Хромирование процесс: технология химического и гальванического хромирования металла

Содержание

технология химического и гальванического хромирования металла

Хромирование — это ряд процессов диффузионного насыщения поверхностей металлических заготовок с помощью хрома, в результате чего они обретают зеркальную поверхность. В официальной литературе такую технологию также называют «металлизацией». Однако последнее название, скорее всего, обобщает все способы изменения характеристик поверхности металлических и неметаллических предметов с помощью тонкого металлического слоя.

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

Краткое описание процесса

И хоть стандарты современной жизни диктуют свои правила, люди по-прежнему с особым интересом относятся к красивым и блестящим вещам, как это делали их предки много столетий назад. Изящные детали кузовов транспортных средств, блестящие изделия в ванных комнатах и кухнях, оригинальные статуэтки и яркие покрытия домов — всё это пользуется очень большой популярностью, поэтому спрос на хромирование деталей неуклонно растёт.

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

Оцинкование;
Покрытие хромом;
Покрытие алюминием.

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

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

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

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

Особенности технологии

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

Гальванический метод.
Химический.
Посредством напыления.

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

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

Средние параметры хромирования гальваническим методом выглядят следующим образом:

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

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

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

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

Диффузный метод гальванической обработки

Применять метод термической обработки стали с помощью хромирования, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах поверхности, придавая материалу прочность, твердость, вязкость, износостойкость, упругость, жаро- и коррозийную стойкость. При соблюдении определенного температурного режима, поверхность конкретной заготовки поддаётся воздействию реагентов, а посредством диффузии происходит насыщение поверхностного слоя хромом. Диффузионная обработка незаменима при нанесении на поверхностный слой кремния, углерода, азота и алюминия.

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

Химическое хромирование

При выполнении химической обработки применяется ряд следующих реагентов:

Хлористый хром;
Гипофосфат натрия;
Лимоннокислый натрий;
Уксусная ледяная кислота;
Двадцатипроцентный раствор едкого натра;
Вода h3О.

При проведении реакции выдерживается температурный показатель 80 градусов Цельсия. Перед тем как нанести хромовое покрытие на стальную заготовку, они предварительно покрываются слоем меди. В итоге заготовки моют в воде и тщательно высушивают. Используя раствор кислощелочного происхождения, проводят химическую металлизацию диэлектриков.

Кроме этого, в современном мире широко распространен ещё один тип химической металлизации — вакуумное хромирование или PVD-процесс. Метод обеспечивает комплексную конденсацию паров хрома на поверхностном слое заготовки. Это происходит в специальных вакуумных камерах, где металл нагревается до температуры испарения, а затем оседает в виде тумана на конкретную деталь. Толщина слоя хрома настолько крошечная, что его дополнительно покрывают лаком с целью защиты от царапин. Подобная методика используется при хромировании алюминиевых изделий.

Обработка посредством напыления

Напыление деталей хромом (каталитическое хромирование) осуществляется с помощью реакции «серебряного зеркала». В качестве реагентов используются комплексные серебряные слои в щелочных растворах аммиака. Роль восстановителя выполняет раствор инвертного сахара, гидразина или формалина.

При одновременном напылении серебра и восстановителя металлическая заготовка обретает красивое белоснежное зеркальное покрытие.

Для таких изделий характерна отличная отражательная способность. На следующем этапе каталитического хромирования происходит покрытие заготовки защитным лаком с добавлением красящего светостойкого тонера. Такое средство получается с помощью смешивания фиолетового, синего и черного цветов в соотношении 3:1:1.

