Особенности и технология проведения химического хромирования

Для повышения эксплуатационных показателей металла используется множество способов, одним из них является химическое хромирование. Такая процедура поможет повысить как привлекательность изделий, так и их прочность, а также обеспечит защиту от воздействия температур и коррозии.

Под хромированием подразумевается процесс облицовки хромом металлических материалов. Хромировка не отличается особой трудоемкостью, но перед ее проведением необходимо тщательно изучить все нюансы.

Хромирование

Хромирование — гальванический процесс нанесения отражающего слоя на поверхность металла или пластика. Для проведения твердого гальванического хромирования требуются большие познания и понимания видов металла, выставления сил тока и знания подбора электролита, анода и катода для гальванической ванны. Особое внимание нужно уделить подбору выпрямителя тока, так как от него зависит успех всего процесса твердого хромирования. Сегодня прогресс не стоит на месте и нет необходимости иметь большое оборудование и познания. Для данного процесса отлично альтернативой становиться так называемая “химическая металлизация”, она является отправной точкой в мир хромирования, золочения, никелирования и т.д.

Возможные дефекты

Несоблюдение технологии ведет к образованию различных дефектов хромового слоя. Во избежание этого необходимо знать основные причины:

• несоблюдение температурного режима;
• неправильные концентрации элементов раствора;
• некачественная подготовка рабочей поверхности;
• нарушение параметров подачи тока;
• наличие посторонних частиц и примесей.

Вследствие названных причин проявляются такие дефекты, как слабый блеск либо его отсутствие, питтинг, хрупкий осадок, шероховатость, набросы, вуаль, шероховатые и темные пятна, подгар, отслаивание, трещины, полосы, пузыри, шелушение, отсутствующие фрагменты, темно-серый цвет, низкие скорость осаждения и рассеивающая способность электролита, черная или коричневая пленка на анодах.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — активация на поверхности изделия азотнокислого серебра с последующей его пассивацией. Серебрение деталей (химическая металлизация) не заменяет полностью твердое гальваническое хромирование, но оно прочно вошло в автомобильный мир и позволяет с легкостью восстанавливать хромированные поверхности или отражатели фар. Данный вид хромирования легок в приготовлении и не требует дополнительных познаний в химии, качество отражающего слоя зависит в первую очередь от тщательной подготовки поверхности. Главным плюсом хромирования при помощи химической металлизации является возможность покрывать сложные изделия и с легкостью выбирать цвет хрома, так как итоговая работа покрывается лаком с добавлением нужного пигмента.

Данная статья будет направлена на людей, кто хочет научиться хромировать самостоятельно. Статья будет разбита на две части, первым делом мы подготовим растворы к началу работы и узнаем что нужно купить.

Порядок выполнения работ

Для большинства методов хромирования покрытие изделия будет проводиться в следующем порядке:

1. Очистка от сильных загрязнений и подготовка. Удаление излишков масла, старого покрытия, отсоединение подвижных частей механизмов, крепеж изделий на оснастку для покрытия.
2. Обезжиривание. Удаление мельчайших частей жира на поверхности при помощи растворов. Вариантов несколько: Химическое обезжиривание (стиральный порошок), электрохимическое, ультразвуковое и т.п.
3. Травление (для стальных изделий). Удаление ржавчины и окалины.
4. Покрытие.
5. Сушка.
6. Контроль качества.

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

Общие сведения

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

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

1. Термическая и механическая защита. Хром обладает плотной структурой и очень высокой температурой плавления. Поэтому при нагреве его химико-физические структура не изменяется. При механическом ударе вещество также сохраняет свою структуру, поэтому хромированные детали обладают более высокой механической устойчивостью.
2. Антикоррозийная защита. С химической точки зрения хром является инертным веществом. При нормальных условиях он не вступает в контакт с водой и атмосферным воздухом. Поэтому изделия с хромовым покрытием не покрываются коррозией длительное время. С кислотами, щелочами и солями хром также вступает в химические реакции неохотно.
3. Восстановление прочности запчасти. В случае длительной эксплуатации в запчастях появляются небольшие трещины и углубления, что негативно сказывается на их прочности, надежности. Нанесения хромового покрытия позволяет закрыть эти трещины и вмятины, что улучшит их практическое применение.
4. Защита от грязи и повышение отражательной способности. Хромовое покрытие надежно защищает деталь от грязи, пыли и органического мусора. Люди покрывает запчасти своих ТС, чтобы их транспорт был лучше виден в темноте (покрываются обычно диски, отдельные детали или весь кузов целиком).

