Хромирование электролитическое: Электролитическое хромирование

alexxlab | 20.10.1991 | 0 | Разное

Содержание

Электролитическое хромирование

Электролитическое хромирование применяют для восстановления размеров изношенных поверхностей деталей и получения декоративных, коррозионностойких и износостойких покрытий. Электролитический хром обладает высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения, высокой твердостью, жаростойкостью, высоким пределом текучести. При тщательной подготовке поверхности прочность сцепления хрома со сталью, чугуном, медью и латунью достигает при сдвиге 300 МПа. Однако стали с высоким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые стали и высококремнистые чугуны хромировать нельзя из-за низкой прочности сцепления. Прочность сцепления резко снижается с увеличением толщины покрытия, в связи с ростом остаточных напряжений. При увеличении толщины от 0,1 до 0,5 мм предел прочности покрытия уменьшается в 2-3 раза.

После хромирования снижается также усталостная прочность деталей из-за значительных остаточных напряжений в покрытии.

С увеличением толщины покрытия усталостная прочность снижается более значительно. Усталостная прочность углеродистых сталей в результате хромирования снижается на 25-40 %. Для ее повышения применяют высокотемпературный отпуск и наклеп поверхности перед хромированием с целью создания напряжений сжатия, обратных по знаку напряжениям, возникающим в покрытии при его формировании.

Различают следующие виды износостойкого хрома: гладкий по накатке и пористый. Гладкий хром следует применять в условиях достаточной смазки при небольших скоростях скольжения. Пористый хром имеет хорошую износостойкость в условиях граничного трения, так как смазка, находящаяся в порах покрытия, препятствует развитию процессов схватывания. Пористый хром по сравнению с гладким прирабатывается значительно легче. В промышленности применяют как гладкие, так и пористые хромовые покрытия.

Электрохимическое осаждение хрома отличается от других процессов как по составу электролита, так и по условиям протекания процесса.

В большинстве случаев осаждение хрома осуществляется в электролите, содержащем хромовый ангидрид с добавкой серной кислоты. Хромовый ангидрид растворяют в дистиллированной воде и после отстаивания переливают в ванну, в которую затем добавляют необходимое количество серной кислоты.

На процесс осаждения хрома большое влияние оказывает соотношение между концентрациями хромового ангидрида и серной кислоты, которое должно находиться в пределах 90-120; при этом выход хрома по току наибольший. Концентрацию хромового ангидрида в электролите можно изменять в довольно широких пределах. Однако с ее увеличением при прочих равных условиях выход по току падает. Поэтому на практике получили распространение горячие электролиты с концентрацией СrО

3 от 150 до 350 г/л.

Составы электролитов приведены в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Электролиты для хромирования

Концентрация электролита (СrО₃)

Состав электролита, г/л

Назначение

СrО₃

H₂SО₄

Низкая

Средняя

Высокая

150

200-250

300-400

1,5

2,0-2,5

3,0-4,0

Для повышения износостойкости

Для повышения износостойкости и защитно-декоративных целей

Для защитно-декоративных целей

При хромировании применяют нерастворимые аноды из свинца или сплава свинца с сурьмой.

Ванны для хромирования изготовляют из листового железа и облицовывают внутри сплавом свинца с 5-6 % сурьмы или керамическими плитками. Зазор между хромируемыми деталями и анодом должен быть не менее 30 мм, а между деталью, дном и зеркалом ванны – не менее 50 мм. Электролиты с меньшей концентрацией СrО₃ позволяют получить более высокую твердость хромового покрытия и больший выход по току, однако подобные электролиты необходимо чаще корректировать в процессе электролиза и применять большее напряжение. Физико-механические свойства хромового покрытия зависят от режима хромирования и толщины покрытия. Условно хромовые покрытия разделяют на три вида: молочные, блестящие и матовые. Блестящие покрытия отличаются высокой твердостью, достаточно высокой износостойкостью и хрупкостью, имеют на поверхности мелкую сетку трещин. Молочные осадки наиболее мягкие и вязкие, без трещин, по сравнению с блестящими обладают большей износостойкостью. Матовые осадки имеют повышенную твердость и хрупкость, характеризуются низкой износостойкостью, наличием сетки трещин на поверхности.

В табл. 10.4 приведены данные о влиянии режимов хромирования на вид осадка хрома. В зависимости от условий работы деталей выбирают осадок с требуемыми свойствами; например, для изнашиваемых деталей, работающих при небольших удельных нагрузках (до 0,5 МПа ), следует рекомендовать блестящие осадки, а при больших контактных давлениях и знакопеременных нагрузках – молочные осадки.

Наиболее высокие физико-механические свойства хромового покрытия достигаются при толщине слоя h < 0,25 мм. Если деталь работает при статических удельных нагрузках q ≤ 80 МПа, то рекомендуется толщина слоя h = 0,11-0,13 мм и цвет покрытия матово-блестящий.

При динамических удельных нагрузках q ≤ 50 МПа толщина слоя должна быть h = 0,05-0,11 мм, а при q ≤ 200 МПа и повышенных температурах рекомендуемая толщина слоя h = = 0,03÷0,05 мм. В последнем случае применяется покрытие молочное или молочно-блестящее.

Для повышения износостойкости применяют пористое хромирование. В покрытии создаются микропоры и каналы, которые обеспечивают большую его маслоемкость, что особенно важно при работе в условиях недостаточной смазки.

Таблица 10.4

Влияние режимов хромирования на вид и свойства электролитического осадка

Режим хромирования

Осадок

Толщина слоя хрома, мм

Механические свойства хромового покрытия

Температура электролита, °С

Плотность тока, А/дм²

Прочность покрытия при сдвиге, МПа

Прочность сцепления с основным металлом при сдвиге, МПа

Молочный

Блестящий

Матовый

0,1

0,3

0,5

0,1

0,3

0,5

0,1

0,3

0,5

505

276

163

625

398

308

600

366

257

300

–

300

–

300

–

Пористое хромирование отличается от твердого дополнительной анодной обработкой (дехромирование) после наращивания хромового покрытия. При дехромировании растворение хрома происходит неравномерно и преимущественно по трещинам, которые расширяются и углубляются. Анодная обработка ведется в той же ванне, что и хромирование, причем анодом служит обрабатываемая деталь, а катодом – свинцовые пластины. Режим де-хромирования также играет важную роль в создании пористости.

Пористость хрома бывает двух типов: канальчатая и точечная. Характер пористости определяется в основном режимом хромирования. Для получения точечной пористости рекомендуется следующий режим: температура 50-52°С, плотность тока 45-55 А/дм²; для канальчатой: температура 60°С и плотность тока 55-60 А/дм². Режим анодной обработки: температура 50-60 °С, плотность тока 40-45 А/дм², время 5-10 мин.

Для получения канальчатого хрома анодной обработке подвергают молочные и молочно-блестящие осадки, для получения пористого хрома – матовые и матово-блестящие осадки.

Точечная пористость обладает большей маслоемкостью и поэтому применяется для деталей, работающих в особо тяжелых условиях.

