Хромирование: способы, описание и польза процесса, риски

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: польза, технологии, риски

В современной промышленности широко применяется хромирование – насыщение поверхности металлических или других изделий атомами хрома. Такая обработка получила распространение благодаря многочисленным достоинствам, которые приобретают хромированные предметы. Каковы они? По каким технологиям выполняется хромирование? Какие изделия можно обрабатывать? Развёрнутые ответы – в этой статье.

Свойства хрома и покрытых им предметов

Хром (Cr) – 24-й элемент периодической системы Менделеева. В чистом виде он представляет собой голубовато-белый металл, имеющий характерный металлический блеск. На воздухе хром пассивируется – на его поверхности появляется плотная плёнка, защищающая его от коррозии и потемнения. Учёные применили это свойство на практике – они разработали технологии хромирования, позволяющие покрыть предметы тонким слоем хрома, придать им эффектный блеск и сделать стойкими к негативным внешним воздействиям.

Изделия, обработанные хромированием, приобретают сразу несколько заслуживающих внимания свойств, в числе которых:

• привлекательный внешний вид;
• высокая твёрдость;
• нечувствительность к коррозии;
• износостойкость;
• жаропрочность.

Типы покрытий из хрома

Хромовые покрытия, наносимые на изделия, по назначению делятся на функциональные и декоративные.

Функциональные покрытия из хрома повышают механическую и коррозионную стойкость форм, инструментов, элементов клапанов, частей паросилового оборудования, валов полиграфических машин и других деталей, работающих под нагрузкой. Они замедляют их износ и увеличивают срок их службы. Такие покрытия, толщина которых достигает нескольких миллиметров, наносятся на изделия из стали, титана, алюминия, иных металлов и сплавов.

Рисунок 1. Хромирование бытовых приборов.

Декоративные покрытия из хрома придают изделиям привлекательный блеск и, как и функциональные, защищают их от коррозии. Их наносят на видимые детали кузовов автомобилей, полотенцесушители, смесители и иные сантехнические изделия, статуэтки и многие другие предметы, которые должны эффектно выглядеть. Толщина декоративных хромовых покрытий невелика – как правило, она варьируется от 0,2 до 0,7 мкм. Во многих случаев хром наносится не на материал изделия, а на предварительно созданный подслой из никеля и меди.

Рисунок 2. Покрытие из хрома в сантехнике.

Электролитическое хромирование

Перед обработкой изделие тщательно очищают, полностью удаляя с него загрязнения. После этого переходят к хромированию по той или иной технологии. Большое распространение получила электролитическая обработка.

Очищенную деталь помещают в кислотоупорный резервуар с водяной рубашкой, наполненный электролитом – как правило, на основе шестивалентного хрома. В состав электролита входят серная кислота и хромовый ангидрид строго определённой плотности.

На следующем этапе задаётся необходимая температура электролита и обрабатываемого изделия. От неё зависит, каким будет результат:

• при температуре около 50°С на детали образуется красивое декоративное покрытие из хрома;
• при температуре 55-60°С получают прочное, коррозионно- и износостойкое функциональное покрытие.

В конструкцию резервуара входят аноды, изготовленные из свинца с добавлением сурьмы или олова. С их помощью через электролит пропускают постоянный электрический ток определённой плотности:

• при 25 А / кв. дм выполняют обработку изделий в декоративных целях;
• при 60 А / кв. дм получают функциональное покрытие из хрома.

Ток, протекающий через электролит, запускает процесс электролиза. В жидкой смеси серной кислоты и хромового ангидрида выделяются катионы хрома. Они осаждаются на поверхности обрабатываемого изделия, образуя покрытие с требуемыми свойствами.

Слой хрома, образующийся на деталях при электролизе, хрупок. Чтобы сделать его прочнее, изделия в некоторых случаях подвергают длительной термической обработке при температуре приблизительно 200°С.

Диффузное хромирование

Обрабатываемая деталь и смесь для металлизации, состоящая из феррохрома и шамота, помещаются в печь. В ней они нагреваются до высокой – варьирующейся от 700 до 1400 – температуры. Атомы хрома, выделяющиеся из смеси, диффундируют (проникают) в поверхностный слой изделия, формируя прочное и долговечное покрытие. Чтобы реакция шла быстрее, используют хлористый аммоний, образующий активные летучие соединения хрома.