Обработка посредством «серебряного зеркала» состоит из нескольких процессов:

Анализ и подготовительный этап. Необходимо подготовить поверхность детали, очистив её и промыв специальным средством. Чтобы улучшить адгезию, поверхность предварительно шлифуют с помощью шлифовальной бумаги с показателями зернистости Р500−600.
Использование глянцевой основы. Подготовленный материал покрывается черным глянцевым покрытием, которое полностью исключает желтизну зеркального слоя. Сушку нанесенных лаков осуществляют в температурном режиме 20−25 градусов Цельсия без использования дополнительных сушильных приборов. Для высушивания заготовку оставляют на 8 часов. Если речь идёт о сушке в окрасочно-сушильной среде с температурным режимом 60 градусов, то там достаточно 45 минут просушивания.
Следующий этап заключается в сушке.
Затем происходит травление поверхности заготовки для улучшения адгезии серебра, а также очистка материала с помощью дистиллированной воды.
Дальше выполняют сенсибилизацию или специальную обработку поверхностного слоя с помощью активатора. Таким образом поверхность покрывается защитной пленкой.
На следующем этапе осуществляют металлизацию с помощью серебра.
Затем на заготовку наносят защитный лак, который надёжно защищает обработанную поверхность от потускнения и потери эксплуатационных свойств из-за длительного использования и агрессивных воздействий.

Подготовка к хромированию металла

Подготовительный этап заключается в выполнении нескольких обязательных действий:

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

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

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

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

При использовании терморежима необходимо придерживаться одних и тех же температурных показателей на протяжении всего мероприятия. Любые отклонения от установленного стандарта могут привести к ухудшению адгезионных свойств покрытия, в результате чего гальваника потеряет правильную структуру, а на поверхностном слое появятся различные дефекты, такие как разводы, наросты и сталактиты.

Продолжительность гальванической обработки определяется требуемой толщиной хромированного слоя.

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

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

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

Подвиды хромирования

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

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

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

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

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

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

способы и выбор помещения, инструменты и материалы, ход действий и появление дефектов

Научившись самостоятельному хромированию, можно не только сделать свой автомобиль или мотоцикл более презентабельным, но и изготовить стильные вещицы — дверные ручки, крепежи для карнизов, подставки, кашпо и бра, которые послужат превосходными элементами для украшения интерьера жилища.

Способы хромирования

Процесс гальванизации основывается на нанесении на поверхность детали слоя металла с помощью электролита. При этом могут преследоваться сразу две цели — защита и декорирование. Соответственно, хромирование предполагает, что на покрытие с помощью электротока будет осаждаться особый слой хрома.

Данный процесс может осуществляться несколькими способами:

Химическая металлизация с применением ванны со специальным раствором. Это общедоступная технология для домашнего применения, однако она позволяет обрабатывать лишь детали небольших размеров.
Напыление с помощью специальной кисти. Этот способ не имеет никаких ограничений по размерам обрабатываемых поверхностей. Он также отлично подходит для хромирования элементов, которые невозможно снять. При работе мастер может регулировать толщину хромированного покрытия и контролировать уровень качества напыления. Однако эта процедура является крайне трудоемкой, потому что по одному и тому же месту следует проводить около десяти-двадцати раз.

Выбор помещения

Осуществлять хромирование следует в хорошо вентилируемом нежилом помещении. Идеальный вариант — автомобильный гараж. Летом можно работать и прямо на улице под брезентовым навесом. Такие меры носят обязательный характер, иначе здоровью исполнителя может угрожать опасность из-за токсичных и ядовитых испарений вещества.

Инструменты и материалы

Для домашнего хромирования с помощью ванны следует подготовить следующие инструменты и материалы:

Сосуд из стекла необходимых габаритов;
Неметаллическая ванночка с чистой водой;
ТЭН;
Коробка с термоизоляцией;
Анод стержневого или пластинчатого типа из свинца или сплава;
Катод;
Стойкий к кислотной среде термометр;
Кронштейн, с помощью которого деталь будет удерживаться в подвешенном положении;
Фанерная или деревянная крышка для сосуда;
Источник электропитания.

Средства защиты

Необходимо обзавестись и защитными средствами — плотные резиновые перчатки и качественный респиратор. Одежду можно укрыть фартуком из прорезиненого материала.