Покрытия с точечной пористостью характеризуются быстрой прирабатываемостью, но износостойкость их несколько ниже, чем канальчатых. Канальчатым хромом покрывают, например, гильзы цилиндров, а точечным – поршневые кольца двигателей.

Для повышения качества покрытия и увеличения выхода по току применяют хромирование в саморегулирующихся электролитах, струйное и проточное хромирование, а также хромирование на токе переменной полярности. Применение саморегулирующихся сульфатно-кремне-фторидных электролитов обеспечивает высокую стабильность работы ванны и дает возможность получить значительную толщину покрытия (до 1 мм) без ухудшения механических свойств. При этом выход по току составляет 17-24 %.

Рекомендуется следующий состав саморегулирующегося электролита (в г/л): 225-300 хромового ангидрида (СrО₃), 5,5-6,5 сульфата стронция (SrSO₄) и 18-20 кремнефторида калия (K₂SiF₆). Температура хромирования 50-70 °С, а плотность тока 50-100 А/дм².

Хромирование струйное и в проточном электролите заключается в постоянной подаче электролита в зону электролиза, что обеспечивает перемешивание его в межэлектродном пространстве. При этом возрастает поток подводимых ионов и облегчается разряд ионов на катоде. Кроме того, постоянное обновление электролита способствует повышению проводимости электролита, быстрому отводу газов, выделяющихся в процессе электролиза, уменьшению степени насыщения деталей водородом и улучшению качества хромовых покрытий. Наиболее интенсивное перемешивание может быть достигнуто при анодно-струйном хромировании, при котором подача электролита в зону электролиза осуществляется одновременно по всей наращиваемой поверхности через прорези или отверстия в аноде. При этом снижаются остаточные напряжения, возрастает твердость и повышается равномерность покрытия, увеличивается прочность сцепления.

Периодическое изменение направления тока (реверсирование) в процессе хромирования, т. е. хромирование на токе переменной полярности, позволяет улучшить качество осадка и интенсивность процесса более чем вдвое. Осадки имеют более совершенную мелкокристаллическую структуру, достигается более равномерное распределение хрома по всей поверхности. Вследствие частичного удаления газов из осадков при электролизе, шероховатость поверхности уменьшается. При этом можно получить как пористый, так и гладкий хром. Рекомендуемый режим реверсивного хромирования: плотность тока 60 – 150 А/дм², температура 45-60°С, продолжительность каждого катодного цикла 10-15 мин, анодного – 10-15 с. При увеличении анодного цикла до 15-20 с появляется более густая сетка трещин; дальнейшее увеличение этого периода вызывает ухудшение структуры пористого хрома.

Схема технологического процесса восстановления поверхностей деталей электролитическим хромированием приведена на рис. 10.16.

Рис. 10.16. Схема технологического процесса восстановления поверхностей деталей электролитическим хромированием

Операции, предшествующие хромированию, являются подготовительными. Шероховатость поверхности под хромирование должна быть 0,1-0,2 мкм. Окончательное обезжиривание деталей выполняется венской известью, представляющей собой сухую смесь окиси кальция и окиси магния в соотношении 1:1. Известь разводят водой до кашицеобразного состояния и при помощи волосяной щетки протирают поверхность детали. Для удаления окисных пленок применяют химическое или анодное декапирование. Химическое декапирование – слабое протравливание детали (продолжительность до 2 мин) в 3-5%-ном растворе серной или соляной кислоты (для деталей из черных металлов) или в растворе, содержащем 3 % азотной и 2 % серной кислот (для деталей из цветных металлов).

Анодное декапирование выполняется в электролите того же состава, который применяется для хромирования; при этом деталь является анодом, а катодом служат свинцовые пластины. Часто анодное декапирование проводится в той же ванне, в которой хромируется деталь, а полюсность ванны изменяют с помощью рубильника. Анодное декапирование производится в течение 0,5-1 мин при плотности тока 25-30 А/дм².

После хромирования деталь промывают, термически обрабатывают (нагрев в масляной ванне до 150-200°С с выдержкой до 3 ч с целью удаления из покрытия водорода, вызывающего хрупкость слоя), а затем шлифуют до получения необходимых размеров. При анодной обработке у выхода из каналов появляются бугорки высотой до 0,8 мкм. Поэтому отделочные операции рекомендуется выполнять после анодной обработки.

Для сохранения пористости при снятии большого слоя хрома механическую обработку иногда выполняют в два этапа: предварительную после хромирования и окончательную после анодной обработки. Для обработки пористого хрома рекомендуется применять анодно-механическое шлифование.

Контроль хромового покрытия осуществляется путем наружного осмотра с целью обнаружения чешуйчатости, шелушения с последующим простукиванием медным молотком (покрытие не должно отслаиваться).

К преимуществам электролитического хромирования относятся:

1) высокая прочность сцепления покрытия с основным металлом;

2) возможность получения покрытия с высокой износостойкостью, а также с химической и тепловой стойкостью.

Недостатки – длительность, сложность и трудоемкость технологического процесса, особенно вспомогательных операций, ограниченная толщина покрытия, низкий выход по току и высокая стоимость.

Хромирование применяют при ремонте штоков насосов, гильз цилиндров двигателей и насосов, гнезд подшипников, шеек валов и других деталей.

Следует учитывать, что при хромировании можно получить покрытия небольшой толщины. Поэтому восстановление изношенных поверхностей деталей хромированием применяют, когда необходимо нарастить изношенную поверхность в долях миллиметра или когда надо увеличить износостойкость трущейся части детали.

ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ГРАДИЕНТА МИКРОТВЕРДОСТИ КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ АДГЕЗИИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ

2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013

№1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 | №8 | №9 | №10 | №11 | №12

dx. doi.org/ 10.18577/2307-6046-2018-0-3-77-85

УДК 621.357.7

Salakhova R.K., Tihobrazov A.B., Nazarkin R.M.

ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ГРАДИЕНТА МИКРОТВЕРДОСТИ КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ АДГЕЗИИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ

Предложен способ получения в саморегулирующемся электролите хромирования толстых хромовых покрытий с положительным градиентом микротвердости по толщине. Проведены оценка прочности сцепления градиентного хромового покрытия методом изменения температур и методом удара на вертикальном копре У-2М и металлографические исследования отдельных слоев хрома, осажденных при различных режимах электролиза.

Представлены результаты исследования остаточных макронапряжений рентгенодифрактометрическим методом на анализаторе в хромовых покрытиях различной микротвердости.

Ключевые слова: хромирование, адгезионная прочность, микротвердость, градиентное хромовое покрытие, металлография, толщина покрытия, остаточные внутренние напряжения, chrome plating, adhesive strength, microhardness, gradient chromium coating, metallography, coating thickness, residual internal stresses.