Вакуумное хромирование

У этой технологии есть ещё одно название – PVD-процесс. Она применяется для создания покрытий на алюминиевых изделиях. Обрабатываемую деталь и металлический хром помещают в вакуумную камеру. Здесь металл нагревается до температуры, при которой начинается его испарение. Атомы хрома оседают на защищаемой поверхности. Слой, который они образуют, в большинстве случаев тонкий и непрочный, поэтому его дополнительно покрывают лаком.

Химическое хромирование

Эта технология применима для обработки как металлических изделий, так и предметов из диэлектриков. В первую очередь обрабатываемую поверхность тщательно очищают и обезжиривают. При необходимости на ней создают дополнительный слой – например, из меди. Резервуар заполняют водным раствором для хромирования, содержащим соли хрома. Жидкость нагревают до определённой – как правило, равной 80°С – температуры. Обрабатываемое изделие помещают в резервуар и выдерживают в нём несколько часов. В ходе хромирования из раствора солей восстанавливается хром, который затем оседает на поверхности детали, формируя на ней защитный слой. В последнюю очередь обработанное изделие промывают и просушивают.

Во многих случаях покрытие из хрома, получаемое химическим методом, имеет недостаточную прочность. Для её увеличения изделие подвергают термической обработке при высокой – как правило, варьирующейся от 300 до 400°С – температуре. Происходит диффузия атомов хрома, и созданное покрытие прочно соединяется с материалом детали.

Гидрофобизация

Чтобы сделать покрытие из хрома максимально стойким к коррозии, выполняют его гидрофобизацию. Хромированные поверхности обрабатывают растворами солей жирных кислот. На изделии адсорбируются молекулы используемого соединения, при этом покрытие становится гидрофобным – значительно уменьшается его смачиваемость водой и растворами на её основе. Капли, попадающие на обработанное изделие, легко стекают с него – вероятность появления очагов коррозии резко уменьшается.

Существующие риски и их устранение

Многие процессы, протекающие при хромировании, опасны для человека и окружающей среды. Так, при электролитической обработке используются агрессивные жидкости, способные причинить вред даже в разбавленном состоянии. Реактивы, применяемые при химическом хромировании, образуют токсичные испарения. Существует риск проникновения ядовитых соединений хрома в сточные воды. Для нейтрализации перечисленных угроз принимается комплекс мер:

• персонал использует индивидуальные средства защиты – специальную одежду, перчатки, фартуки, респираторы, очки;
• с сотрудниками проводят инструктаж по технике безопасности;
• в помещениях организуют эффективную вентиляцию;
• сточные воды подвергают тщательной очистке с целью обезвреживания токсичных соединений хрома.

Учёные разрабатывают технологии, способные стать альтернативой хромированию и уменьшить или полностью устранить перечисленные риски. Одной из них стало скоростное газоплазменное напыление, которое разработали в ответ на ограничение хромирования, введённое в Европе директивой RoHS в 2003 году.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Что такое хромирование металла: процесс и технология покрытия изделий хромом

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:

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

Промываете предмет, чтобы удалить с него остатки соляной кислоты.

Высушиваете и погружаете в емкость с электролитом.

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

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:

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

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.

Залить электролит в резервуар.

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

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:

Оснастить рабочее помещение хорошей системой вентиляции.

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

Прикрепить анод напротив – с другой стороны резервуара.

Наполнить емкость электролитом.

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).

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

Выключить подачу тока.

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.

Технология хромирования деталей

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.

• Краткое описание процесса
• Особенности технологии
• Диффузный метод гальванической обработки
• Химическое хромирование
• Обработка посредством напыления
• Подготовка к хромированию металла
• Подвиды хромирования

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:

1. Гальванический метод.
2. Химический.
3. 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:

1. Хромовый ангидрид 250 г/л.
2. Серная кислота — 2,5 г/л.
3. Температурные показатели — 50 градусов Цельсия для декоративной обработки, и 55−60 градусов Цельсия для улучшения функциональных качеств.
4. 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 H2О.