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:

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.

Катодно-механическое хромирование (гальвано-хонингование).

Анализ современных литературных источников, освещающих вопросы интенсификации процессов хромирования, а также современных российских технологий хромирования показал, что наносить блестящие хромовые покрытия на цилиндрические детали или детали типа «шток» из стандартного сульфатного электролита при плотностях тока 3000-6000 А/м2 и температурах электролита 45-70 °C позволяет технология катодно-механического хромирования (КМХ) или гальвано-хонингования. Данная технология разработана специалистами ФГУП «ЦНИИМ» (г. Санкт-Петербург).

Технология КМХ предполагает хромирование цилиндрических деталей с одновременным механическим (абразивным) воздействием на катодную поверхность, то есть совмещение процесса хромирования с хонингованием или притиркой поверхности специальными полирующими элементами. По оценкам разработчиков износостойкость хромовых покрытий, полученных с применением технологии КМХ, по сравнению с покрытиями, полученными стандартным хромированием цилиндрических деталей, возрастает в 2-4 раза [4]. Кроме того, применение катодно-механического хромирования позволяет получать толстослойные хромовые покрытия (толщиной свыше 100 мкм) с шероховатостью, соответствующей высоким классам чистоты обработки поверхности (не ниже 9 класса) без промежуточной механической обработки.

Суть процесса гальвано-хонингования — постоянная принудительная корректировка формирования поверхности в процессе хромирования полирующими элементами. Это позволяет предотвратить укрупнение неровностей с ростом толщины осадка на формируемой поверхности, предотвратить неравномерность распределения покрытия по толщине, сохранить мелкокристаллическую структуру осадка хрома (сохранение условий плоского фронта роста осадка). Другими словами, при технологии КМХ производят принудительное «выглаживание» формирующегося и растущего слоя осадка хрома на микроскопическом уровне.

Выводы специалистов-разработчиков КМХ из анализа существующих в России основных технологий хромирования цилиндрических длинномерных деталей типа «шток» свидетельствуют о следующем:

• При стандартном хромировании цилиндрических деталей для достижения необходимого класса чистоты обработки поверхности требуется механическая доводка поверхности по хрому (на дорогостоящем оборудовании), которая, как правило, снижает эксплуатационные характеристики хромового покрытия (пригары, задиры, трещины);
• При КМХ формируется покрытие с шероховатостью, соответствующей классу чистоты обработки поверхности на 2-3 единицы выше исходной чистоты обработки подложки. При этой технологии не требуется дальнейшей механической обработки хромовых покрытий, предотвращается дендритообразование, соответственно сохраняются высокие функциональные свойства хрома.

Технологические параметры и состав электролита стандартной технологии хромирования деталей не противоречат принципам технологии КМХ. Следует отметить, что гальвано-хонингование не является одновременным совмещением процесса хромирования и шлифовки поверхности, так как притирочные блоки постоянно перемещают по катодной поверхности, периодически выравнивая и полируя катодную поверхность, не истирая часть слоя хрома как при шлифовке.

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:

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:

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:

Основные дефекты и удаление некачественного хромового покрытия

Получение бракованного покрытия не должно пугать начинающего гальваника. Некачественный слой хрома можно снять в растворе соляной кислоты (100-200 г/л). После этого детали промываются в воде, а процесс хромирования можно повторить.

Чаще всего встречается несколько основных дефектов:

1. Отслаивание хромовой пленки. Главной причиной является плохая адгезия (сцепляемость) из-за недостаточного обезжиривания. После снятия покрытия поверхность заново очищается и активируется.
2. Наросты (дендриты) хрома на острых краях и углах. Этот дефект свидетельствует о высокой плотности тока на острых гранях. Если можно, края лучше закруглить или установить экраны в проблемных зонах.
3. Матовое покрытие. Чтобы добиться блеска, необходимо повысить температуру раствора, снизить силу тока или добавить хромовый ангидрид.

Неравномерный блеск поверхности

• Большая величина силы тока.
• Температура электролита ниже рекомендованной.

«Блеск» отсутствует

• Недостаток или избыток в растворе CrO3.
• Номинал тока завышен.
• Доля кислоты меньше требуемой.

Коричневые пятна на хромировке

• Избыток хрома.
• Недостаток кислоты.

На покрытии мелкие раковины

• Некачественная механическая обработка заготовки.
• В процессе реакции с поверхности не удаляется водород. В этом случае следует изменить способ «подвешивания» образца и методику просушки.