Введение

Авиакосмическая промышленность наряду с военно-промышленным комплексом, где доля технологий пятого технологического уклада в нашей стране составляет наибольший процент, относятся к самым развитым отраслям отечественной экономики [1]. Для формирования в России в ближайшее десятилетие шестого технологического уклада необходимо совершить технологический прорыв, возможный лишь при успешной реализации стратегических направлений развития материалов, технологий и инновационных идей, а также созданных на их основе перспективных концептов, определяющих облик техники будущего [2, 3]. Это в свою очередь является стимулом разработки новых ресурсо- и энергосберегающих технологий обработки конструкционных материалов, среди которых не последнее место занимают технологии упрочнения поверхностей и нанесения покрытий различного назначения. Среди многообразия современных технологий получения покрытий (ионно-плазменное напыление, высоковакуумное газофазное осаждение, сверхзвуковое газопламенное напыление и др. ) традиционный электрохимический способ осаждения покрытий (гальваника) сохраняет свои позиции на российском рынке благодаря совершенствованию гальванических технологий путем модификации электролитов [4, 5], модернизации специализированного оборудования и повышения экологической чистоты и санитарно-гигиенической культуры гальванического производства [6, 7]. В связи с ужесточением природоохранного законодательства и требований к охране труда экологический критерий гальванического производства является ключевым [8, 9], и именно он определяет сегодня будущее этой отрасли промышленности и ее адаптацию в новом технологическом укладе. Поэтому организация процесса хромирования требует немалых материальных затрат, направленных на снижение вредного воздействия соединений хрома на окружающую среду и здоровье человека [10]. Несмотря на необходимость решения этих задач и технологических трудностей (низкий выход по току, слабая рассеивающая способность электролитов), хромирование остается самым распространенным и востребованным гальваническим процессом. Это связано с уникальностью свойств, присущих только хромовому покрытию (высокая твердость, повышенное сопротивление износу, химическая стойкость, гидрофобность, жароустойчивость), и все это при благородном коммерческом виде покрытия [11]. Очевидно, что хромовые покрытия потеряют перечисленные конкурентные преимущества, если не будет обеспечена высокая прочность сцепления покрытия с основой (подложкой). Адгезионная прочность – основная физико-механическая характеристика покрытия и решающий фактор, определяющий возможность эксплуатации покрытого изделия. Сцепление покрытия и основы обуславливается межатомными силами, поэтому на адгезионную прочность влияют главным образом предварительная подготовка поверхности детали перед нанесением покрытия (чистота поверхности) и физико-механические, а также структурные характеристики контактирующих материалов [12, 13]. Адгезия будет тем лучше, чем более шероховатой и развитой будет поверхность основного металла, что можно объяснить увеличением площади соприкосновения основного металла и покрытия. Следует отметить, что на адгезионную прочность хромового покрытия существенное влияние оказывают такие факторы, как «ударный» катодный ток и анодная активация покрываемой поверхности.

Для оценки адгезии используют качественные и количественные методы, иногда прибегают к косвенным сравнительным испытаниям, например методом склерометрии [14]. На практике чаще всего ограничиваются стандартизованными качественными методами определения адгезии (ГОСТ 9.302–86), так как они не требуют изготовления специальных образцов и дорогого испытательного оборудования.

В электролитических покрытиях кроме напряжений, возникающих от внешних нагрузок, существуют и внутренние напряжения, обусловленные искажениями кристаллической решетки. Для хромовых покрытий, особенно толстых (толщина ˃100 мкм), такая характеристика, как внутренние напряжения, является очень важной, так как от ее величины зависит возможность растрескивания хромового осадка, а значит, и адгезионная прочность покрытия [15].

Наиболее напряженным (критическим) местом является граница раздела «покрытие–основной металл». Существует мнение, что именно на ней локализуется наибольшее количество концентраторов напряжений [16]. Для минимизации внутренних напряжений на границе раздела необходимо обеспечить условия осаждения хромового слоя в виде так называемого эпитаксиального покрытия, т. е. добиться формирования покрытия, имеющего кристаллическую решетку и ориентацию кристаллов, близкую к кристаллической решетке покрываемого металла. В процессе эпитаксиального роста образующаяся фаза закономерно продолжает кристаллическую решетку подложки [17]. В связи с этим можно предположить, что осаждение покрытий с положительным градиентом микротвердости по толщине позволит снизить внутренние напряжения в пограничном слое в результате нивелирования величин микротвердости контактирующих металлов и станет дополнительным фактором, способствующим повышению прочности сцепления покрытия с основой.

Исходя из вышеизложенного, целью данной работы является получение положительного градиента микротвердости по толщине как способа повышения адгезии толстых (не менее 300 мкм) электролитических хромовых покрытий, что особенно важно при реализации ремонтных технологий восстановления геометрических размеров изношенных деталей.

Работа выполнена в рамках реализации стратегического направления 17. «Комплексная антикоррозионная защита, упрочняющие, износостойкие, защитные и теплозащитные покрытия», комплексная проблема 17.2. «Шликерные, газодинамические и комбинированные покрытия для деталей из углеродистых сталей, в том числе высокопрочных» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [3].

Материалы и методы

В качестве объекта исследования использовали стальные образцы с хромовым покрытием, осажденным из саморегулирующегося электролита хромирования [18, 19].

Градиентное по микротвердости хромовое покрытие получали путем соблюдения отработанной схемы варьирования режимов осаждения (наращивания) хромовых слоев [20].

Прочность сцепления хромового покрытия с подложкой (адгезия) определяли методом изменения температур по ГОСТ 9.302 и методом удара на вертикальном копре «Константа У-2М» [21].

Контроль толщины хромового покрытия проводили замером образцов до и после нанесения покрытия микрометром с ценой деления 1 мкм, а также металлографическим методом с применением микроскопа GX-41 по ГОСТ 9.302.

Микротвердость хромового покрытия измеряли с помощью микротвердомера ПМТ-3М при нагрузках 50; 100 и 200 г по ГОСТ 9450.

Электролитическое травление шлифов производили в 10%-ном растворе щавелевой кислоты. Режим анодного травления: U=5 В; I=0,3 А, время 20 с, материал катода – нержавеющая сталь [22].

Оценку величины остаточных напряжений I рода (макронапряжений) проводили неразрушающим рентгеновским дифрактометрическим методом с помощью анализатора остаточных напряжений в соответствии с требованиями ММ1.595-17-225–004. Рентгеносъемка поверхностных слоев покрытий проведена в монохромном Cr K_α-излучении (глубина проникновения излучения в материал ~15–20 мкм). Расчет величины напряжений выполнен по стандартной методике sin²ψ с фиксированным углом ψ₀, которая используется для анализа плоских поверхностей. При этом величина макронапряжений определяется при фиксированном угле падения рентгеновских лучей и изменяющемся положении счетчика. Остаточные макронапряжения в поверхностном слое каждого из образцов анализировали в одной точке, находящейся в геометрическом центре исследуемой поверхности, параллельно продольной оси образца.