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:

1. 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.
2. 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.
3. Следующий этап заключается в сушке.
4. Затем происходит травление поверхности заготовки для улучшения адгезии серебра, а также очистка материала с помощью дистиллированной воды.
5. Дальше выполняют сенсибилизацию или специальную обработку поверхностного слоя с помощью активатора. Таким образом поверхность покрывается защитной пленкой.
6. На следующем этапе осуществляют металлизацию с помощью серебра.
7. 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:

1. Подготовка поверхности заготовки посредством шлифовки и полировки.
2. Очистка от загрязнений с помощью специального средства и дистиллированной воды и протирка ветошью.
3. Полное изолирование поверхности, куда не нужно наносить хром, заделка отверстий (если не нужно покрывать внутренние полости).
4. Установка изделия на специальную подвеску.
5. Полное обезжиривание.
6. Промывка водой.
7. 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.

Хромирование

Содержание:

1. Введение

В этой статье постараемся подробно рассказать о процессе Хромирования. Для чего наносится данный металл, какие способы нанесения существуют, а так же о популярном хромировании при реставрации автомобилей.

2. Что такое хромирование?

Хромирование – процесс нанесения на поверхность изделия слоя металлического хрома для придания ему необходимых характеристик.

Основные цели хромирования:

• Защита от коррозии
• Увеличение износостойкости
• Декоративный внешний вид

На самом деле целей больше, для каждой из них подойдет своя технология нанесения хрома.

3. Где применяется (назначение покрытия хромом)

1. В промышленности многие изделия часто работают на износ, например, пресс-формы или поршневые цилиндры. Их изготавливают из углеродистой стали или нержавейки. Без покрытия такие пресс-формы быстро изнашиваются и подлежат замене. При покрытии их твердым хромом, срок службы возрастает более, чем в 3 раза.
2. Металлический хром является пищевым покрытием. Это значит, он не вступает в реакции с пищей, не вызывает аллергии при контакте с кожей и слизистыми оболочками людей и животных. Поэтому им постоянно покрывают хирургические инструменты (скальпели) и детали механизмов, контактирующие с пищей.
3. Хром устойчив в вакууме. Им покрывают детали космических кораблей.
4. Хром термоустойчив, применяется для изделий, постоянно работающих с высокими температурами.

Существует еще множество назначений этого покрытия.

4. Хромирование авто

Прежде, чем продолжить, нужно уяснить, в автотюнинге термин «хромирование» упоминается как окрашивание краской. Блестящей краской на основе серебра, выглядит она как хром, но ничего общего с настоящим металлическим хромом не имеет.

Дело в том, что настоящий хром обладает огромным количеством полезных свойств, не присущих краске. А для людей, занимающихся реставрацией авто важную роль играет цена покрытия. Нанести краску более чем в 10 раз дешевле, чем металлический хром. Вот её и наносят. Ни о какой износо- и термостойкости здесь речи быть не может.

Если вам тюнинговое ателье предлагает вам хромирование отражателей или дисков, уточните, как они наносят покрытие. Скорей всего, это будет распыление из баллончика или шланга. Выглядит правда круто, но имейте в виду, это просто краска. Любой другой метод (вакуумное, гальваническое, диффузионное) – это уже другое дело, здесь пахнет качеством!

Вот статьи про реставрацию авто хромом:

5. Методы нанесения (гальваническое, вакуумное, диффузионное, холодное и термическое напыление)

Существует несколько основных способов нанести хром на изделие:

Гальваническое хромирование. Заключается в осаждении металла на поверхность изделия под действием электрического тока. Если объяснять просто, изделие погружается в раствор с частичками хрома. На изделие подается электрический ток и частички начинают осаждаться на поверхности, тем самым образуя покрытие. На самом деле процесс очень сложный и дорогой. Метод актуален для металлических изделий (т.к. металл хорошо проводит ток).

Подробнее с гальваническим хромированием вы можете ознакомиться здесь

НПП Электрохимия выполняет полный цикл работ по нанесению гальванических хромовых покрытий. После нанесения покрытия и его проверки мы выдаем паспорт (сертификат) качества. Это особенно важно в рамках выполнения ГОЗ. Цена на хромирование оговаривается индивидуально с менеджером в зависимости от ТЗ.

Вакуумное хромирование. Изделие погружается в вакуумную камеру с порошком. Порошок нагревается до температуры испарения и образует взвесь ионов в камере. Далее эта взвесь осаждается (бомбардировка ионами) на поверхности в виде конденсата, а затем кристаллизируется, образовывая покрытие.