Ход действий

Чтобы сделать хромирование в домашних условиях с помощью специальной гальванической кисточки, можно воспользоваться следующей схемой действий:

Ворсинки плотно обматывают свинцовым проводом.
Обмотанную щетину помещают в прозрачный цилиндр (желательно из оргстекла). Сверху емкость прикрывается крышкой, оснащенной отверстием для заливки и контактом из металла. К этому контакту напаивается один из концов сделанной свинцовой обмотки.
В пенопластиковой мембране, расположенной выше щетины, нужно проделать небольшие сквозные отверстия.
В качестве выпрямителя используется 12-ватный трансформатор. Плюс подается к контакту, который прикреплен к крышке, минус фиксируется на обрабатываемом элементе.
Электролит, находящийся в цилиндре, проникает на щетину через сделанные в мембране отверстия.

При использовании любого способа пригодится компрессор или хороший пылесос для удаления пыли.

Приготовление электролита

Для расчета объема ингредиентов электролита следует придерживаться следующих соотношений, измеряемых в граммах, на один литр чистой воды:

Ангидрид хрома — 250 гр;
Серная кислота — 2,5 гр.

Сосуд из стекла наполняют наполовину отстоявшейся и прокипяченной водой, температура которой должна быть примерно 60 градусов. Затем в емкость помещают хромовый ангидрид. Раствор мешают до растворения вещества, после чего аккуратно наливают в него серную кислоту.

Затем состав нужно выдержать под током в течение трех с половиной часов. Если расчеты произведены верно, то электролит станет темно-коричневым. Обесточив состав, его нужно оставить на одни сутки в каком-нибудь прохладном и темном месте.

Подготовка детали

Перед тем как делать хромирование своими руками в домашних условиях, ее нужно подготовить. С поверхностей, которые подлежат обработке, следует предварительно удалить ржавчину, лак, грязь и краску. После завершения зачистки можно приступать к обезжириванию.

Эксперты обращают внимание на то, что бензин и уайт-спирит нежелательно применять для этой цели, потому что эти составы негативно скажутся на обработке. Лучше использовать специальную смесь на основе едкого натра, кальцинированной соды и силикатного клея. Раствор нужно нагреть до 90 градусов Цельсия и опустить в него деталь примерно на полчаса. Если элемент обладает сложной конфигурацией, то можно увеличить время выдержки.

Причины появления дефектов

Хромирование — это довольно трудоемкий процесс для самостоятельного выполнения, потому идеальный результат получается не во всех случаях. Для того чтобы предотвратить ошибки перед, тем как хромировать металл в домашних условиях, следует узнать о причинах, которые могут обуславливать дефекты.

К ним относятся:

Недостаточный или чрезмерный нагрев электролита может привести к неравномерному блеску обработанной поверхности. Если же блеска нет вообще, то причина, возможно, в неверно рассчитанной концентрации ангидрида.

Если покрытие получилось недостаточно равномерным, то при работе на заготовку подавался слишком сильный ток. Если покрытие очень мягкое, то электролит нагревался слишком сильно.

На эти факторы нужно обратить внимание, чтобы предотвратить возникновение дефектов при хромировании. Лишь в этом случае хромирование деталей своими руками пройдет без проблем.

Как сделать хромирование деталей из алюминия в домашних условиях — хромируем металл без проблем своими руками, покрытие хромом, хромировка по технологии

12Ноя

Содержание статьи

Зачем нужна
Технологии хромирования в домашних условиях
Способы
Плотность водного раствора хромового ангидрида – таблица
Как готовить электролит
Как захромировать деталь в домашних условиях: начните с очистки
Особенности технологии
Нюансы, с которыми можно столкнуться после процедуры
Возможные дефекты и их причины при хромировке деталей в домашних условиях
Как сделать хромированную деталь: что нужно учесть
Итоги

Покрытие хромом не только защищает металл от некоторых химических и физических влияний, но и придает ему эстетический вид. Это тем более актуально, что можно самостоятельно произвести процедуру. В статье расскажем, как сделать хромирование деталей в домашних условиях своими руками без проблем.