Результаты и обсуждение

Следует отметить, что получение хромовых покрытий с положительным градиентом микротвердости по толщине предполагает осаждение хромовых осадков толщиной не менее 100 мкм. В данной работе авторы исследовали адгезионную прочность толстых градиентных хромовых покрытий (толщина ˃300 мкм), предназначенных в основном для восстановления геометрических размеров изношенных деталей, т. е. для реализации ремонтных технологий. Положительный градиент микротвердости по толщине покрытия (рассматривается поперечный шлиф) предусматривает получение хромовых покрытий с возрастающей микротвердостью в направлении от границы раздела «основа–покрытие» до внешней границы образца.

Ремонтная технология основывается на принципе послойного (аддитивного) наращивания осадков хрома на подложку [23], поэтому для управления процессом получения градиентного хромового покрытия предварительно исследовали отдельные слои хрома, осажденные при различных режимах электролиза.

Режимы осаждения слоев хрома, технические характеристики хромовых покрытий и результаты металлографического исследования представлены в табл. 1. При измерении микротвердости первого слоя хромового покрытия нагрузка на алмазный наконечник составила 50 г, при оценке микротвердости остальных слоев 100 г.

Таблица 1

Физико-механические свойства слоев хромового покрытия

Условный номер слоя	Режим осаждения		Технические характеристики		Поперечный шлиф (×500)
Условный номер слоя	температура электролита, °С	плотность тока, А/дм²	толщина, мкм	микротвердость, ГПа	Поперечный шлиф (×500)
1	65–70	35–40	15–25	5,8–6,3
2	60–65	45–50	50–60	8,2–9,0
3	60–65	55–60	65–75	9,8–10,2
4	60–65	65–70	70–75	10,6–10,8
5	60–65	75–80	95–100	11,0–11,4

Как видно из данных табл. 1, выбранные режимы осаждения хромовых слоев (температура электролита, плотность тока) обеспечивают получение покрытий различной микротвердости, при этом наблюдается положительный градиент микротвердости при переходе от относительно мягкого («молочного») хрома к твердому износостойкому хрому – от 5,8 до 11,4 ГПа. Суммарная толщина осажденных пяти слоев хрома составила ~315 мкм. Прочность сцепления хромового покрытия на всех образцах соответствует требованию ГОСТ 9.302–86. После испытаний методом изменения температур (ГОСТ 9.302–86, п. 5.10) вздутий и отслаиваний покрытий не наблюдается.

На основании результатов исследования отдельных хромовых слоев определены режимы осаждения градиентного хромового покрытия толщиной ˃300 мкм. При этом хромирование выполняли на стальных образцах, подвергнутых пескоструйной обработке корундовым песком зернистостью 75–100 мкм, и на образцах без обработки. Режимы осаждения хромового покрытия, последовательное выполнение которых обеспечивает получение градиентных хромовых покрытий, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Режимы осаждения градиентного хромового покрытия толщиной ˃300 мкм

Режим осаждения градиентного хромового покрытия			Микротвердость, ГПа
плотность тока, А	температура электролита, °С	время осаждения, мин	Микротвердость, ГПа
Не менее 35	От 65	90	От 5,8 до 9,0
Не менее 50	От 60	90	От 9,0 до 10,8
Не менее 70	От 60	До получения покрытия заданной толщины	От 10,8 и более

Хромирование при повышенной температуре и низкой катодной плотности тока создают условия для кристаллизации на поверхности образца «молочного» хрома с низкими остаточными напряжениями, и поэтому характеризующегося отсутствием микротрещин и пор [16]. Плавный переход от одного режима к другому в соответствии с табл. 2 обеспечивает осаждение толстослойного хромового покрытия с положительным градиентом микротвердости по толщине. Измерения микротвердости проводили на поперечном микрошлифе в направлении от границы раздела «сталь–хромовое покрытие» до внешней границы покрытия («хромовое покрытие–заливочная смола») при нагрузке алмазной пирамиды 200 г. Общий вид градиентного хромового покрытия с отпечатками алмазного наконечника представлен на рис. 1, а.

Рис. 1. Градиентное по микротвердости хромовое покрытие:

а – общий вид покрытия на поперечном микрошлифе; б – микроструктура покрытия (травленый шлиф)

Измерения микротвердости проводили в направлении от границы раздела «сталь–покрытие» к внешней границе образца при толщине покрытия 367 мкм. Результаты измерений микротвердости хромового покрытия в пяти точках на поперечном шлифе следующие, ГПа:

1 (граница «сталь–покрытие»)	6,8
2	10,2
3 (ориентировочно – центр покрытия)	10,9
4	11,3
5 (граница «покрытие–заливочная смола»)	11,6
Положительный градиент микротвердости	От 6,8 до 11,6

При электролитическом травлении градиентного хромового покрытия (рис. 1, б) выявляется различие в микроструктуре отличающихся по микротвердости слоев хрома: относительно мягкий слой – до ~9 ГПа; твердые слои с микротвердостью – от 9 до
11,6 ГПа.

Адгезию (прочность сцепления) градиентного хромового покрытия к подложке оценивали – наряду с методом изменения температур по ГОСТ 9.302–86 (качественный метод) – методом удара с применением вертикального копра «Константа У-2М» (количественный метод). Результаты контроля адгезии представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты измерения адгезии градиентного хромового покрытия

толщиной ˃300 мкм

Пескоструйная обработка	Адгезия
Пескоструйная обработка	Метод изменения температур	Энергия удара, Дж
Без обработки	Соответствует ГОСТ 9. 302 (п. 5.10)	Выдерживает энергию удара – до 4,9
С обработкой	Соответствует ГОСТ 9.302 (п. 5.10)	Выдерживает энергию удара – до 9,8

Как видно из данных табл. 3, адгезионная прочность градиентного хромового покрытия, измеренная методом нагрева, соответствует требованию ГОСТ 9.302–86 (отсутствие сколов, отслоений) и не зависит от того, подвергалась исходная поверхность образца пескоструйной обработке или данная операция не выполнялась.

Рис. 2. Результаты испытаний адгезии хромового покрытия толщиной 370 мкм при
свободном падении груза массой 1000,0±1,0 г с высоты 1000±2 мм на поверхность образца с хромовым покрытием с предварительной пескоструйной обработкой (а) и без обработки (б)

Более жесткое испытание методом удара показало, что толстослойное градиентное хромовое покрытие, осажденное на опескоструенную поверхность образца, выдерживает энергию удара не менее 9,8 Дж (рис. 2, а), тогда как хромовое покрытие на образце, не прошедшем пескоструйную обработку, – до 4,9 Дж (рис. 2, б). Метод испытания заключается в визуальной оценке состояния поверхности покрытия после удара бойком, на который свободно падает груз массой 1000,0±1,0 г с высоты 500±2 мм и 1000±2 мм. Боек передает энергию удара образцу с покрытием, лежащему на наковальне. После удара покрытие осматривали на наличие механических повреждений (трещины, отслаивания).

