Как происходит хромирование деталей

Хромирование деталей

  • Процесс
    • Хромирование деталей
    • Составы
  • Виды
  • Хромирование дома
    • Видео хромирования

В качестве декоративной отделки отдельных деталей сегодня используется большое количество веществ. Немалое количество из них сделано на основе хрома.

Процесс хромирования

Хромирование представляет собой процесс насыщения поверхностей из металлических материалов хромом. Также данный процесс может означать образование на поверхности отдельных деталей, сделанных из металлов, хромированного осадка, который необходим для декоративной цели. На поверхность металлов хром осаживается под воздействием электрического тока.

Важно: Использование процесса хромирования необходимо не только для того, чтобы сделать поверхность отдельных деталей более привлекательной с эстетической точки зрения, но и для того, чтобы защитить металлы от образования коррозии.

Благодаря хромирования на поверхности образуется тонкий слой защитного вещества, которое делает структуру металла более прочной. Именно поэтому хромированные детали могут прослужить долгие годы. Декоративное хромирование способно продержаться длительное время.

Процесс хромирования деталей

Процесс хромирования является достаточно время затратным Ведь необходимо все делать аккуратно.

Весь процесс можно разделить на несколько этапов, которые заключаются в:

На данном этапе хромирования осуществляется удаление сильный загрязнений с поверхности металлов, что слой хрома лег ровно и аккуратно.

  • Тонкой очистке.

Данный шаг предполагает удаление оставшихся следов загрязнений, чтобы они не мешали проведению дальнейших работ.

  • Предварительной подготовке.

В зависимости от материала, на который будет наноситься состав хрома, зависит то, какие меры следует предпринимать для того, чтобы подготовить его для проведения дальнейших работ.

  • Помещении в ванну с подготовленным раствором.

На данном этапе хромирования металлические изделия помещаются в ванну с подготовленных составом, состоящим из хрома и других вспомогательных элементов. Здесь осуществляется температурное выравнивание.

  • Подключении тока.

Этот шаг заключается в том, чтобы подключить к раствору с материалом для хромирования ток определенной силы. Обработка током происходит для образования на поверхности металла слоя хрома определенной толщины.

Во время хромирования выделяется большое количество токсичных веществ, которые могут навредить здоровью человека.

Внимание: Сегодня имеется большое количество стран в мире, в которых данный процесс хромирования находится под тщательным контролем.

Составы для хромирования

Для хромирования используются следующие виды растворов:

  • Раствор шестивалентного хрома. Его главным компонентом является хромовый ангидрид.
  • Раствор трехвалентного хрома. В него главным образом входит сульфат хрома или хлорид хрома. Такой раствор применяется достаточно редко. Такая ситуация складывается по причине того, что есть некоторые ограничения на толщину покрытия, его оттенок и насыщенность цвета.

Таблица 1. Составы электролитов для хромирования.

Компоненты Составы электролита, г/л
Разбавленного Универсального Концентрированного
хромовый ангидрид 150 250 350
серная кислота 1,5 2,5 3,5
катодная плотность тока, А/дм2 45–100 15–60 10–30
температура раствора, °С 55–60 45–55 35–45

Таблица 2. Состав хромирующих смесей для стали.

Материал Состав хромирующей смеси (массовая доля, %) Температура хромирования, °С Выдержка, ч Глубина хромированного слоя, мм
Среднеуглеродистая легированная теплостойкая. сталь (пружины, лабиринтные уплотнения) 60 % металлического хрома,

Виды хромирования

В современном мире представлено большое количество разновидностей хромирования.

Выделяются следующие виды данного процесса:

  • Гальваническое хромирование

Данный способ хромирования представляет собой метод нанесения на поверхность металлов или пластмассовых материалов специального покрытия методом использования электрического тока. Благодаря этому достигает оснащение обрабатываемого материала уникальных свойств. Они заключаются в: утолщении поверхности, устойчивости к образованию ржавчины, в приобретении привлекательного внешнего вида. Во время использования гальванического хромирования используется трехслойное нанесение металлического вещества. Из-за того, что хром вступает в реакцию с другими металлами, он оседает на поверхности и придает ей блеск.

  • Химическое хромирование.

При использовании данного метода хромирования не применяется электрический ток. Весь процесс основан на реакции, которая проявляется между реагентами. При этом очень важно перед обработкой отдельных деталей методом покрытия хромированным составом нанести тонкий слой меди. Для этой цели используется смесь из: сернокислой меди, концентрированной серной кислоты, дистиллированной воды. Для хромирования используется следующий состав: фтористый хром, гипофосфат натрия, охлажденная уксусная кислота, раствор едкого натрия, лимоннокислый натрий, дистиллированная вода.