Покрытие применятся в декоративных целях, особенно популярно для сувенирной и рекламной продукции (вывески, подарочная упаковка и т.д.). Отлично покрывается стекло и пластик. Идеально блестящей поверхности не всегда получается добиться, изредка покрытие осаждается неравномерно, видна шагрень (шишки). Не рекомендуется для изделий с требованиями по износостойкости.

Диффузионное хромирование. Процесс «насыщения»(заполнения) поверхности изделия хромом. Изделия погружают в порошок хрома и так же нагревают. Отличие от вакуумного метода состоит в том, что порошок не испаряется, а сразу «въедается» (диффундирует) в поверхность изделия. Примерно 50% покрытия находится внутри поверхности изделия, а 50% снаружи. Благодаря этому покрытие имеет превосходное сцепление с деталью.

Стандартный состав порошка: хром и каолин в соотношении 50 на 50. Плюс добавка (хлористый амоний/соляная кислота). Температура процесса – 1000° С, выдержка 6-15 часов.

Метод не из дешевых, но позволяет получить покрытие толщиной 100-300 мкм с хорошей адгезией и солидными защитными характеристиками.

Холодное распыление (мета-хромирование). Об этом методе мы поговорили в п.4. Просто распыление из баллончика или шланга. Красивая краска. Ни о каких защитных характеристиках и износостойкости речи быть не может. В интернете продается много готовых растворов для «хромирования» в различные цвета.

Термическое напыление. Методов достаточно много, но их объединяет одно – частицы металла нагревают до определенной температуры и с помощью направленного потока отправляют на изделие. Поток может быть газовый, пламенный, детонационный, электродуговой. Дешевый метод, применяется для изделий без высоких требований к защитным характеристикам покрытия. Подробнее можете прочесть здесь

6. 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.

7. 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.

• Не подходит для изделий со сложной формой и внутренними полостями.

• Нанесение возможно только на токопроводящую поверхность

• Возможно получить разные виды хрома (твердый, молочный, матовый и др.)

• Возможно нанесение на любой материал

• Не требует спец. оборудования

8. Хромирование в домашних условиях

Подробно про хромирование дома мы расскажем в отдельной статье. Главное, что нужно понимать: Хромирование – чрезвычайно вредный процесс, особенно гальваническое хромирование. Избыток хрома в организме вызывает рак, заболевание печени и легких и много других проблем. Подробнее о вреде хрома для организма читайте здесь.

Настоятельно не рекомендуем этим заниматься самостоятельно.

Тем не менее, если вы решились – просим соблюдать технику безопасности.

1. Перчатки. В растворе для гальванического хромирования содержится шестивалентный хром. Это канцероген. Мало того, при попадании раствора на кожу, этот хром проникает в организм сквозь нее. Мытье рук не поможет! Для остальных видов хромирования перчатки не менее важны.
2. Респиратор или маска. При любом хромировании мелкие частички хрома в виде взвеси находятся в воздухе, которым мы дышим. Защитите свои легкие.
3. Очки. Не нам Вам рассказывать, что будет с глазом при попадании в него жидкого металла или куска детали.
4. Одежда, защищающая от термических ожогов, так как Вы работаете с высокими температурами
5. Обувь, желательно резиновые сапоги.

Суть и методы хромирования металла

Гальваническое хромирование металлов. Надежные защитные и декоративные покрытия разных видов. Основные характеристики техпроцесса и применяемых компонентов. Хромирование в домашних условиях. Причины возможных дефектов и опасность для здоровья.

Гальваническое хромирование — это один из способов создания на поверхности изделий тонкого устойчивого слоя из чистого хрома, который почти в два раза тверже железа, имеет приятный серебристый цвет и отлично полируется. Хромовые покрытия применяют в защитных и в декоративных целях.

Гальваническому хромированию подвергают поверхности трения для создания устойчивого к коррозии антифрикционного слоя, который к тому же хорошо удерживает масло.

Этот металл имеет прекрасное сцепление со сталью, никелем и медью, а также практически не окисляется и не отслаивается в процессе эксплуатации.

Помимо прочего, хромовая гальваника применяется при изготовлении стойких к атмосферным воздействиям оптических отражателей, которые по своим качествам ничем не уступают амальгамированным.