Зачем нужна

Способ часто применяют автолюбители для увеличения срока эксплуатации автомобиля. Второе применение – интерьерное. Некоторым поверхностям и элементам квартиры или дома можно придать декоративный блеск. Задачи и функции процесса:

Защита от резких температурных перепадов и окисления, путем повышения устойчивости к коррозии.
Эстетичность – внешний слой даже старого металлического элемента приобретает блеск.
Увеличение длительности эксплуатационного периода, чтобы поверхность дольше сопротивлялась истиранию.
Отражение. Отличный вариант, чтобы машина в темное время суток была заметнее на дороге.

Технологии хромирования в домашних условиях

Можно заказать услуги опытных компаний, которые проводят процедуру, или же заняться самостоятельно, но в любом случае смысл операции – очищение поверхности с последующей обработкой током и реагентами. Здесь работают химические законы катализации и окисления, поэтому нужно немного познакомиться с этой наукой. Ниже мы подробнее расскажем о процессах.

Способы

Есть только три способа, как провести процесс. На заводах применяются специальные станки, но их работу мы рассматривать не станем, так как дома применить их невозможно.

Гальванический метод. Заключается в растворении хрома в электролите с последующей осадкой атомов на плоскость. Для этого требуется мощный разряд тока.
Каталитический. Работа будет происходить с токсинами, поэтому нужна защита. Химический процесс происходит при взаимодействии реагентов с последующим выделением необходимого вещества из солевого состава. При этом первичное покрытие нуждается в дальнейшей полировке.
Диффузионный. Это фактически покраска специальной гальванической краской. Очень удобно применять самостоятельно, когда нужно обработать небольшой элемент.

Чтобы понять, как хромируют металл детали не зависимости от выбранного метода потребуется учесть ряд тонкостей. Перечислим каждую из них.

Подготовительные мероприятия

Связаны с выбором помещения и правильной химзащитой. Подробнее о рабочем месте скажем ниже, но сразу предупредим, что процедура не подходит для владельцев квартир, так как вы можете отравить себя и домочадцев испарениями. Также в подготовку входит очистка, покупка оборудования, необходимого набора химических элементов.

Что предусмотреть

Заранее подумайте о:

хорошей вентиляции – используйте вытяжку. Если её нет, откройте окна и сделайте мощный сквозняк. Важно, чтобы на рабочее место не оседала пыль;
респираторе для защиты дыхательных путей, резиновых перчатках, старой, но прочной и полностью закрывающей тело одежде и обуви;
способе утилизации отходов.

В чем производить хромирование алюминия или других материалов в домашних условиях

Вам понадобится емкость, которая вмещает всю вещь. При этом стенки сосуда не должны вступать в химическую реакцию или препятствовать ей. Для небольшого элемента прекрасно подойдет стеклянная банка. Ее нужно поставить в другую емкость, чтобы получились двойные стенки. Между ними потребуется засыпать песок или проложить минеральную вату – так вы добьетесь эффекта термоса. Для нагрева можно применять обычный ТЭН. Также необходимо оснастить всю систему измерителем температуры. Крышку закрывайте достаточно герметично. Последнее, что понадобится – это два электрода. Плюс будет помещен в жидкость, а минус закрепляется на заготовке.

Источник питания

Ток должен быть постоянный, а не переменный, с возможностью регулировать его силу, поэтому потребуется реостат. Провода следует брать с сечением не менее 2,5 квадратных миллиметров. Расчет диаметра кабеля следует проводить по максимальному значению проводимого электрического заряда. Еще одна особенность актуальна только при наличии терморегулятора вместо градусника. Если вы автоматизируете процесс, то потребуется отдельная электросхема для него.