  • Хромирование золочение.

Данный вид хромирования подразумевает нанесение на поверхность металлов тонкого слоя золотого металла. Делается это не только для достижения наилучшего декоративного эффекта, но и для защиты материала от появления коррозии. Золочение делает материал более плотным и износостойким.

Хромирование в домашних условиях

В современном мире встречается немалое количество людей, которые осуществляют домашнее хромирование. Благодаря этому можно значительно сэкономить на обработке хромом отдельных металлических или пластмассовых деталей.

Важно: Процесс гальванического хромирования недоступен в нашей стране для домашнего использования. Его использование является уголовно наказуемым.

С теоретической точки зрения можно произвести хромирование дома, но для этого придется приложиться большое количество усилий. Для этой цели необходимо приобрести большое количество ванн и растворов для проведения процесса. На это уйдет масса времени и средств. Не рекомендуется проводить процедуру хромирования в домашних условиях путем обработки растворов и материалов электрическим током, потому что при этом выделяются токсины, способные нанести вред окружающей среде.

В домашних условиях можно воспользоваться химическим видом хромирования. При этом очень важно изготовить раствор меди хрома. Только после этого можно приступать к обработке металлических и неметаллических изделий.

Во время проведения процедуры хромирования необходимо позаботиться о технике безопасности, как и в промышленных условиях.

Хромирование в домашних условиях видео

Статьи по теме

Металлизированная краска

Настоящего золота или серебра в современных металлических печатных красках, конечно же, нет. Но они очень удачно имитируют благородные металлы, так как на треть состоят из металлических пигментов серебристого или золотистого цвета.

Цинкование металла

Для защиты от коррозии сегодня создано большое количество методов. Они направлены на то, чтобы с помощью специальных растворов или веществ на поверхности металлических изделий появлялась тонкая защитная пленка, которая препятствует попаданию на металл кислорода и продуктов, имеющихся в агрессивной среде.

Грунтовка по металлу

В современно мире существует большое количество материалов, которые используются для защиты от появления коррозии. Она покрывают металлическую поверхность тонким слоем пленки, которая не дает железу и другими видам металлов окисляться.

Хромирование деталей – как происходит?

Хромирование деталей и валов на данный момент признается самым популярным способом нанесения на изделия гальванических покрытий.

1 Что собой представляет и зачем производится хромирование?

Под данным процессом понимают диффузионное насыщение хромом поверхностей разнообразных изделий из стали. Также химическим хромированием называют операцию осаждения хрома (требуемым слоем) из электролита на поверхность изделия.

Электрохимическое хромирование чаще всего используют для того, чтобы обрабатываемые поверхности внешне стали бы выглядеть более элегантно и привлекательно.

Как правило, такая методика предназначена для улучшения облика следующих деталей:

  • фурнитуры для мебели;
  • элементов домашних и офисных интерьеров;
  • дисков для автомобилей;
  • оригинальных сувениров;
  • элементов санитарно-технического оборудования.

Но не стоит думать, что рассматриваемый нами способ гальванического покрытия предназначен исключительно для «облагораживания» деталей. Слой хрома, кроме того, великолепно защищает поверхности от налипания на них разных материалов (пыли, частичек грязи), от преждевременного износа и ржавления.

Хромовые покрытия характеризуются такими свойствами:

  • замечательной химической стойкостью;
  • показателем микротвердости по HV-шкале от 950 до 1100 единиц;
  • высокой пористостью, износо- и жаростойкостью;
  • малым коэффициентом трения;
  • большой разброс толщины покрытия (от 5 до 300 и более микрометров).

Весь комплекс озвученных характеристик и обуславливает популярность данного гальванического покрытия, а также широкую сферу применения хромирования, которое широко используется:

  • в порошковой металлургии;
  • при производстве изделий из резины и пластмассы (хромируются пресс-формы для таких изделий);
  • при изготовлении отражателей;
  • для увеличения износостойкости и показателей твердости разнообразного режущего и специального мерительного инструмента;
  • в автомобилестроении (покрытие кузова для придания транспортному средству «особого» вида и отдельных узлов ТС);
  • при выпуске технических механизмов и деталей, которые постоянно трутся между собой и быстро выходят из строя, если на них не наносить специальной защиты.

Перечислять все области человеческой деятельности, где сейчас используется описываемая гальваническая процедура, поверьте, можно достаточно долго.