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для обеспечения высокой адгезионной прочности градиентного хромового покрытия к стальной подложке необходимо проведение пескоструйной обработки исходной поверхности образцов перед хромированием. Можно утверждать, что при этом пластичные «молочные» осадки хрома на границе с основным металлом подвергаются минимальной деформации и в итоге хромовое покрытие не отслаивается от подложки. Известно, что «молочный» хром имеет преимущественно гексагональную структуру, которая постепенно переходит в устойчивую кубическую форму с небольшим уменьшением объема (усадка хрома), сопровождающегося появлением растягивающих напряжений, не вызывающих образование сетки трещин. Для «молочного» хромового покрытия, осажденного из саморегулирующегося электролита, характерно формирование осадка с низкими значениями растягивающих напряжений при достижении толщины слоя 4–5 мкм [24].

Авторы данной работы провели измерения величины остаточных макронапряжений в хромовых покрытиях. Макронапряжения (напряжения I рода) вызваны упругими искажениями кристаллической решетки, которые уравновешиваются в объеме всего изделия либо значительной его части. Поскольку имеет место ограничение по глубине проникновения рентгеновского излучения в металл, методика рентгенодифрактометрического контроля напряжений не позволяет оценить интегральную величину напряжений в толстых (толщина ˃100 мкм) осадках. Исходя из этого, остаточные напряжения определяли в отдельных слоях хромового покрытия, отличающихся по микротвердости (табл. 4).

Таблица 4

Остаточные напряжения в хромовом покрытии

Вид хромового покрытия	Микротвердость, ГПа	Толщина покрытия, мкм	Величина остаточных напряжений, МПа
«Молочный» хром	7,5–8,0	15–20	+(7±47)
Твердый хром	10,0–10,5	30–35	-(290±67)
Твердый хром	10,7–11,2	30–35	-(300±54)

Полученные результаты согласуются с теорией самопроизвольных структурных переходов в процессе кристаллизации хрома, сопровождающихся сменой растягивающих напряжений (знак «+») на сжимающие (знак «-») напряжения. Как видно из данных табл. 4, в «молочном» хроме возникают низкие растягивающие напряжения, что и приводит к отсутствию растрескивания в пограничном слое. В итоге комбинация малонапряженного «молочного» хрома и твердых хромовых слоев обеспечивает высокую адгезионную прочность градиентного по микротвердости хромового покрытия.

Заключения

Качественным и количественным методами контроля адгезии установлено, что электролитические хромовые покрытия с положительным градиентом микротвердости по толщине обладают высокой адгезионной прочностью к стальной подложке.

Высокая прочность сцепления градиентного хромового покрытия обусловлена кристаллизацией на поверхности раздела «основа–покрытие» осадка хрома с низкими растягивающими напряжениями.

Осаждение градиентных хромовых покрытий толщиной ˃300 мкм можно рекомендовать для восстановления геометрических размеров изношенных стальных деталей (ремонтная технология).

ЛИТЕРАТУРА REFERENCE LIST

1. Доспехи для «Бурана». Материалы и технологии ВИАМ для МКС «Энергия–Буран» / под ред. Е.Н. Каблова. М.: Наука и жизнь, 2013. 128 с.
2. Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сб. информ. материалов. 3-е изд. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.
3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
4. Салахова Р.К., Тихообразов А.Б. Физико-химические свойства оксалатно-сульфатного электролита хромирования, содержащего наноразмерные частицы оксидов металлов // Авиационные материалы и технологии. 2016. №4 (45). С. 31–39. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-4-31-39.
5. Губаревич Г.П., Савченко А.В., Фомичев В.Т. Оптимизация технологических параметров процесса хромирования из саморегулирующегося электролита с комплексной органо-неорганической добавкой // ВолгГАСУ: Интернет-вестник. 2015. Вып. 4 (40). С. 1–5. URL: http://www.vestnik.vgasu.ru (дата обращения: 09.02.2018).
6. Губин А.Ф., Ильин В.И., Колесников В.А. Разработка комплекса специальных мероприятий по повышению химической безопасности гальванического производства // Химическая и биологическая безопасность. 2015. №1–2. С. 83–86.
7. Виноградов С.С., Никифоров А.А., Балахонов С.В. Замена кадмия. Этап 1. Повышение защитной способности цинковых покрытий: термоиммерсионное и модифицированное покрытия // Авиационные материалы и технологии. 2015. №4 (37). С. 53–60. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-53-60.
8. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М.: Глобус, 1998. Вып. 3. 298 с.
9. Лисицын В.Е., Абдулина В.С., Караваев А.В. и др. Критерий экологичности электролитического процесса хромирования // Вестник ТГУ. 1999. Т. 4. Вып. 2. С. 240–241.
10. Ильин В.И., Губин А.Ф., Колесников В.А. Минимизация образования опасных химических жидких отходов в гальванотехнике (обзор) // Химия. Химическая технология. 2011. №1. С. 29–42.
11. Молчанов В.Ф. Эффективность и качество хромирования деталей. Киев: Техника, 1979. 228 с.
12. Ковенский И.М., Поветкин В.В. Металловедение покрытий. М.: Интермет Инжиниринг, 1999. 296 с.
13. Глянцев Н.И., Котов В.В., Стекольников Ю.А. Влияние хромирования на физико-механические свойства металлов // Химия и химическая технология. 2006. Т. 49. Вып. 9. С. 74–78.
14. Семенычев В.В., Салахова Р.К. Оценка адгезии никель-кобальтового покрытия к стекло- и углепластику методом царапанья // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2016. №7 (43). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 09.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-7-6-6.
15. Pfeiffer W., Koplin C., Reisacher E., Wenzel J. Residual Stresses and Strength of Hard Chromium Coatings // Materials Science Forum. 2011. Vol. 681. Р. 133–138. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.681.133.
16. Солодкова Л.Н., Кудрявцев В. Н. Электролитическое хромирование. М.: Глобус, 2007. 191 с.
17. Труханов Е.М., Колесников А.В., Лошкарев И.Д. Дальнодействующие напряжения в эпитаксиальной пленке, созданные дислокациями несоответствия // Материалы электронной техники. 2014. №1 (65). С. 24–31.
18. Электролит для хромирования сталей, медных и титановых сплавов: пат. 2187587 Рос. Федерация; заявл. 09.01.01; опубл. 20.08.02, Бюл. №23.
19. Тюриков Е.В., Тихообразов А.Б., Салахова Р.К. Исследование свойств разбавленного саморегулирующегося электролита хромирования, содержащего наноразмерные частицы оксида алюминия // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. №6. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 09.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-6-6-6.
20. Способ нанесения электролитических покрытий на основе хрома: пат. 2457288 Рос. Федерация; заявл. 31.05.11; опубл. 27.07.12, Бюл. №21.
21. Шлугер М.А., Ток Л.Д. Гальванические покрытия в машиностроении. М.: Машиностроение, 1985. Т. 2. 248 с.
22. Беккерт М., Клемм Х. Способы металлографического травления: справочник. М.: Металлургия, 1988. 398 с.
23. Моргунов Ю.А., Саушкин Б.П. Аддитивные технологии для авиакосмической техники // Аддитивные технологии. 2016. №1. С. 30–38.
24. Богорад Л.Я. Хромирование. Л.: Машиностроение, 1984. 96 с.