Плотность водного раствора хромового ангидрида – таблица

p, г/см3	oBe	CrO2, г/л	p, г/см3	oBe	CrO2, г/л	p, г/см3	oBe	CrO2, г/л
1,03	4,0	43	1,13	16,5	185	1,25	29	360
1,04	5,5	57	1,14	18,0	200	1,26	30	375
1,05	7,0	71	1,15	1,19	215	1,27	31	390
1,06	8,0	85	1,16	20,0	220	1,28	31,5	406
1,07	9,5	100	1,17	21,0	243	1,29	32,5	422
1,08	10,5	114	1,20	24,0	288	1,30	33,5	438
1,09	12,0	129	1,21	25,	301	1,31	34,5	453
1,10	13,0	143	1,22	26,0	316	1,32	35,0	468
1,11	14,5	157	1,23	27,0	330	1,33	36,0	484
1,12	15,5	171	1,24	28,0	345	1,34	39,0	500

Как готовить электролит

Чтобы дать вам понять, как мы хромируем металл в домашних условиях, предложим несколько рекомендаций по приготовлению электролита. Для расчета количества вещества на литр сверяйтесь с данными из таблицы выше.

Состав

Растворите в одном литре чистой воды (желательно использовать дистиллированную в бутылках или обычную водопроводную, но после фильтрации и заморозки) 250 г CrO3 – хромового ангидрида. Затем следует добавить 2,5 грамма h3SO4 – это серная кислота, она должна быть концентрированной (расчет для плотности 1,84). Купить все это можно в специализированных магазинах.

Методика приготовления

Инструкция для изготовления электролита:

Подогрейте воду до 60 градусов, заполните ей 1/2 емкости.
Добавьте CrO3, разведите полностью.
Долейте оставшуюся подогретую жидкость.
Засыпьте серную кислоту, перемешайте.
В течение 3,5 часов пропускайте ток. Его сила рассчитывается из формулы – 6,5 ампер на один литр. После этого электролит приобретет коричневый цвет.
Поместите резервуар в прохладное темное место на сутки.

Подготовка детали

Производится в два этапа. Предварительно возьмите заранее приготовленный раствор, повторно нагрейте его до 60 градусов, а затем оставьте на три часа. За этот период как раз можно произвести очищение и обезжиривание.

Как захромировать деталь в домашних условиях: начните с очистки

На поверхности не должно остаться ничего лишнего, а именно:

грязь, пыль убираем с помощью воды с моющим средством;
лакокрасочное покрытие снимаем с помощью наждачной бумаги или растворителя;
бензином можно убрать масляные пятна, остатки смазки;
все очаги ржавчины также следует устранить.

Если все сделали правильно, получится чистая исходная заготовка. Если вы работали крупной наждачкой или металлической щеткой, то лучше пройтись шкуркой с мелкой фракцией абразивов, чтобы не осталось крупных царапин, дефектов, так как они могут некрасиво выделяться через хром.

Обезжиривание

Можно ограничиться бензином или растворителем, но если жирные пятна все же остались, эффективнее всего замочить предмет на 20-60 минут. Состав жидкости:

1 л воды, нагретой до 80-90 градусов.
Гидроксид натрия – 150 г.
Клей «жидкое стекло» – 5 г.
Карбонат натрия (техническая сода) – 50 г.

Факторы хромирования

Постоянная температура электролита должна быть не менее 50 и не более 55 градусов. Сперва поместите вещь в емкость, а только затем подавайте электричество, чтобы металл нагрелся до температуры воды.

Подготовка изделия

Обстоятельства, в которых находится деталь, необходимо приблизить к стерильным. Обращаем внимание, что от чистоты и ровности верхнего слоя будет зависеть качество покрытия. Поэтому предусмотрите искусственную вентиляцию и чистое рабочее место.

Процесс покрытия хромом своими руками в домашних условиях

К изделию присоединяется катод. Лучше использовать зажимы типа «крокодилы». Их используют для зарядки аккумулятора автомобиля. Анод опускается в раствор. Напряжение подается в течение 20 минут и более – если поверхность простая, то этого достаточно, а если на ней много шероховатостей, углублений, углов, то можно продлить вплоть до часа. Не забудьте поддерживать герметичность, плотно прикрывайте крышку. После обработки вытащите заготовку щипцами, не прикасаясь к ней руками. Ополосните в чистой воде. После завершения процедуры заготовку оставьте сохнуть на 2,5-3 часа в чистом помещении с хорошей вентиляцией и плюсовой температурой воздуха.