2 Процесс хромирования деталей – технология

Конкретные свойства изделий, подвергающихся хромированию, зависят от того, в каком именно режиме наносится гальваническое покрытие. При этом различают три варианта гальванопокрытий:

  • «Твердый хром». Хромирование осуществляется при токе высокой плотности (более 100 А/дм2) и температуре не более 40 °С. После процедуры детали становятся хрупкими и при этом твердыми.
  • «Блестящий хром». Операция производится при токе от 30 до 100 А/дм2 и температуре в пределах от 45 до 60 °С. Изделие после нее получает по-настоящему уникальную износостойкость и очень высокую твердость, а также имеет шикарный зеркальный блеск.
  • «Молочный хром». Плотность тока в данном случае минимальна (не более 25 А/дм2). Детали после подобной гальванообработки не могут похвастаться большой твердостью, так как само покрытие представляет собой беспористую и очень эластичную массу.

В большинстве случаев хромирование выполняется по технологии, предусматривающей использование трех- или шестивалентного хрома. В первом случае главным компонентом покрытия является хромовый ангидрид, во втором – хлорид либо сульфат хрома. Ванна с 6-валентным хромом имеет обычно далее указанное содержание:

  • серная кислота – от 2,25 до 3 грамм/литр;
  • ангидрид – от 225 до 300 грамм/литр;
  • свинец (выполняет функцию анода) с сурьмой или оловом в количестве 4–6 процентов.

Как видим, соотношение серной кислоты и ангидрида должно быть 1 к 100. Это имеет огромное значение, так как в тех случаях, когда такая пропорция не выдерживается, процедура не приводит к ожидаемым результатам. Вместо красивого покрытия получается плохо обработанная деталь, на которой явно будут заметны отслаивания защитно-декоративного покрытия, матовость, разнообразные пятна. Доказано, что при снижении указанного соотношения вполовину (1 к 50) наблюдается существенное уменьшение кроющей и рассеивающей способности покрытия.

Также следует выдерживать заданную плотность тока в ванне для хромирования (не более 310 кА/дм2), а также ее температуру (не более 60 и не менее 45 градусов). Если плотность увеличивается, на углах и торцах обрабатываемых изделий формируются различные по форме и малопривлекательные дендриты.

Согласно технологии хромирования, принятой в наши дни, аноды для ванны следует использовать исключительно из чистого свинца с минимальным количеством сурьмы (до шести процентов). Востребованными сейчас являются и аноды, сделанные из титана, обработанного платиной. Аноды растворимого вида использовать не рекомендуется. Лучше делать их из листов либо стержней сечением до полутора сантиметров.

Так как на анодах из свинца при хромировании образуется хромовокислый налет, их требуется чистить металлической щеткой. Если используется платинированный титан, подобную очистку выполнять не требуется. Также рекомендуется убирать из ванны аноды и держать их в воде в тех случаях, когда хромирование не планируется выполнять на протяжении нескольких дней.

3 Восстановление деталей хромированием – некоторые нюансы процесса

В тех случаях, когда при помощи гальванического покрытия необходимо выполнить восстановление либо ремонт каких-либо изделий (например, из углеродистой стали), применяется одна из двух методик, предполагающих получение «блестящего» либо «молочного» хрома. Причем «молочное» покрытие обычно придают тем конструкциям, которые функционируют в условиях трения при циклической нагрузке и сравнительно больших удельных давлениях. А вот «блестящий хром» используется чаще тогда, когда изделия работают в более щадящих по нагрузке и давлению условиях.

Если восстанавливаются детали из металлов, которые относят к группе самопассивирующихся (это может быть титан либо алюминий), их поверхность нужно протравить, чтобы очистить их и обеспечить высокое качество хромирования. Также на подобные металлы гальваническое покрытие нередко наносится по подслою никеля или меди.

Стоит знать, что при использовании никелевого подслоя появляется риск того, что он будет корродировать за счет создания гальванической пары с хромом. В этом случае профессионалы советуют насыщать под вакуумом либо при высокой температуре (до 200 градусов Цельсия) поверхность пленки специальными маслами и лаками.

Еще одна рекомендация. Для улучшения слоя хрома на восстанавливаемых изделиях, который является достаточно-таки хрупким, допускается выдержка данного слоя при температуре около +200 °С на протяжении нескольких часов.

И никогда не забывайте о том, что технология хромирования обуславливает необходимость выполнения ряда предварительных операций:

  • полирование или шлифование металла;
  • удаление жира и грязи с поверхности детали;
  • промывка обрабатываемого изделия в воде (подходит обычная жидкость из-под крана);
  • декапирование.