1. Dospehi dlya «Burana». Materialy i tehnologii VIAM dlya MKS «Energiya–Buran» / pod red. E.N. Kablova [Armor for «Buran». Materials and VIAM technologies for ISS of «Energiya–Buran» / ed. by E.N. Kablov. 3rd ed.]. M.: Nauka i zhizn, 2013. 128 s.
2. Kablov E.N. Tendencii i orientiry innovacionnogo razvitiya Rossii: sb. inform. materialov. 3-e izd. [Tendencies and reference points of innovative development of Russia: collection of information materials. 3rd ed.]. M.: VIAM, 2015. 720 s.
3. Kablov E.N. Innovacionnye razrabotki FGUP «VIAM» GNC RF po realizacii «Strategicheskih napravlenij razvitiya materialov i tehnologij ih pererabotki na period do 2030 goda» [In-novative developments of FSUE «VIAM» SSC of RF on realization of «Strategic directions of the development of materials and technologies of their processing for the period until 2030»] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2015. №1 (34). S. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
4. Salahova R.K., Tihoobrazov A.B. Fiziko-himicheskie svojstva oksalatno-sulfatnogo elektrolita hromirovaniya, soderzhashhego nanorazmernye chasticy oksidov metallov [Physical and chemical properties of oxalate-sulfate chromium plating electrolyte, containing metal oxide nanoparticles] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2016. №4 (45). S. 31–39. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-4-31-39.
5. Gubarevich G.P., Savchenko A.V., Fomichev V.T. Optimizaciya tehnologicheskih parametrov processa hromirovaniya iz samoreguliruyushhegosya elektrolita s kompleksnoj organo-neorganicheskoj dobavkoj [Optimization of technological parameters of process of chromizing from self-regulating electrolit with complex organo-inorganic additive] // VolgGASU: Internet-vestnik. 2015. Vyp. 4 (40). S. 1–5. URL: http://www.vestnik.vgasu.ru (data obrashheniya: 09.02.2018).
6. Gubin A.F., Ilin V.I., Kolesnikov V.A. Razrabotka kompleksa specialnyh meropriyatij po povysheniyu himicheskoj bezopasnosti galvanicheskogo proizvodstva [Development of complex of special events for increase of chemical safety of galvanic production] // Himicheskaya i biologicheskaya bezopasnost. 2015. №1–2. S. 83–86.
7. Vinogradov S.S., Nikiforov A.A., Balahonov S.V. Zamena kadmiya. Etap 1. Povyshenie zashhitnoj sposobnosti cinkovyh pokrytij: termoimmersionnoe i modificirovannoe pokrytiya [Cadmium replacement. Part 1. Improving of protective property of zinc coatings: thermo-immersed and modified coatings] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2015. №4 (37). S. 53–60. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-53-60.
8. Vinogradov S.S. Ekologicheski bezopasnoe galvanicheskoe proizvodstvo [Ecologically safe galvanic production]. M.: Globus, 1998. Vyp. 3. 298 s.
9. Lisicyn V.E., Abdulina V.S., Karavaev A.V. i dr. Kriterij ekologichnosti elektroliticheskogo processa hromirovaniya [Criterion of environmental friendliness of electrolytic process of chromizing] // Vestnik TGU. 1999. T. 4. Vyp. 2. S. 240–241.
10. Ilin V.I., Gubin A.F., Kolesnikov V.A. Minimizaciya obrazovaniya opasnyh himicheskih zhidkih othodov v galvanotehnike (obzor) [Minimization of formation of hazardous chemical liquid waste in galvanotechnics (overview)] // Himiya. Himicheskaya tehnologiya. 2011. №1. S. 29–42.
11. Molchanov V.F. Effektivnost i kachestvo hromirovaniya detalej [Efficiency and quality of chromizing of details]. Kiev: Tehnika, 1979. 228 s.
12. Kovenskij I.M., Povetkin V.V. Metallovedenie pokrytij [Metallurgical science of coverings]. M.: Intermet Inzhiniring, 1999. 296 s.
13. Glyancev N.I., Kotov V.V., Stekolnikov Yu.A. Vliyanie hromirovaniya na fiziko-mehanicheskie svojstva metallov [Influence of chromizing on physicomechanical properties of metals] // Himiya i himicheskaya tehnologiya. 2006. T. 49. Vyp. 9. S. 74–78.
14. Semenychev V.V., Salahova R.K. Ocenka adgezii nikel-kobaltovogo pokrytiya k steklo- i ugleplastiku metodom carapanya [Evaluation of nickel-cobalt coating adhesion to fiberglass and carbon fiber–reinforced plastic by scratching] // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tehnich. zhurn. 2016. №7 (43). St. 06. Available at: http://www.viam-works.ru (accessed: February 09, 2018). DOI: 10. 18577/2307-6046-2016-0-7-6-6.
15. Pfeiffer W., Koplin C., Reisacher E., Wenzel J. Residual Stresses and Strength of Hard Chromium Coatings // Materials Science Forum. 2011. Vol. 681. Р. 133–138. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.681.133.
16. Solodkova L.N., Kudryavcev V.N. Elektroliticheskoe hromirovanie [Electrolytic chromizing]. M.: Globus, 2007. 191 s.
17. Truhanov E.M., Kolesnikov A.V., Loshkarev I.D. Dalnodejstvuyushhie napryazheniya v epitaksialnoj plenke, sozdannye dislokaciyami nesootvetstviya [Long-range tension in the epitaxial film, the discrepancies created by dislocations] // Materialy elektronnoj tehniki. 2014. №1 (65). S. 24–31.
18. Elektrolit dlya hromirovaniya stalej, mednyh i titanovyh splavov: pat. 2187587 Ros. Federaciya [Electrolit for chromizing steel, copper and titanium alloys: pat. 2187587 Rus. Federation]; zayavl. 09.01.01; opubl. 20.08.02, Byul. №23.
19. Tyurikov E.V., Tihoobrazov A.B., Salahova R.K. Issledovanie svojstv razbavlennogo samoreguliruyushhegosya elektrolita hromirovaniya, soderzhashhego nanorazmernye chas-ticy oksida alyuminiya [Research of properties of the diluted self-regulating chromium plating electrolyte with nano-scale aluminum oxide particles] // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tehnich. zhurn. 2015. №6. St. 06. Available at: http://www.viam-works.ru (accessed: February 09, 2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-6-6-6.
20. Sposob naneseniya elektroliticheskih pokrytij na osnove hroma: pat. 2457288 Ros. Federaciya [Way of drawing electrolytic coverings on the basis of chrome: pat. 2457288 Russ. Federation]; zayavl. 31.05.11; opubl. 27.07.12, Byul. №21.
21. Shluger M.A., Tok L.D. Galvanicheskie pokrytiya v mashinostroenii [Galvanic coverings in mechanical engineering]. M.: Mashinostroenie, 1985. T. 2. 248 s.
22. Bekkert M., Klemm H. Sposoby metallograficheskogo travleniya: spravochnik [Ways of metallographic etching: directory]. M.: Metallurgiya, 1988. 398 s.
23. Morgunov Yu.A., Saushkin B.P. Additivnye tehnologii dlya aviakosmicheskoj tehniki [The additive technologies for aerospace equipment ] // Additivnye tehnologii. 2016. №1. S. 30–38.
24. Bogorad L.Ya. Hromirovanie [Chromizing]. L.: Mashinostroenie, 1984. 96 s.

