Что такое хромирование металла: процесс и технология покрытия изделий хромом

• By: Семантика
• Без рубрики
• Comment: 0

1. Хромирование: что это такое?
2. Для чего нужно хромирование?
3. Технология хромирования деталей
4. Оборудование для хромирования поверхностей
5. Как покрыть металл хромом?
6. Подготовка детали
7. Как смешать электролит
8. Этапы хромирования: процесс пошагово
9. Причины возникновения дефектов
10. Опасность для здоровья

Есть множество способов защитить деталь от внешних воздействий, и сегодня мы хотим обратить внимание на один из них. Рассмотрим, что такое хромирование металла: как оно осуществляется, зачем вообще необходимо, какое оборудование для этого требуется и так далее. Постараемся подробно подойти к каждому ключевому вопросу, чтобы вы узнали все важные нюансы.

Сразу отметим, что претворить его в жизнь сегодня сравнительно просто, но только в том случае, если соблюдать два условия. Нужно использовать подходящие инструменты и строго придерживаться разработанной технологии. В таком случае и качество результата будет непросто удовлетворительным или приемлемым, а отличным – изделие приобретет именно те свойства, которых вы и рассчитывали добиться.

Хромирование: что это такое?

Представляет собой процесс нанесения защитного слоя на поверхность детали (определенной формы). Есть два классических метода его реализации:

• Диффузионный – заключается в насыщении начальных слоев заготовки атомами Cr воздействием тока; тем эффективнее, чем больше частиц проникает в кристаллическую решетку основного материала.

• Электролитический – сводится к катодному осаждению присадки под влиянием тока определенной силы.

Внимание, любой из этих способов допустимо претворять в жизнь только при условии того, что будет проведена предварительная очистка заготовки от грязи, пыли, налипших абразивных частиц. В противном случае точно не удастся добиться однородности созданного слоя.

В толщину покрытие металла хромом достигает 0,075-0,25 мм, то есть является сравнительно тонким и никак не утяжеляет предмет, что достаточно удобно. При этом оно прочное – с твердостью на уровне 66-70 HRC, правда, образуется с шероховатостями (которые тем заметнее, чем сложнее форма заготовки и чем больше дефектов у нее было изначально). А значит после осаждения не зря рекомендуется выполнять полировку, какие бы растворы ни применялись (а они могут быть с добавками сульфатов, ангидридов, хлоридов).

Прежде чем рассматривать, какого алгоритма действий придерживаться, давайте определимся, почему вообще стоит проводить данный вид работ.

Для чего нужно хромирование

Правильная реализация одной из выбранных технологий позволяет:

• Защитить металлические детали от разрушения под воздействием резких температурных перепадов, а также от тлетворного влияния ржавчины.

• Восстановить исходную геометрию, что даст возможность существенно продлить ресурс изделия (если глубина износа не превышает 1 мм).

• Улучшить отражающие характеристики, что актуально при производстве осветительных приборов, так как помогает повысить видимость знаков и/или элементов корпуса.

• Повысить износостойкость за счет снижения силы трения при физическом контакте или термическом расширении; в итоге опасные или однозначно негативные внешние воздействия не так влияют на основной материал заготовки.

Технология хромирования деталей

Сегодня выделяют 3 ее варианта:

• Гальванический метод (в среде из электролита) – под влиянием тока (при подаче нужного напряжения) атомы Cr равномерно оседают на проводящей поверхности; тем самым они образуют новый слой, причем стойкий как к механическим повреждениям, так и к различным агрессивным средам.

• Химический способ – сводится к восстановительной реакции Cr, протекающей (благодаря реагентам) в солевом растворе. Фосфор поможет устранить серый оттенок, смесь на основе меди, воды и серной кислоты надежно закроет те места, которые не нужно обрабатывать. Просто нанесите ее на те участки, где не должно быть покрытия. Использование средств индивидуальной защиты при этом обязательно.

• Декоративный – здесь особенность в том, что слой тончайший, для его нанесения применяется специальная кисть, и нужен он в первую очередь для красоты, хотя некоторую защиту от коррозии он тоже обеспечивает. Если в качестве присадки выбирается что-то драгоценное, метод также называют золочением или металлизацией серебром.

Это основные виды хромирования, наиболее удобные, востребованные, часто применяемые на практике. Которому их них отдать предпочтение? Это зависит от многих факторов, но чаще всего от того, какого результата необходимо достичь (что за толщины добиться), и насколько однородным должен быть новообразованный слой. Производительность труда тоже важна: чем объемнее и габаритнее заготовка, тем быстрее должен быть метод.

И самое главное: гальванический способ в России допустимо использовать только в промышленных условиях, и то заручившись рядом необходимых лицензий и разрешений, в противном случае последует наказание, вплоть до уголовного.