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.

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:

  • поршни;
  • компрессионные кольца;
  • ролики;
  • оси.

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.

Хромирование – декоративное покрытие металла хромом: технология, виды

Под термином «хромирование» может пониматься как диффузионное насыщение поверхности обрабатываемого изделия слоем хрома, так и нанесение хрома по гальванической технологии. Существует также более общий термин – «металлизация». Под ним подразумевается нанесение на обрабатываемую поверхность слоя металла, в роли которого может выступать в том числе и хром.

Истинные фанаты хромирования не прочь покрыть хромом все, что только можно

Среди гальванических методов нанесения металла покрытие хромом является наиболее популярным. Именно поэтому термин «металлизация» часто используется в качестве синонима слова «хромирование».

Для чего нужен хромовый слой

Нанесение слоя хрома может выполняться для улучшения декоративных характеристик изделия из металла (декоративное хромирование), а также для защиты металлической детали от коррозии и придания ее поверхности большей твердости. Таким образом, за счет хромирования можно не только улучшить механические и декоративные характеристики изделия, но и значительно продлить срок его эксплуатации.

Множество разнообразных хромированных изделий можно встретить как в быту, так и в разных отраслях промышленности. Использование изделий из металла, на поверхность которых нанесен слой хрома, актуально в тех случаях, когда они будут эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия агрессивных сред и интенсивного трения.

Восстановление хромированного покрытия возвращает былой внешний вид и продлевает срок службы конструкции

В бытовых условиях наиболее активно используются следующие изделия с хромированным покрытием:

  • мебельная фурнитура;
  • элементы для оформления домашних и офисных интерьеров;
  • автомобильные диски и детали транспортного средства;
  • сувенирная продукция;
  • сантехническое оборудование.

В промышленности технология хромирования применяется в следующих целях:

  • при производстве изделий по порошковой технологии;
  • при изготовлении пресс-форм, используемых для изготовления изделий из резины и полимерных материалов;
  • при производстве отражателей различного назначения;
  • для повышения твердости поверхностного слоя и износостойкости режущего, а также специального измерительного инструмента;
  • для придания исключительных декоративных характеристик кузовным и другим деталям транспортных средств;
  • для обработки деталей, эксплуатируемых в условиях постоянного трения и негативного воздействия внешней среды (элементы парового оборудования и теплосетей, детали автомобильных двигателей и морских судов).

Промышленная гальваническая линия, предназначенная для нанесения твердого хрома на изделия из сталей и цветных металлов

Хромированные детали отличаются следующими характеристиками:

  • высокой устойчивостью к коррозии;
  • микротвердостью, показатели которой достигают значений 950–1100 единиц по шкале HV;
  • высокой пористостью покрытия, его износо- и жаростойкостью;
  • низким коэффициентом трения сформированного покрытия;
  • большим разбросом толщины хромового слоя (5–300 мкм и даже более).

Перечисленные характеристики, которых можно добиваться с помощью хромирования стали и других металлов, делает такую технологию настолько популярной. Перечислять все сферы, где активно используется процесс хромирования, можно достаточно долго.

Разновидности металлизации по способу взаимодействия металлизируемой поверхности с наносимым металлом (нажмите для увеличения)

Основные методы

На сегодняшний день выделяют следующие виды хромирования, каждый из которых отличается своими преимуществами и недостатками:

  • хромирование, выполняемое по гальванической технологии;
  • диффузионное хромирование, проводимое в герметичной емкости при высокой температуре;
  • вакуумное хромирование, требующее использования специальной камеры, в которой создается вакуум;
  • каталитическое хромирование, предполагающее, что на поверхность обрабатываемого изделия наносятся специальные жидкости без кислот;
  • химическое хромирование изделий из стали и других металлов, которое по технологии выполнения напоминает обычную покраску;
  • хромирование по гальванической технологии.

Гальваническое хромирование

Покрытия, получаемые в результате гальванического хромирования, могут быть нескольких типов.

Нанесение покрытий данного типа осуществляется при использовании тока, отличающегося высокой плотностью (более 100 А/дм 2 ). Температура электролитического раствора не должна превышать значения 40°. Слой хрома, нанесенный по данной технологии, делает поверхность изделия более твердой, но в то же время и более хрупкой.

Покрытия данного типа наносятся с использованием тока, плотность которого находится в интервале 30–100 А/дм 2 и в растворе с температурой в пределах 45–60°. Поверхностный слой металла, на который хромовое покрытие нанесено по данной технологии, приобретает исключительно высокую твердость и износостойкость, а также зеркальный блеск.

