины покрытия 0,1 мм при хромировании в универсальном электролите приведен в таблице 13.

Себестоимость восстановления 1 дм2 поверхности хромированием в универсальном электролите при толщине покрытия 0,1 мм ориентировочно составляет 44,8 коп., 0,2 мм — 52,0 коп., 0,3 мм—-58,6 коп.

Электролитическое железо имеет светло-серый цвет, обладает достаточно высокой твердостью и износостойкостью. Химический состав электролитического железа зависит от состава исходных материалов, используемых при электролизе.

При обычном осаждении с применением стальных растворимых анодов содержание примесей в покрытиях находится в пределах: 0,035 …0,06% С; 0,03 …0,05% S; 0,05 …0,01% Р, 0,0009… 0,023% Si; до 0,01% Мп.

В электролитических осадках железа имеются также примеси таких металлов, как Mg, Со, Ni и другие, обусловленные содержанием этих металлов в анодах и электролитах. Кроме этого, электролитическое железо содержит значительное количество водорода, выделяющегося на катоде вместе с железом. Атомный вес железа 55,85 г. Электрохимический эквивалент 1,042 г/А-ч.

Составы электролитов. На ремонтных предприятиях наибольшее распространение для железнения получили горячие хлористые электролиты, состоящие из двух компонентов: хлористого железа и соляной кислоты. В ремонтной практике чаще всего применяют четыре вида хлористых электролитов, отличающихся концентрацией железа.

Малоконцентрированный электролит содержит 200 …250 г/л хлористого железа (FeCl2-4H20). При температуре 60… 80 °С и плотности тока 30… 50 А/дм2 электролит обеспечивает получение плотных, гладких мелкозернистых осадков железа с твердостью 4500… 6500 Н/мм2, толщиной 1,0… 1,5 мм. Выход железа по току составляет 85… 95%. Скорость осаждения железа равна 0,4… 0,5 мм/ч на сторону. Электролит допускает колебание кислотности при электролизе от 0,8 до 1,5 г/л, которое незначительно отражается на механических свойствах покрытий. Недостатком этого электролита является постепенное увеличение концентрации железа в процессе электролиза в результате несоответствия между скоростью растворения анодов и скоростью осаждения железа на катоде, что вызывает затруднения при обслуживании ванны железнения.

Среднеконцентрированный электролит оптимальной концентрации содержит 300…350 г/л хлористого железа (FeCl2-4H20). Катодный выход железа из этого электролита при температуре 75 °С и плотности тока 40 А/дм2 составляет 96%. В этом электролите анодные и катодные выходы железа по току становятся примерно одинаковыми, концентрация железа остается почти неизменной и электролит длительное время по концентрации железа не требует корректировки. В настоящее время этот электролит нашел широкое применение на ремонтных предприятиях.

Среднеконцентрированный электролит содержит 400 …450 г/л хлористого железа. Электролит используется для восстановления деталей, имеющих достаточно высокие износы и сравнительно невысокую твердость. Электролит дает возможность получать гладкие плотные покрытия толщиной до 2 мм и твердостью 2500… 4500 Н/мм2. Электролит также находит применение для восстановления посадочных отверстий в корпусных, деталях.

Высококонцентрированный электролит содержит 600… 680 г/л хлористого железа. Электролит при температуре 95… 105°С и плотности тока 5…20 А/дм2 позволяет получать мягкие (120… 200 кг/мм2), вязкие покрытия толщиной 3… 5 мм..

Электролиты более высокой концентрации рекомендуется применять в случаях, когда к восстанавливаемым деталям не предъявляются повышенные требования по твердости рабочих поверхностей.

За последнее время разработаны холодные электролиты, позволяющие применять более высокие плотности тока и обеспечивающие высокую производительность процесса.

Хлористый марганец МпС12-4Н20 Аскорбиновая кислота Двухлористое железо FeCl2-4H20 Хлористый марганец МпС12-4Н20 Хлористый калий КС1 (или) NaCl Аскорбиновая кислота Двухлористое железо FeCl2*4H20 Сернокислое железо FeS04*7H20 Двухлористое железо FeCl2-4H20 Метилсульфатное железо Fe (CH3OSO3) 2*4Н20

Хлористые электролиты без добавок, приведенные в таблице* позволяют получать качественные износостойкие покрытия толщиной 0,6… 1,0 мм и обеспечивать восстановление широкой номенклатуры изношенных деталей до нормальной работоспособности и номинальных размеров. Электролит, в состав которого» входят двухлористое железо и йодистый калий, обеспечивает по-пучение качественных осадков, железа’ при условии применения асимметричного переменного тока.

Присутствие аскорбиновой кислоты в электролитах позволяет вести электролиз в широких пределах значений pH от 1,8 до 6,0, что значительно упрощает регулирование кислотности электролита. Электролит, состоящий из двухлористого железа и метил-сульфатного железа, по сравнению с хлористым менее агрессивен и более устойчив к окислению. Покрытия, полученные из этого электролита, имеют меньшее количество трещин, обладают более равномерной структурой.

Приготовление и корректирование электролита. Для приготовления хлористого электролита используют двухлористое железо (Fe€l2-4H20).

Соляная кислота (НС1) применяется в виде водного раствора разной концентрации с плотностью от 1,14 до 1,20. Приготовление электролита производится в следующем порядке. В ванну заливают проточную или дистиллированную воду комнатной температуры и добавляют соляную кислоту из расчета 0,5 г/л воды. В подкисленную воду засыпают двухлористое железо, выдерживая требуемую концентрацию, и перемешивают до полного растворения. После растворения двухлористого железа электролит должен отстояться в течение 1 … 2 ч, пока не примет светло-зеленый цвет. Затем электролит проверяют на кислотность. Нормальная кислотность должна быть pH 0,8… 1,2. При необходимости добавляют недостающее количество кислоты в соответствии с ее плотностью, приведенной ниже.

Плотность кислоты, г/см3 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 Количество кислоты, г/л 20 19 18 17 16 15 14 Количество кислоты, см*/л……. 18 16,6 15,5 14,6 13,6 12,6 11,6

Приготовленный таким образом электролит следует проработать током при плотности 30 А/дм2 и соотношение поверхностей анодов и катодов Sa : SK = 2 : 1 в течение двух часов.

Удельный вес электролита (плотность) г/см8 1,12 1,15 1,17 1,20 1,23 1,26 1,29 1,32 1,35
Концентрация железа, г/л … 200 260 300 350 400 450 500 550 600.
Контроль кислотности электролита можно осуществлять с помощью индикаторной бумаги «Рифан» с pH 0,3 …2,2 или потенциометров ЛПУ-01, ЛПМ-60.

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.

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

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

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

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.

Добавить комментарий