Одной из главных особенностей гальванического хромирования является работа с пассивным анодом, т. е. покрывающий деталь хром поступает не из анодного металла, а из раствора хромовых кислот, что требует постоянной регенерации электролита.

А основной недостаток этого технологического процесса — высокая токсичность соединений хрома и связанные с этим повышенные требования к системам промвентиляции, утилизации электролита и водоочистки.

Суть гальванического хромирования металла

В большинстве гальванических процессов источником покрывающего металла является анод. В отличие от этого при хромировании анионы возникают непосредственно из электролита, основой которого является раствор хромовых кислот, образующихся при растворении хромового ангидрида в воде.

В такой технологии катодом обычно является обрабатываемая деталь, а в роли нерасходуемого пассивного анода выступают пластины или облицовка ванны, выполненные из инертного к кислотам электролита металла.

Пассивные аноды в хромовой гальванике обычно изготавливают из свинца или его сплавов (с оловом и сурьмой). Хромовая кислота обладает сильными коррозионными свойствами, поэтому при производстве оборудования для хромирования применяют кислотостойкие материалы.

Кроме того, в связи с постоянным убыванием хрома электролит необходимо периодически регенерировать, добавляя в него хромовый ангидрид и расходуемые в процессе хромирования реагенты.

Вид поверхности и механические свойства хромового покрытия напрямую зависят от компонентов электролитического раствора, степени его нагрева и плотности тока.

Варьируя эти показатели, можно добиться различных видов поверхности хромированного металла: от молочного и матового до зеркально-блестящего, – а также широкого диапазона значений твердости, плотности и пористости осажденного хрома.

Методика хромирования металла своими руками

Поэтому ни о какой гальванике в домашних условиях не может быть и речи. Для хромирования необходимо подобрать нежилое помещение и по возможности оборудовать его хотя бы какой-нибудь вентиляцией. Также стоит заранее позаботиться об утилизации отработанного раствора и промывочной воды.

Все работы следует выполнять в спецодежде и с применением средств индивидуальной защиты, используемых на химпроизводствах.

Оборудование для хромирования металла достаточно несложно изготовить самому. В большинстве случаев в его состав входят:

• стеклянная или пластиковая емкость;
• теплоизоляция и герметичная крышка рабочей емкости;
• нагревательный элемент с терморегулятором;
• источник питания мощностью 1 кВт и напряжением 10÷12 В;
• свинцовый анод с клеммой;
• приспособление для подвешивания и зажим для крепления детали с клеммой;
• емкости для травления и промывки, провода, подставка и прочее второстепенное оборудование.

Компоновка такого комплекта для хромирования зависит от размеров и особенностей входящих в него элементов и делается «на глазок», с дополнениями и изменениями по ходу изготовления.

О токовых режимах лучше заранее почитать в специализированных изданиях или пообщаться со знающими людьми на профильных форумах. Там же можно обсудить вопрос влияния хрома на свойства стали и других металлов, т. к. у хромированной детали несколько изменятся механические характеристики.

Подготовка поверхности к хромированию

Подготовка металла к хромированию ничем не отличается от приготовлений к любому другому гальваническому процессу. В первую очередь необходимо убрать остатки покрытий и ржавчину с хромированной поверхности.

Первое выполняется с помощью металлических щеток и наждачной бумаги или же (если есть такая возможность) абразивоструйной обработкой. Для удаления ржавчины с металла можно также использовать механические методы, но лучше воспользоваться ортофосфорной кислотой.

Хромирование алюминия и его сплавов требует особого подхода к предварительной обработке поверхности этих металлов, т. к. на них всегда присутствует устойчивая оксидная пленка. Последовательность их подготовки к гальванике выглядит так:

1. Промывка всей поверхности металла в бензине.
2. Удаление следов бензина в горячей мыльной воде.
3. Травление в смеси азотной и плавиковой кислот (соотношение пять к одному).
4. Ополаскивание в холодной воде.
5. Помещение изделия в гальваническую ванну.

Все операции следует выполнять в непрерывной последовательности, а погружать металл в электролит нужно под током.

Приготовление электролита

При приготовлении электролита сначала в воде разводится серная кислота из расчета 1.5–2.5 г/л, а затем добавляется хромовый ангидрид в количестве 150–250 г/л. Точную пропорцию можно подобрать только экспериментально, оценивая результат хромирования поверхности металла (см. также ниже о возможных дефектах).