Для получения хромированных покрытий данного типа используется ток минимальной плотности (до 25 А/дм 2 ). Данный метод хромирования деталей не позволяет получать на них покрытия высокой твердости. Слой хрома, наносимый на поверхность изделия в таких случаях, напоминает очень эластичную массу, в структуре которой практически отсутствуют поры.

Для выполнения такого хромирования необходим трех- или шестивалентный хром. При хромировании металла с применением трехвалентного хрома в качестве основного компонента электролитического раствора используется хромовый ангидрид. При применении шестивалентного хрома в роли такого элемента выступает хлорид или сульфат хрома.

Составы электролитов для хромирования

Растворы, выполненные на основе шестивалентного хрома, содержат в своем составе следующие компоненты:

  1. серную кислоту – 2,25–3 г/л;
  2. хромовый ангидрид – 225–300 г/л;
  3. свинец, который обычно входит в состав анода в сочетании с сурьмой или оловом, – 4–6%.

Большое значение для качества наносимого хромированного покрытия имеет пропорция серной кислоты и хромового ангидрида в используемом электролитическом растворе. Как правило, такое соотношение стараются выдерживать в пределах 1:100. Если оно будет меньше, то поверхность хромируемой детали не будет отличаться высоким качеством, на ней могут возникать отслоения, матовость и различные пятна. Например, если для хромирования используется электролитический раствор, в котором серная кислота и хромовый ангидрид содержатся в соотношении 1:50, то хромовое покрытие не получит достаточно высокой кроющей и рассеивающей способности.

Режимы хромирования и материалы для анодов

Важными параметрами при нанесении хромированного покрытия также являются плотность электрического тока (не выше 310 кА/дм 2 ) и температура электролитического раствора (45–60°). Если увеличить плотность тока, то на угловых и торцевых элементах хромируемой детали могут формироваться дендриты, которые значительно ухудшают декоративные характеристики изделия.

Кроме свинцовых анодов, химический состав которых дополнен сурьмой (не более 6%), для выполнения хромирования сегодня используются аноды из титана, покрытого платиновым слоем. При проведении хромирования желательно не применять растворимые аноды: для изготовления таких элементов лучше использовать листы или стержни из металла, сечение которых составляет порядка 1,5 см.

Для погружения изделий в ванну используются специальные контактные приспособления

Аноды для хромирования, изготовленные из свинца, необходимо регулярно чистить при помощи металлической щетки, так как на их поверхности постоянно образуется хромовокислый налет. В том случае, если для нанесения хрома используются титановые аноды, покрытые слоем платины, такую чистку выполнять не потребуется. Если аноды, при помощи которых осуществляется хромирование изделий из стали и других металлов, не применяются в течение нескольких дней, их необходимо извлечь из электролитического раствора и держать все это время в воде.

Как подготовить изделие

Технология декоративного хромирования (как и нанесение слоя хрома в защитных целях) предусматривает тщательную подготовку изделия. Такая подготовка заключается в выполнении таких процедур, как:

  • шлифовка обрабатываемой поверхности, а также ее тщательная полировка;
  • промывка изделия и протирание его мягкой тканью;
  • изолирование тех участков поверхности, где хромировка не требуется;
  • обезжиривание хромируемой детали;
  • декапирование изделия, которое позволяет улучшить адгезию наносимого хромового слоя с основным металлом;
  • размещение изделия в электролитическом растворе при помощи специального кронштейна.

Шлифовка изделия перед хромированием

В отдельных случаях технология декоративного хромирования предусматривает предварительное травление обрабатываемой поверхности и нанесение на нее слоя другого металла (меди или никеля), что способствует увеличению прочности хромового покрытия.

Как проводят процедуру хромирования

Сама технология декоративного хромирования заключается в следующем.

  • Изделие после предварительной подготовки помещается в емкость с электролитическим раствором, в которой уже находится анод.
  • Раствор, в который погружают изделие, должен быть предварительно нагрет до требуемой рабочей температуры. Следует иметь виду, что рабочая температура электролитического раствора должна поддерживаться на протяжении всего процесса хромирования. Это необходимо для того, чтобы обеспечить хорошую адгезию наносимого слоя, а также его однородность по структуре и толщине.
  • В зависимости от того, какой толщины должен быть хромированный слой, определяют время нахождения изделия в электролитическом растворе.

Рекомендуемые режимы сушки хромированных изделий

Технология декоративного хромирования предусматривает также выполнение термообработки детали (этот этап нужен для того, чтобы хромовое покрытие было более твердым и прочным). Изделие, на поверхность которого уже нанесен слой хрома, выдерживают в течение нескольких часов в нагревательной печи при температуре порядка 200°.