Оборудование для хромирования поверхностей

Если говорить о вариантах, которые реально реализовать дома (в гараже, личной мастерской), то вам понадобится:

• Ванна – любой достаточно вместительный резервуар, но обязательно химически стойкий и теплоизолированный (снаружи).

• Источник стабильной подпитки электродов – рассчитанный на подачу тока силой 50 А, оснащенный регулятором напряжения и обладающий мощностью не более 1 кВт.

• Термодатчик, заранее откалиброванный и фиксирующий измерения в диапазоне 0…+100 0С.

• Нагреватель, выполненный из материала, не боящегося кислых сред.

• Пластинка из свинца, которая послужит анодом; внимание, закрепить ее потребуется на некотором расстоянии от стенок емкости, чтобы подводить к ней провод было максимально безопасно.

Можно упростить себе задачу и купить заранее подготовленный химический набор, содержащий все необходимые реагенты и даже инструкцию по их использованию.

Как покрыть металл хромом

Для выполнения данной работы следует подобрать просторное и обязательно нежилое помещение. Также требуется заранее подготовить оборудование, средства индивидуальной защиты (респиратор, очки для глаз, плотную одежду), компоненты для приготовления смеси.

Раствор важно делать именно в пластиковой емкости, в противном случае стенки резервуара могут окислиться, что нарушит реакцию. Для катода подойдет олово или пластинка свинца. Ванну допустимо брать любой формы, хоть прямоугольную, хоть цилиндрическую – главное, чтобы она вмещала требуемый объем жидкости. Хотя излишки, в принципе, можно хранить в любой герметично закрывающейся канистре или бочке, только недолго.

Обратите внимание, хромирование деталей – это ответственный процесс, для успешного проведения которого (и получения результата должного качества) следует обеспечить:

• Постоянное и стабильное напряжение.

• Правильные пропорции электролита.

• Подходящий температурный режим (неустанно контролируйте его).

• Воздействие тока на изделие в течение заданного времени.

• Предварительную подготовку детали.

Только при соблюдении всех вышеперечисленных условий вы можете надеяться, что получите по-настоящему ровный слой достаточной толщины, обладающий всеми необходимыми защитными свойствами. Но пусть работа не кажется слишком сложной – немного практики, и вы сможете выполнять ее непросто самостоятельно, а безошибочно.

Отдельно скажем о том, что такое хромирование стали – это процесс, который в общем случае проходит следующим образом:

1. Активируете поверхность заготовки – погружаете ее на 5-20 минут в раствор HCl (чем она больше и сложнее ее форма, тем дольше должно быть время).

2. Промываете предмет, чтобы удалить с него остатки соляной кислоты.

3. Высушиваете и погружаете в емкость с электролитом.

4. Подключаете источник тока – плюсом к аноду, минусом – к обрабатываемому объекту.

5. Оставляете изделие на 3 часа (в среднем), после чего достаете из ванны и шлифуете.

Именно таким образом обрабатываются различные функциональные узлы автомобилей, например, колесные диски.

Подготовка детали

Если по всем правилам проводить покрытие сталей хромом, технология предусматривает:

• Предварительную очистку от загрязнений.

• Аккуратное снятие уже образовавшейся ржавчины с помощью наждачки.

• Удаление остатков масел и жирных пятен средствами бытовой химии.

В случае с любыми другими металлами предпринятые меры должны быть аналогичными.

Как смешать электролит

Необходимо сделать раствор, и в этом нет ничего сложного – просто возьмите ингредиенты в следующей пропорции:

• 150-250 г/л – ангидрида.

• 1,5-2,5 г/л – серной кислоты.

Только помните, что первый компонент очень токсичен (несет смертельную опасность), поэтому выполнять все операции необходимо в защитной одежде, очках, респираторе.

Чтобы впоследствии вам было, в чем осуществлять хроматирование стали (или другого металла), следует:

• Заполнить до половины стеклянную емкость водой, предварительно доведенной до температуры в 60 0С.

• Добавить ангидрид, объем которого должен соответствовать вышеприведенной пропорции, и аккуратно взбалтывать до тех пор, пока он не растворится полностью.

• Долить H2O вплоть до наполнения резервуара.

• Ввести сюда же серную кислоту, строго не превышая дозу, и осторожно перемешать.

Старайтесь приготовить ровно столько электролита, сколько требуется для проведения всех операций. Его остатки стоит как можно раньше утилизировать, ведь они содержат канцерогены, а значит, случайно попав в организм, способны спровоцировать кожные болезни или даже развитие опухоли. В течение какого-то короткого времени раствор разрешается хранить, но строго в герметичной таре, со стенками которой он точно не вступит в реакцию.

Этапы хромирования: процесс пошагово

Рассмотрим процедуру более подробно – итак, для нанесения покрытия нужно:

1. Подогреть токопроводящий раствор до температуры в +52 0С и дать ему немного настояться.