Возможные дефекты

При осмотре всех плоскостей металла после гальванического хромирования могут быть обнаружены специфические недостатки, которые чаще всего связаны с составом электролита и плотностью тока, но могут иметь и другие причины.

Если хром не оседает на металл, то это может быть связано с недостаточной плотностью тока, избытком серной кислоты, завышенной температурой раствора или окислением анода.

Если хромовое покрытие отслаивается от металла, то причиной этого может быть плохая очистка его поверхности и колебание токовых параметров в процессе хромирования.

При превышении плотности тока на выступающих частях детали могут образовываться наросты, а поверхность хромированного металла становится матовой и неровной. При слишком маленькой плотности тока покрытие становится жестким и имеет «молочный» вид.

При гальваническом хромировании также важно пространственное положение детали. Оно должно обеспечивать свободный уход водорода, образующегося на поверхности металла, т. к. скопление это газа приводит к образованию неровностей и каверн.

Опасность для здоровья

При хромировании металлов основная опасность для здоровья персонала и окружающей среды исходит от хромового ангидрида (оксид шестивалентного хрома), который является главным компонентом во всех электролитах, а при растворении в воде образует не менее опасные хромовые кислоты.

Все эти реагенты являются канцерогенами и очень токсичны (относятся к первому классу опасности). Оксиды и соли хрома малолетучи, но при использовании горячих электролитов могут захватываться парами воды.

Другими токсичными веществами, образующимся в процессе гальванического хромирования, являются хроматы свинца и сульфаты бария.

А как вы относитесь к хромированию металлов в домашних условиях? Ведь в Интернете размещено множество статей, описывающих, как легко и просто это делается даже без особых навыков.

Выскажите, пожалуйста, свое мнение в комментариях к этой статье.

Термическая обработка стали

Термическая обработка стали позволяет придать изделиям, деталям и заготовкам требуемые качества и характеристики. В зависимости от того, на каком этапе в технологическом процессе изготовления проводилась термическая обработка, у заготовок повышается обрабатываемость, с деталей снимаются остаточные напряжения, а у деталей повышаются эксплуатационные качества.

Технология термической обработки стали – это совокупность процессов: нагревания, выдерживания и охлаждения с целью изменения внутренней структуры металла или сплава. При этом химический состав не изменяется.

Так, молекулярная решетка углеродистой стали при температуре не более 910°С представляет из себя куб объемно-центрированный. При нагревании свыше 910°С до 1400°С решетка принимает форму гране-центрированного куба. Дальнейший нагрев превращает куб в объемно-центрированный.

Сущность термической обработки сталей – это изменение размера зерна внутренней структуры стали. Строгое соблюдение температурного режима, времени и скорости на всех этапах, которые напрямую зависят от количества углерода, легирующих элементов и примесей, снижающих качество материала. Во время нагрева происходят структурные изменения, которые при охлаждении протекают в обратной последовательности. На рисунке видно, какие превращения происходят во время термической обработки.

Изменение структуры металла при термообработке

Назначение термической обработки

Термическая обработка стали проводится при температурах, приближенных к критическим точкам . Здесь происходит:

• вторичная кристаллизация сплава;
• переход гамма железа в состояние альфа железа;
• переход крупных частиц в пластинки.

Внутренняя структура двухфазной смеси напрямую влияет на эксплуатационные качества и легкость обработки.

Образование структур в зависимости от интенсивности охлаждения

Основное назначение термической обработки — это придание сталям:

• В готовых изделиях:
  1. прочности;
  2. износостойкости;
  3. коррозионностойкость;
  4. термостойкости.

• В заготовках:
  1. снятие внутренних напряжений после
     • литья;
     • штамповки (горячей, холодной);
     • глубокой вытяжки;
  2. увеличение пластичности;
  3. облегчение обработки резанием.

Термическая обработка применяется к следующим типам сталей:

1. Углеродистым и легированным.
2. С различным содержанием углерода, от низкоуглеродистых 0,25% до высокоуглеродистых 0,7%.
3. Конструкционным, специальным, инструментальным.
4. Любого качества.

Классификация и виды термообработки

Основополагающими параметрами, влияющими на качество термообработки являются:

• время нагревания (скорость);
• температура нагревания;
• длительность выдерживания при заданной температуре;
• время охлаждения (интенсивность).