На видео ниже подробно показан процесс гальванического хромирования с комментариями в виде субтитров.

Химический способ

В настоящее время активно применяется технология декоративного хромирования, не предполагающая использования электролитического раствора. Таким способом, суть которого заключается в том, что хром из рабочего раствора осаждается на поверхности обрабатываемого изделия, выполняется хромирование алюминия и других металлов, а также деталей из полимерных материалов.

Рабочий раствор, используемый для выполнения такого хромирования, готовится на основе хромосодержащего реагента, дистиллированной воды и гипофосфита натрия. В процессе хромирования, которому подвергается алюминиевый или любой другой сплав, гипофосфит натрия восстанавливает хром из его солей, и металл оседает тонким слоем на поверхности обрабатываемого изделия. За счет того, что в используемых для выполнения такого хромирования химических реагентах содержится фосфор, готовый хромовый слой, частично насыщаемый данным элементом, отличается достаточно высокой прочностью.

Составы растворов для химического хромирования

Химический способ нанесения хромового покрытия отличается не только простотой реализации, но и большей экологической безопасностью, если сравнивать его с другими технологиями хромирования. Такой способ, при помощи которого можно хромировать алюминий, сталь и даже полимерные материалы, используют даже в домашних условиях.

Выполняя хромирование деталей автомобиля или других изделий по химической технологии, следует иметь в виду, что готовое покрытие получается матовым и отличается непривлекательным сероватым оттенком. Чтобы придать такому покрытию характерный хромовый блеск, необходимо провести финишную полировку.

При помощи технологии хромирования изделиям из различных металлов и полимерных материалов можно придавать не только защитные свойства, но и исключительные декоративные характеристики. Например, возможно нанесение на различные детали черного хрома, покрытие из которого делает их внешний вид эффектным и презентабельным.

Особенности хромирования

Показатели процесса и качества покрытия при хромировании в значительно большей степени зависят от режима хромирования (плотности тока и температуры электролита), чем при других гальванических процессах покрытия металлом. (подробнее в статье Хромирование)

Рассеивающая и кроющая способности электролитов для хромирования в отличие от других гальванических процессов низки, что заставляет применять при хромировании особые приемы для повышения равномерности покрытия. Низкая кроющая способность связана с сравнительно высокой минимальной плотностью тока, при которой начинается выделение хрома.

В ваннах для хромирования применяются только нерастворимые аноды, что требует периодического пополнения убыли хромовой кислоты путем ее непосредственного введения в электролит в необходимых количествах.

На нерастворимом свинцовом аноде при электролизе происходит выделение кислорода и активное окисление трехвалентного хрома до шестивалентного. Часть кислорода, выделившегося в процессе электролиза, окисляет поверхность свинца с образованием темно-коричневой двуокиси свинца, хорошо проводящей электрический ток. Аноды, покрытые двуокисью свинца, практически нерастворимы при хромировании в электролите с добавкой сульфат аниона. Слой двуокиси свинца, повышая перенапряжение выделения кислорода, ускоряет окисление трехвалентного хрома в шестивалентный.

Хромируемые детали к началу электролиза должны быть нагреты до температуры электролита. Мелкие детали, загруженные в ванну в небольшом количестве, нагреваются быстро, большие массивные детали нагреваются медленно и охлаждают ванну.

При хромировании рельефных деталей рекомендуется в начале электролиза произвести «толчок» тока, т. е. электролиз начинают при силе тока примерно вдвое больше, чем следует по расчету, а спустя 1-2 мин значение ее постепенно уменьшают до расчетного. Благодаря толчку тока удается осадить хром на углубленных участках детали и облегчается начало выделения хрома на чугуне.

Перерывы подачи тока в процессе хромирования нежелательны, так как при повторном наращивании возможно отслаивание хрома.

Сульфатные электролиты.

Увеличение концентрации хромового ангидрида повышает электропроводность раствора. Изменение концентрации серной кислоты в указанных пределах практически не оказывает влияния на электропроводность раствора.

Рассеивающая способность заметно возрастает в электролитах со сниженной концентрацией хромового ангидрида, и это особенно проявляется при хромировании в электролитах деталей с развитым рельефом.

Осаждение на катоде серых матовых хромированных покрытий происходит при низких температурах электролиза (35°С и ниже) и любой плотности тока. Покрытия, полученные при этих режимах электролиза в сульфатных ваннах, отличаются высокой хрупкостью и слабым сцеплением.