2. Подготовить ванну, то есть зафиксировать в ней анод, а потом закрепить изделие – так, чтобы оно было в равной степени удалено от всех стенок – и довести до тех же +52 0С.

3. Залить электролит в резервуар.

4. Подавать напряжение в течение 20-60 минут, в зависимости от формы и габаритных размеров заготовки, а также от объема емкости.

5. Вытянуть предмет, промыть его, хорошенько просушить – на чем-то чистом, и так, чтобы он точно не соприкасался с какими-либо посторонними объектами.

Чтобы обеспечить качественное нанесение хромового покрытия металла декоративным способом, необходимо соблюсти следующие условия:

1. Оснастить рабочее помещение хорошей системой вентиляции.

2. Подобрать подходящий инструмент – кисть с ворсом в 2,5 см, – сделать на нем обмотку из свинцовой проволоки и зафиксировать его в торце ванны.

3. Прикрепить анод напротив – с другой стороны резервуара.

4. Наполнить емкость электролитом.

5. Подключить источник питания (в роли которого отлично выступит понижающий трансформатор) – чтобы начать хромировать, его нужно подсоединить плюсом к установленному ранее диоду, минусом – к заготовке (которая в данном случае является катодом).

6. Нанести на изделие проводящий раствор, причем равномерно, обработав каждый нужный участок кистью по 15-20 раз.

7. Выключить подачу тока.

8. Достать предмет, аккуратно смахнуть с него остатки жидкости, просушить; случайно налипшие посторонние частицы допустимо удалить воздушным потоком от компрессора (главное, чтобы при этом не было контактов с какими-то посторонними объектами).

Причины возникновения дефектов

Практическое назначение хромирования – создать именно равномерное защитное покрытие, но достичь этого удается не всегда. Слой может получиться с шероховатостями, порами и другими недостатками. Почему? В силу одной, нескольких или всех из следующих причин:

• Правильная пропорция компонентов при приготовлении раствора не была соблюдена.

• Электрические параметры при подаче не соответствовали норме.

• Температурный режим был нарушен.

• Предварительная очистка заготовки выполнена некачественно.

• Изделие было изготовлено без травления, из материала, склонного к самопассивации.

Естественно, вероятность появления брака существенно выше при проведении операций дома, а не на производстве. Но в чем же он проявляется? Итак, если технология хромирования металла будет реализована неправильно, вы можете увидеть:

• Отсутствие блеска или присутствие буровато-коричневых пятен – возникает при превышении содержания ангидрида или при малом количестве серной кислоты в растворе.

• Неравномерность цвета – наблюдается при превышении рекомендованной силы тока или при нарушении терморежима.

• Образование наружных раковин – обычно они появляются из плохой предварительной очистки (полировки) заготовки.

• Слой толще на одних участках и тоньше на других – значит напряжение было чересчур высоким.

• Покрытие недостаточно прочное, проминается при физическом воздействии – в процессе хромирования деталь не прогрели до необходимой температуры.

• Есть трещины – наверняка применялся электролит, в котором железа сверх нормы (она составляет 0,15 кг/л).

• В некоторых точках осаждение вообще не произошло – это свидетельствует о том, что в проводящем растворе присутствуют нитраты.

• Отслаивание – наблюдается, если напряжение при подаче колебалось, что привело к понижению рабочей температуры.

Естественно, дефектов может быть сразу несколько, но даже один из них убедительно говорит о наличии проблемы, и о том, что процедуру нужно повторить, и на сей раз правильно.

Опасность для здоровья

Да, хромированный металл – это материал, защищенный от коррозии, но наносить столь полезное покрытие необходимо с величайшей осторожностью. Потому что один из двух главных компонентов электролита, а именно ангидрид (CrO3) очень токсичен. Как в виде кристаллов, так и растворенный в воде и образующий кислоты, он является источником канцерогенов.

Соли и оксиды Cr малолетучи, но это не должно успокаивать, так как в результате нагрева (под воздействием электролита) они могут испаряться, примешиваться к водным парам и после оседать на коже.

Именно поэтому так важно работать в очках, респираторе, перчатках и спецодежде – чтобы вредные вещества попадали на ткань. Помните, если столь вредное вещество впитается сквозь поры, попадет в организм через слизистые оболочки или каким-то другим путем, это чревато развитием серьезнейших заболеваний, вплоть до опухолей. Поэтому соблюдать технику безопасности необходимо просто неукоснительно.

Мы поэтапно рассмотрели, как происходит хромирование деталей, как к нему подготовиться, о чем нужно помнить при проведении процесса. Теперь, когда вы понимаете все риски химического осаждения в домашних условиях, мы призываем подойти к процедуре с максимальной ответственностью и осторожностью.Компания «Рокта» может вам помочь – мы занимаемся продажей ленточнопильных станков, чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по контактным телефонам, указанным на странице.