Изменяя данные режимы можно получить несколько видов термообработки.

Виды термической обработки стали:

• Отжиг
  1. I – рода:
     • гомогенизация;
     • рекристаллизация;
     • изотермический;
     • снятие внутренних и остаточных напряжений;
  2. II – рода:
     • полный;
     • неполный;

• Закалка;
• Отпуск:
  1. низкий;
  2. средний;
  3. высокий.

• Нормализация.

Температура нагрева стали при термообработке

Отпуск

Отпуск в машиностроении используется для уменьшения силы внутренних напряжений, которые появляются во время закалки. Высокая твердость делает изделия хрупкими, поэтому отпуском добиваются увеличения ударной вязкости и снижения жесткости и хрупкости стали.

1. Отпуск низкий

Для низкого отпуска характерна внутренняя структура мартенсита, которая, не снижая твердости повышает вязкость. Данной термообработке подвергаются измерительный и режущий инструмент. Режимы обработки:

• Нагревание до температуры – от 150°С, но не выше 250°С;
• выдерживание — полтора часа;
• остывание – воздух, масло.

2. Средний отпуск

Для среднего отпуска преобразование мартенсита в тростит. Твердость снижается до 400 НВ. Вязкость возрастает. Данному отпуску подвергаются детали, работающие со значительными упругими нагрузками. Режимы обработки:

• нагревание до температуры – от 340°С, но не выше 500°С;
• охлаждение – воздух.

3. Высокий отпуск

При высоком отпуске кристаллизуется сорбит, который ликвидирует напряжения в кристаллической решетке. Изготавливаются ответственные детали, обладающие прочностью, пластичностью, вязкостью.

Нагревание до температуры – от 450°С, но не выше 650°С.

Отжиг

Применение отжига позволяет получить однородную внутреннюю структуру без напряжений кристаллической решетки. Процесс проводят в следующей последовательности:

• нагревание до температуры чуть выше критической точки в зависимости от марки стали;
• выдержка с постоянным поддержанием температуры;
• медленное охлаждение (обычно остывание происходит совместно с печью).

1. Гомогенизация

Гомогенизация, по-иному отжиг диффузионный, восстанавливает неоднородную ликвацию отливок. Режимы обработки:

• нагревание до температуры – от 1000°С, но не выше 1150°С;
• выдержка – 8-15 часов;
• охлаждение:
  • печь – до 8 часов, снижение температуры до 800°С;
  • воздух.

2. Рекристаллизация

Рекристаллизация, по-иному низкий отжиг, используется после обработки пластическим деформированием, которое вызывает упрочнение за счет изменения формы зерна (наклеп). Режимы обработки:

• нагревание до температуры – выше точки кристаллизации на 100°С-200°С;
• выдерживание — ½ — 2 часа;
• остывание – медленное.

3. Изотермический отжиг

Изотермическому отжигу подвергаются легированные стали, для того чтобы произошел распад аустенита. Режимы термообработки:

• нагревание до температуры – на 20°С — 30°С выше точки ;
• выдерживание;
• остывание:
  • быстрое – не ниже 630°С;
  • медленное – при положительных температурах.

4. Отжиг для устранения напряжений

Снятие внутренних и остаточных напряжений отжигом используется после сварочных работ, литья, механической обработки. С наложением рабочих нагрузок детали подвергаются разрушению. Режимы обработки:

• нагревание до температуры – 727°С;
• выдерживание – до 20 часов при температуре 600°С — 700°С;
• остывание — медленное.

5. Отжиг полный

Отжиг полный позволяет получить внутреннюю структуру с мелким зерном, в составе которой феррит с перлитом. Полный отжиг используют для литых, кованных и штампованных заготовок, которые будут в дальнейшем обрабатываться резанием и подвергаться закалке.

Полный отжиг стали

• температура нагрева – на 30°С-50°С выше точки ;
• выдержка;
• охлаждение до 500°С:
  • сталь углеродистая – снижение температуры за час не более 150°С;
  • сталь легированная – снижение температуры за час не более 50°С.

6. Неполный отжиг

При неполном отжиге пластинчатый или грубый перлит преобразуется в ферритно-цементитную зернистую структуру, что необходимо для швов, полученных электродуговой сваркой, а также инструментальные стали и стальные детали, подвергшиеся таким методам обработки, температура которых не провоцирует рост зерна внутренней структуры.