Блестящие хромированные покрытия получаются при средних температурах электролита 45-65 °С в широком диапазоне плотностей тока. Осаждение блестящего хрома возможно и при более высоких температурах электролита из мало-концентрированных растворов при высоких плотностях тока. Блестящий хром имеет наиболее высокую твердость, хорошее сцепление с основным металлом и относительно небольшую хрупкость.

Осадки молочного хрома получают при высоких температурах электролита (выше 65 °С) и при плотностях тока 25-30 А/дм2. Покрытия молочного хрома по сравнению с другими имеют низкую твердость, значительную пластичность, меньшую пористость и благодаря этому более высокую защитную способность (подробнее в статье Хромирование).

Выбор концентрации электролита осуществляется в соответствии с характером покрытия и конфигурацией деталей.

Концентрированные электролиты — содержат 350-450г/л хромового ангидрида. Они обладают сравнительно низким выходом по току и плохой рассеивающей способностью. Вместе с тем концентрированные электролиты отличаются относительно хорошей кроющей способностью, что позволяет применять их при декоративном хромировании деталей сложной формы. Благодаря низкому омическому сопротивлению, возможно устанавливать значительные расстояния (180-200 мм) между электродами при ограниченном напряжении источника тока, а сниженные плотности тока позволяют покрывать одновременно большие катодные площади.

Электролиты с низкой концентрацией хромовой кислоты (мало-концентрированные) — содержат 100-150г/л хромового ангидрида. Режим хромирования: 50-120 А/дм2 и 55-60°С. Противокоррозионное плотное покрытие получается при температуре электролита 65-70 °С и плотности тока 25-30 А/дм2; скорость наращивания хрома при этом составляет 13-15 мкм/ч.

Хромовые покрытия, полученные из мало-концентрированных электролитов, имеют высокую твердость и износостойкость. В мало-концентрированных электролитах меньше разрушается изоляция на деталях и подвесных приспособлениях.

Эти электролиты применяются для повышения износостойкости трущихся деталей и инструментов, восстановления изношенных или забракованных по размерам деталей, а также для защитного и защитно-декоративного хромирования.

Недостатком мало-концентрированных электролитов считается потребность в более частой корректировке электролита добавлением хромового ангидрида.

Методы повышения равномерности покрытия при хромировании

Чем больше межэлектродное расстояние, тем большая часть тока отвлекается в объем электролита и тем выше неравномерность покрытия из-за краевого эффекта. Краевой эффект на катоде, занимающем все поперечное сечение электролита, отсутствует, если стенки и дно ванны не проводят электрический ток.

Для устранения или снижения краевого эффекта на хромируемой поверхности применяются два основных способа: увеличение сопротивления рассеиванию тока в объеме электролита вплоть до полной электрической изоляции рабочего электролита в межэлектродном пространстве от остального электролита в ванне, и отвлечение излишнего тока от краев хромируемой поверхности. Эти задачи решаются рациональным расположением хромируемых деталей и анодов в ванне, применением защитных катодов и защитных экранов.

Расположение деталей и анодов в ванне. При одинаковом межэлектродном расстоянии на всех участках хромируемой поверхности соотношение между током, протекающим по кратчайшему расстоянию между катодом и анодом (создающим равномерное покрытие), и током, распространяющимся во всем объеме электролита (создающим краевой эффект), зависит как от межэлектродного расстояния, так и от положения детали относительно анода и уровня электролита.

Положение детали в ванне важно при хромировании наружных поверхностей и не влияет на хромирование внутренних цилиндрических поверхностей, если оно производится в правильно сконструированном анодно-катодном устройстве.

Расположение детали глубоко в ванне при еще более глубоко находящемся нижнем крае анода создает наиболее неравномерное распределение тока на детали, так как значительная часть тока проходит через объем электролита над деталью и под ней.

Можно значительно улучшить распределение тока, если верхний край детали расположить непосредственно под уровнем электролита (устраняется отвлечение тока через верхний объем электролита), а нижний край анода, поднять выше нижнего края детали (увеличится сопротивление току, отвлекаемому в нижний объем электролита). При хромировании поверхностей простой формы (цилиндр, плоскость) для достижения наиболее равномерного покрытия необходимо анод расположить параллельно хромируемой поверхности при минимальном межэлектродном расстоянии. Упрощенным вариантом этого, требования является расположение плоских анодов со всех сторон хромируемой цилиндрической детали.