Покрытие «размягченное»

• Повышенная температура электролита.
• Пониженный ток.

Отслоение хромировки

• Нестабильность питающего напряжения.
• Плохое обезжиривание.
• Во время слишком длительной обработки электролит остыл.

Если кому-то показалось, что хромирование, в общем-то, штука несложная, то придется несколько огорчить. Даже если речь идет о мелкой «вещице», то нюансов достаточно. Но особенно стоит предупредить о «подводных» камнях тех, кто думает поставить в домашних условиях это дело «на поток».

Источники

• https://ometalledo.ru/kak-xromirovat-metall-v-domashnix-usloviyax.html
• https://pechistroy.ru/stroymaterialy/hromirovaniya-metallicheskih-izdeliy-v-domashnih-usloviyah.html
• https://obrabotkametalla.info/mexanizm/xromirovanie-detalej-v-domashnix-usloviyax
• https://www.rocta.ru/info/hromirovanie-detalej-svoimi-rukami-v-domashnih-usloviyah-kak-ehto-opisanie-tekhnologii/
• https://plavitmetall.ru/obrabotka/xromirovanie-v-domashnix-usloviyax.html
• https://pressadv.ru/samodelkinu/hromirovanie-detalej-v-domashnih-usloviyah.html
• https://fizmatlit.com/kak-hromirovat-metall-v-domashnih-usloviyah/
• https://boldproject.ru/raznoe/hromirovaniye-v-domashnih-usloviyah.html
• https://metalloy.ru/obrabotka/zashhita/kak-hromirovat-metall
• https://metmastanki.ru/hromirovanie-detaley-v-domashnih-usloviyah
• https://tokar.guru/metally/hromirovanie-detaley-v-domashnih-usloviyah-svoimi-rukami.html
• https://kraskaok.ru/hromiruem-detali-v-domashnih-usloviyah-tehnologiya-i-neobhodimoe-oborudovanie/
• https://kraskaved.com/kraski/rabota/smeshivanie-i-kolor/xromirovanie-svoimi-rukami.html
• https://ismith.ru/metalworking/xromirovanie-v-domashnix-usloviyax/
• https://unit-car.com/tuning/122-hromirovanie-detaley-v-domashnih-usloviyah.html

Приготовление рабочих растворов

Растворы для химического хромирования надо готовить в следующей последовательности.

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.

Свойства покрытий хромом в зависимости от метода нанесения

В зависимости от метода осаждения хромового покрытия возможно получить различные его характеристики. Оформим их в таблице для наглядности. Цена для сравнения указана в условных единицах.

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.

Источник

Суть технологии

Технология химической металлизации может применяться для достижения самых различных целей, большая часть из них связана с изменением декоративных качеств поверхности. Кроме этого данный метод обработки позволяет скрыть основные дефекты металла или другого материала: микроскопические трещины и поры, другие нарушения структуры. В некоторых случаях технология применяется для восстановления покрытия.

Суть технологии заключается в нанесении металла тонким слоем. Особенности процесса нанесения вещества зависит от конкретной технологии, которых достаточно много.

Металлизация позволяет предать детали определенные эксплуатационные качества. Среди достигаемых характеристик обрабатываемого изделия отметим следующее:

Детали после выполненной химической металлизации

Детали, которые обладают высокой твердостью и износостойкостью применяются в самых различных сферах. Однако обеспечить высокие эксплуатационные качества можно только при условии соблюдения всех рекомендаций.

Классическая технология металлизации имеет следующие особенности:

Химическая металлизация разных цветов

Провести рассматриваемую химическую обработку можно в домашней мастерской, несмотря на то, что металлизация считается сложным технологическим процессом. Как правило, дома обрабатываемую деталь подвергают каталитическому хромированию. За счет этого покрытие становится привлекательным и обретает защиту от воздействия влаги.

Востребована химическая металлизация металла также по причине того, что может применяться в домашних условиях. Работа проводится по следующему алгоритму действий:

Для проведения рассматриваемого процесса в домашних условиях можно приобрести специальную мини-установку, предназначенную для проведения химической металлизации, которая работает от небольшого компрессора.

Рассматриваемый процесс должен проводится исключительно при соблюдении нижеприведенных рекомендаций:

Детали, подвергнутые химической металлизации

Для соблюдения технологии металлизации следует обладать достаточным количеством опыта. Не стоит ожидать, что впервые проводя сложную операцию переноса одного материала на другой получиться результат, который можно достигнуть при использовании специального промышленного оборудования.