Хромирование деталей.

Хромирование — электролитическое покрытие хромом, несмотря на вредность производства, оно является одним из самых распространённых видов покрытий. При покрытии любой детали мотоцикла или автомобиля, она становится намного привлекательнее на вид и богаче. И любой чоппер, классический или ретроавтомобиль, после покрытия хромом его деталей, буквально преображаются и притягивают взгляд. В этой статье мы рассмотрим возможно ли хромирование, меднение или никелирование в домашних условиях, какие бывают виды покрытий хромом и чем они отличаются, рассмотрим как химическое так и гальваническое покрытие хромом (а так же современным методом распыления), покрытие деталей никелем и медью, а так же составы различных электролитов и особенности работ.

Многим известно, что хромовое покрытие имеет не только декоративную функцию, но и множество других полезных свойств. Это и стойкость к коррозии, как при нормальной, так и при повышенной температуре, высокая твёрдость с малым коэффициентом трения, стойкость к механическому износу, ну и высокий коэффициент отражения света, что очень полезно при покрытии например отражателей фар.

Вообще покрытие хромом можно разделить на две группы: 1 — декоративное и 2 — функциональное хромирование.

Декоративное покрытие хромом имеет большое применение в мотоциклетной и автомобильной промышленности, да и в многих других областях техники, в которых предъявляются высокие требования как к эстетическому внешнему виду изделий, так и к коррозионной стойкости. Декоративное покрытие наносят в виде очень тонких слоёв (менее 1 мкм) на промежуточные слои, но об .том ниже.

Функциональное покрытие хромом применяют в основном для покрытия инструментов (чаще измерительных), шаблонов, различных форм для отливки деталей под давлением, ну и для покрытия других деталей, которые подвержены механическому износу.

Так же очень полезно функциональное покрытие хромом при восстановлении первоначального размера изношенных деталей и машин. Функциональные покрытия могут наноситься прямо на стальную, или иную подложку. И толщина функциональных покрытий может достигать нескольких миллиметров (особенно при восстановлении изношенных деталей).

Хром имеет свойство покрываться прозрачной и плотной плёнкой (пассивная плёнка), которая увеличивает стойкость к коррозии и препятствует потемнению блестящих декоративных покрытий. Но следует учесть, что сам хром не способен создать хорошую антикоррозионную защиту. И именно поэтому, перед нанесением хрома важно покрыть деталь промежуточными слоями, такими как никель, а ещё лучше медь, потом никель.

Чтобы наносить на поверхность деталей слои меди, никеля и хрома, существуют несколько способов. Первый — это гальваническое нанесение покрытий, второй — химическое нанесение покрытий, и третий способ, который появился не так давно — это нанесение покрытий с помощью распыления. Каждый из этих способов мы рассмотрим ниже, и какой из них предпочтительней, каждый мастер решает сам, исходя из условий и возможностей.

Гальваническое нанесение покрытий.

Гальванический способ нанесения различных покрытий, не смотря на самые большие затраты производства и вредность, имеет главное преимущество перед остальными способами — это возможность нанесения прочной плёнки большой толщины, а значит позволяет восстановить практически любую изношенную деталь.

Причём восстановленная деталь будет износоустойчивее новой, и ресурс её увеличится. Это очень важное свойство полезно например при восстановлении редких антикварных мотоциклов или автомобилей, для которых купить новую деталь, взамен изношенной, не так то просто.

При гальваническом способе нанесения металлических покрытий, требуется изготовить специальные гальванические ванны, в которых растворяют специальные вещества по определённым рецептам (о которых ниже). И количество веществ в этих рецептах, соответствует содержанию их в одном литре приготовленного раствора.

Ещё для электролитического нанесения металлов на детали, потребуется мощный источник постоянного тока, который будет способен при низком напряжении (от 2 до 12 вольт) выдать достаточно большую силу тока — более ста ампер. Но для покрытий небольших деталей (мелочёвки) достаточно не сильно мощного источника питания, подойдёт даже аккумуляторная батарея. Всё зависит от размера детали и чем она меньше, тем меньший потребуется ток (то же самое и с размером ванны, но об этом ниже).

Так же потребуется реостат, для регулировки электрического тока в анодной цепи (анодная цепь подключена к плюсу источника тока). В эту же электрическую цепь следует последовательно подключить амперметр, для контроля силы тока. К тому же потребуется ещё и контроль нужной кислотности электролита, которая определяется измерением концентрации ионов водорода (показатель рН).

Определяется этот показатель с помощью электронного прибора «рН — метра» , у которого показатель рН показывается на шкале, а у более современных приборов на дисплее. У кого нет такого прибора, то можно поискать в продеже специальную индикаторную бумагу, которая погружается в раствор электролита, и изменением своего цвета показывает значение рН.

Для выделения металлических покрытий используются специальные ванны, или сосуды (зависит от формы и габаритов деталей). Мелкие детали можно покрывать металлами в фарфоровых или стеклянных банках (мисках). Для покрытия более крупных деталей, используют специальные ванны, чаще изготовленные из стального листа, которые облицованы различными материалами. Материал облицовки ванн зависит от состава электролита и требуемых рабочих температур. Но чаще всего используют листовую резину.

Детали перед покрытием следует отшлифовать и отполировать до зеркального блеска, иначе любая царапина будет видна после нанесения меди, никеля, хрома. Ржавчина тоже удаляется с деталей, и это можно сделать как механически (стальными щётками), так и химическим способом.

Далее детали обезжириваются химическим или электролитическим способом и тщательно промываются проточной водой. И только после этого детали подвешиваются в ванне, то есть подключаются к отрицательному полюсу (минусу источника питания) и являются катодом. Чаще всего детали подвешиваются на медной проволоке, или на специальных подвесах, предназначенных для нескольких деталей.

К положительному полюсу (плюсу) подключается анод в форме пластины, и подвешивается на проволоке в ванне. Пластина в большинстве случаев изготовлена из того же металла, которым нужно покрыть деталь. Но в редких случаях, когда деталь нужно покрыть каким нибудь редким металлом, используют нерастворимые аноды из платины, нержавейки и даже графита. Периодически следует извлекать аноды из ванны и чистить их щёткой в струе воды, от осаждённых на них осадков.

Меры безопасности.

При работе с гальваническими ваннами следует соблюдать ряд условий, что бы потом не ходить с угробленным здоровьем. Для гальваники следует использовать отдельное помещение, иначе в вашей мастерской инструменты будут довольно быстро покрываться ржавчиной.