Действие межэлектродного расстояния проявляется особенно сильно при его изменениях в пределах величин, соизмеримых с размерами электродов, и имеет значение для характерных при износостойком хромировании деталей с простым рельефом (цилиндрических и плоских).

Для деталей с развитым рельефом, характерным для защитно-декоративного покрытия, с повышением межэлектродного расстояния улучшается распределение покрытия по рельефной поверхности в соответствии с кроющей способностью электролита.

Возможность практически полного исключения концентрации тока даже на остриях путем расположения их непосредственно под уровнем электролита показана на рисунке.

На следующем рисунке изображены некоторые характерные схемы монтажа при хромировании внутренней и наружной поверхностей деталей.

Для равномерного осаждения хрома на внутренних гранях и в углах детали анод должен иметь оттянутые углы (а). При хромировании внешней поверхности для предупреждения образования грубых «пригорелых» осадков хрома на углах детали аноду следует придать форму хромируемой детали (б), а напротив ее углов установить непроводящие ток экраны.

При хромировании деталей, отличающихся сложной формой (пресс-формы, штампы и т.п.), как правило, используют фигурные аноды (в), воспроизводящие очертания хромируемой поверхности.

На рисунке (в) деталь расположена неверно, так как скапливающиеся на нижней поверхности газовые пузырьки нарушают хромирование этой поверхности.

При хромировании внутренней поверхности цилиндра анод помещают внутри соосно с хромируемой поверхностью. Однако в данном случае необходимо иметь в виду, что при слишком маленьком анодно-катодном расстоянии, при высоких плотностях тока и небольшом объеме электролита, заключенного между электродами, происходит сильное насыщение газами его верхних слоев. Вследствие этого, толщина осажденного хрома в верхней части цилиндра получается меньше, чем в нижней. Для предупреждения неравномерного осаждения хрома по высоте длинных цилиндров хромирование следует выполнять в проточном электролите.

Особое значение для понижения краевого эффекта имеет применение защитных катодов и изолирующих экранов. На следующем рисунке приведены некоторые приемы их использования, а также способ устранения краевого эффекта путем изоляции межэлектродного объема от остального электролита и его уменьшение за счет сокращения межэлектродного расстояния.

Защитные катоды. Эффективным методом устранения краевого эффекта является применение защитных катодов около участков с повышенной концентрацией тока. Защитный катод — это проводник, соединенный электрически с хромируемой деталью и обычно укрепленный на детали таким образом, чтобы отвлечь от краев хромируемой поверхности на себя избыточный ток. Степень отвлекающего действия защитного катода регулируется его расстоянием от хромируемой поверхности, формой и размерами. Чаще всего защитному катоду придают форму хромируемой поверхности и размещают его на детали так, чтобы он был продолжением этой поверхности (б — г).

При местном хромировании цилиндрических деталей не хромируемые участки, смежные с хромируемыми, закрывают свинцовой или алюминиевой фольгой, которая является защитным катодом, устраняющим утолщение хрома на краях хромируемой поверхности (б). При необходимости усиления действия защитного катода нужно отогнуть его край на 2-5 мм.

С помощью защитных катодов можно достичь высокой равномерности хромового покрытия даже при неблагоприятном расположении детали в ванне. Однако этот метод имеет существенный недостаток, так как при нем дополнительно расходуется ток и хромовый ангидрид на покрытие защитного катода.

Защитные экраны. При регулировании распределения тока на хромируемой поверхности при помощи экранов из электроизоляционных материалов, не расходуется дополнительно ток и хромовый ангидрид. Такой экран представляет собой перегородку на пути тока, увеличивающую местное сопротивление для его прохождения и тем самым ослабляющую плотность тока на данном участке. Но кроме устранения избытка тока, экран может способствовать равномерному распределению тока на детали, у которой хромируемые участки влияют друг на друга. Покрытие изоляцией (экраном) одного участка устраняет его влияние на другой. Например, при хромировании вала с фланцем торцевая поверхность фланца, обращенная к валу, отвлекает от него ток, что ведет к неравномерному покрытию вала около фланца. Это влияние полностью устраняется, если фланец покрыт изоляцией (экраном), как это показано на рисунке (д).

Литература:
Богорад Л.Я. Хромирование. — Л., 1984.
Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. — М., 1974.
Рябой А.Я. Брондз Л.Д. Повышение ресурса авиационных деталей из высокопрочных сталей. — М., 1978.
Салли А. Брэндз Э. Хром. — М., 1971.
Сухотин А.М. Техника борьбы с коррозией. Л., 1978.

При использовании материала этого сайта необходимо устанавливать активные ссылки, видимые для пользователей и поисковых роботов.