Методы химической металлизации

Тип используемого оборудования определяет особенности технологии. Химическая металлизация может поводится следующим образом:

Кроме этого классификация методов обработки проводится по виду наносимого вещества. Наиболее распространенными можно назвать:

Приведенные выше сплавы не реагируют на воздействие влаги и некоторых химических веществ, а также обладают привлекательными декоративными качествами.

Химическая металлизация хромом

Металлизация в домашних условиях зачастую проводится путем нанесения химического вещества, которое вступает в реакцию. Химическая металлизация активатор можно приобрести в специализированном магазине.

Технология хромирования

Химическая металлизация – это процесс нанесения химических реактивов на любые твердые изделия для получения зеркального декоративного покрытия: «Хром», «Золото», «Бронза» и другие цвета.

Металлизация же других предметов как процесс стала активно развиваться уже после изобретения пластика, что на сегодняшний момент называется Химической Металлизацией.

Изделия, обработанные по технологии химической металлизации, не выгорают на солнце, устойчивы к перепадам температуры, вибрации, воздействию воздуха и воды высокого давления и т.д. Химическое хромирование не требует дорогостоящего оборудования и не причиняет вред здоровью и окружающей среде, в отличие от гальванической обработки деталей. Кроме того, химическая металлизация может применяться не только для обработки металлических поверхностей, но и для работы с пластиком, стеклом, металлом, керамикой и пр.

Для запуска производства по декоративному хромированию понадобится: техническое помещение (от 20 м2, с водой, электричеством и отоплением), установка для химической металлизации, компрессор, реактивы и навыки работы по технологии.

Освоить и успешно применить данную технологию поможет наш обучающий курс. Также, обучение можно пройти на производственной площадке Fusion Technologies в г.Самара подробнее.

Описание процесса химической металлизации

Подготовка деталей, образцов для химической металлизации

Главный принцип подготовки изделия перед хромированием заключается в том, что бы поверхность изделия сделать максимально гладкой, т.е. если растворы нанести на матовую поверхность, то и серебро будет матовым, а если на глянцевую, то поверхность после серебрения будет зеркальной. После лакировки изделия, его требуется высушить.

Газопламенная обработка поверхностей

Газопламенная обработка поверхности проводится для улучшения адгезии базового лака и серебряного покрытия. Отлакированную и хорошо высушенную деталь обрабатывают пламенем горелки. При этом на поверхности образуются специальные полярные молекулы, которые имеют хорошую адгезию с серебром. Можно использовать обыкновенную газовую горелку на пропане. Единственное условие, что бы при этом пламя не давало копоти. В случае невозможности работы с пламенем, данный этап можно исключить.

Обезжиривание загрязненной лакированной поверхности

Обезжиривание поверхности требуется при переделке изделия вследствие плохой огневой обработки или загрязнении поверхности детали. Обычные способы обезжиривания, такие как протирка спиртом или растворителем в этом случае не подходят. Требуется химическое обезжиривание.

Приготовление химических реактивов

Приготовление химии. Химические реактивы поставляются в концентрированном виде. Их необходимо разбавлять дистиллированной водой.

Важно! При приготовлении и использовании дистиллированной воды необходимо замерить показания солемером, допустимое значение 0,04.

Активирование поверхности

Распылять активатор можно на любом расстоянии от поверхности. Если поверхность после огневой подготовки хорошо смачивается, то можно распылить активатор и просто подождать минуту, пока он адсорбируется (прилипнет) на поверхности.

Промывка поверхности

Поверхность промывается от излишков активатора, используется исключительно дистиллированная вода. Если в эту воду попадет вода проточная, то весь процесс промывки только испортит поверхность.

Нанесение серебряного слоя

После промывки не допуская высыхания поверхности, немедленно приступают к нанесению зеркального слоя. Нанесение тонкого слоя серебра. Среди всех металлов серебро отличается самой высокой отражательной способностью 98%.

Промывка поверхности

После окончания процесса металлизации необходимо сразу тщательно промыть поверхность дистиллированной водой. Промывать следует не только лицевую часть, но желательно и оборотную

Сушка серебряного слоя

Сдувать воду следует по следующему принципу – круглые детали «от центра к краям», плоские детали «сверху вниз», а объемные детали «сверху вниз и вращая». Если капелька воды высыхает, то в этом месте образуется белое пятнышко. Затем в течение суток происходит сушка.

Нанесение адгезионного грунта

Нанесение адгезионного грунта является одним из ключевых этапов. Этот грунт обеспечивает сцепление серебряного покрытия и финишного лака.