• нагревание до температуры – выше точки или , выше 700°С на 40°С — 50°С;
• выдерживание – порядка 20 часов;
• охлаждение — медленное.

Закалка

Закалку сталей применяют для:

• Повышения:
  1. твердости;
  2. прочности;
  3. износоустойчивости;
  4. предела упругости;

• Снижения:
  1. пластичности;
  2. модуля сдвига;
  3. предела на сжатие.

Суть закалки – это максимально быстрое охлаждение прогретой насквозь детали в различных средах. Каление производится с полиморфными изменениями и без них. Полиморфные изменения возможны только в тех сталях, в которых присутствуют элементы способные к преобразованию.

Такой сплав подвергается нагреву до той температуры, при которой кристаллическая решетка полиморфного элемента терпит изменения, за счет чего увеличивается растворяемость легирующих материалов. При снижении температуры решетка изменяет структуру из-за избытка легирующего элемента и принимает игольчатую структуру.

Невозможность полиморфных изменений при калении обусловлено ограниченной растворимостью одного компонента в другом при быстрой скорости охлаждения. Для диффузии мало времени. В итоге получается раствор с избытком нерастворенного компонента (метастабильтный).

Для увеличения скорости охлаждения стали используются такие среды как:

• вода;
• соляные растворы на основе воды;
• техническое масло;
• инертные газы.

Сравнивая скоростной режим охлаждения стальных изделий на воздухе, то охлаждение в воде с 600°С происходит в шесть раз быстрее, а с 200°С в масле в 28 раз. Растворенные соли повышают закаливающую способность. Недостатком использования воды считается появление трещин в местах образования мартенсита. Техническое масло используется для закалки легирующих сплавов, но оно пригорает к поверхности.

Металлы, использующиеся при изготовлении изделий медицинской направленности не должны иметь пленки из оксидов, поэтому охлаждение происходит в среде разряженного воздуха.

Чтобы полностью избавиться от аустенита, из-за которого у стали наблюдается высокая хрупкость, изделия подвергаются дополнительному охлаждению при температурах от — 40°С и до -100°С в специальной камере. Также можно использовать углекислую кислоту в смеси с ацетоном. Такая обработка повышает точность деталей, их твердость, магнитные свойства.

Если деталям не требуется объемная термообработка, проводится каление только поверхностного слоя на установках ТВЧ (токами высокой частоты). При этом глубина термообработки составляет от 1 мм до 10 мм, а охлаждение происходит на воздухе. В итоге поверхностный слой становится износоустойчивым, а середина вязкая.

Процесс закалки предполагает прогревание и выдержку стальных изделий при температуре, достигающей порядка 900°С. При такой температуре стали с содержанием углерода до 0,7% имеют структуру мартенсита, который при последующей термообработке перейдет в требуемую структуру с появлением нужных качеств.

Нормализация

Нормализация формирует структуру с мелким зерном. Для низкоуглеродистых сталей — это структура феррит-перлит, для легированных – сорбитоподобная. Получаемая твердость не превышает 300 НВ. Нормализации подвергаются горячекатаные стали. При этом у них увеличивается:

• сопротивление излому;
• производительность обработки;
• прочность;
• вязкость.

Процесс нормализации стали

• происходит нагрев до температуры – на 30°С-50°С выше точки ;
• выдерживание в данном температурном коридоре;
• охлаждение – на открытом воздухе.

Преимущества термообработки

Термообработка стали – это технологический процесс, который стал обязательным этапом получения комплектов деталей из стали и сплавов с заданными качествами. Этого позволяет добиться большое разнообразие режимов и способов термического воздействия. Термообработку используют не только применительно к сталям, но и к цветным металлам и сплавам на их основе.

Стали без термообработки используются лишь для возведения металлоконструкций и изготовления неответственных деталей, срок службы которых невелик. К ним не предъявляются дополнительные требования. Повседневная же эксплуатация наоборот диктует ужесточение требований, именно поэтому применение термообработки предпочтительно.

В термически необработанных сталях абразивный износ высок и пропорционален собственной твердости, которая зависит от состава химических элементов. Так, незакаленные матрицы штампов хорошо сочетаются при работе с калеными пуансонами.