И первое, что нужно будет сделать в этом помещении, причём прямо над гальванической ванной — это принудительная вытяжка. Вытяжка 0 это первое и важное условие, на что следует потратиться. Следует так же учесть, что во многих странах, после вытяжки должны стоять специальные фильтры, иначе такому производству просто не дадут работать.

Вытяжная вентиляция просто необходима и должна быть установлена прямо над ванной, так как даже ванны, которые не находятся под током, но при рабочей температуре, выделяют вредные для человеческого организма пары.

Ещё следует иметь в виду, что большинство электролитов состоят из сильно едких веществ (щёлочь, кислота), поэтому обязательно следует работать в резиновых перчатках, резиновом фартуке, а если в цехе имеются несколько больших ванн, то не помешают и резиновые сапоги. А при переливании электролитов, или его фильтрации, приготовлении и т.п., следует одеть защитную маску для лица.

Следует помнить, что некоторые вещества для ванн являются опасными ядами (соединения ртути, цианиды, сурьма, мышьяк). Поэтому работать с ними нужно очень осторожно и хранить такие вещества следует в отдельном месте (лучше в сейфе). А вообще для открытия производства во многих странах, и работы с такими веществами, нужны квалифицированные лица, которые имеют разрешение на работу с ядами.

Если некоторых останавливает то, что написано выше, тогда следует выбрать другие способы хромирования, то есть пропустить несколько абзатцев, и спустившись ниже почитать о них. Если же вам нужно использовать именно гальванический способ, позволяющий получить наиболее толстые и стойкие покрытия — так называемый настоящий хром (или восстановить размер изношенной детали), тогда читаем дальше.

Меднение гальваническим способом.

Как я уже говорил выше, для более качественного и стойкого покрытия хромом деталей, их сначала нужно покрыть медью и никелем, и только после этого производить хромирование. Хотя сейчас пошло новое модное направление в кастомайзинге — это покрытие многих деталей кастома медью, и медь на деталях смотрится круто (см. фото слева).

Да и вообще, гальванически осаждённые медные покрытия очень украшают детали, особенно при пользовании ваннами с блескообразователями. Но только следует учесть, что медь от воздействия атмосферы легко реагирует с влагой и углекислотой воздуха, и со временем теряет блеск и покрывается тёмным налётом (а затем зелёным коррозионным налётом). Поэтому её нужно покрывать специальными лаками, защищающими от атмосферного воздействия.

Но чаще всего, благодаря своей пластичности и лёгкой полировке, медь применяется в качестве промежуточной прослойки, в многослойных защитно-декоративных покрытиях, например медь — никель — хром. Причем такое покрытие используют и для наложения на пластмассы.

Однако хорошая электропроводность меди и способность хорошо сцепляться с пластиком, широко используется в электротехнике и электронике (медью покрывают печатные платы и волноводы). К тому же медь и медные покрытия можно окрашивать в различные цвета, и если применять химический или электрохимический способ окрашивания, то покрытие получается намного устойчивее любой краски. Окрашивание меди часто используется в галантерейном производстве и в ювелирном деле.

Чтобы покрыть медью деталь в электролитической ванне, естественно нужно приготовить и залить в ванну электролит. Основные виды электролитов для электролитического меднения — это щелочные и кислые. Щелочные электролиты бывают пирофосфатные, цианистые и железистосинеродистые электролиты.

Основным достоинством щелочных, а точнее цианистых электролитов, является их высокая (более шестидесяти процентов) рассеивающая способность, а так же мелкокристалличность покрытий, ну и способность непосредственного нанесения меди на стальные детали.

А из кислых электролитов наиболее часто применяемыми являются фторборатный и сульфатный электролиты, которые отличаются простотой их состава и устойчивостью. Но они обладают небольшой рассеивающей способностью, а так же невозможностью непосредственного меднения стали, из-за выпадания контактной меди. В таблице ниже показаны составы нескольких сульфатных электролитов.

Состав под номером 1 в таблице, рекомендуется перемешивать, и предназначен он для матового меднения (выход по току составляет 95 — 98 процентов).
Раствор под номером 2 лучше подходит для блестящего меднения, и перемешивать его при процессе не нужно.
Раствор электролита под номером 3 больше подходит для быстрого меднения, но его рекомендуется перемешивать.
Ну и раствор под номером 4 служит для получения блестящих и гладких покрытий, потому что содержит блескообразующую и выравнивающую добавку. К тому же покрытая в этом электролите медь, обладает хорошей пластичностью и низкими внутренними напряжениями.

Только следует учесть, что при приготовлении электролита под номером 4, требуется химическая чистота всех компонентов состава, и наличие хлористого натрия, который добавляется в дистиллированную воду, на основе которой готовится электролит. А если постоянно перемешивать состав, то плотность тока в таком электролите можно увеличить до трёх или четырёх ампер на квадратный дециметр объёма состава.

Для непосредственного покрытия стали (и цинка) применяются цианидные составы, которые несмотря на токсичность широко применяются. Тем более медь осаждается при их использовании очень быстро (да и в растворах с большой концентрацией меди допускается большая плотность тока).

Для покрытия стали и цинковых сплавов медью, широко применяется достаточно простой состав электролита, состоящий всего из двух компонентов: цианистый натрий свободный 10 — 20 (грамм на литр), и цианистая медь (цианистая соль) — 40 — 50 г.л. Рабочая температура раствора 15 — 25 градусов, а плотность тока равна примерно 0,5 — 1 ампер на квадратный дециметр; выход по току 50 — 70%.

Другие цианистые электролиты отличаются лишь различными добавками, которые немного ускоряют процесс осаждения меди, или улучшают внешний вид покрытий. Например если добавить 50- 70 грамм на литр калия-натрия виннокислого (сегнетова соль), то в процессе покрытия будет растворяться пассивная плёнка на анодах.

Если есть желание наиболее полно заменить токсичные и вредные цианистые растворы, то можно использовать электролит на основе железистосинеродистого калия и сегнетовой соли. Точный состав электролита следующий: медь 20-25 грамм на литр, железистосинеродистый калий 180 -220 г.л., сегнетова соль 90-110 г.л., едкое кали 8-10. При этом рабочая температура раствора должна быть в пределах 50-60-ти градусов, плотность тока1,5 — 2 ампера на квадратный дециметр, выход по току 50 — 60 %.

Вместо цианистых электролитов ещё можно использовать электролит, состоящий из ортофосфорной кислоты, с концентрацией 250 — 300 грамм на литр. Анодная обработка производится при комнатной температуре и при плотности тока от 2 до 4 ампер на дм², со средней выдержкой минут 10.

После этого детали промывают в воде и вывешивают под током в любой из сернокислых медных электролитов, и затем наращивают заданную толщину слоя меди. Для кого всё это сложновато, то можно покрыть деталь медью более простым способом, описанным вот здесь.

Никелирование.

Как я уже писал выше, перед хромированием, нужно нанести на деталь слой меди, потом никеля и только затем хрома. Поэтому никелирование стоит описать тоже подробно, как меднение и хромирование. К тому же никелирование самый популярный гальванический процесс.

И никелированные детали на кастомах и хотродах служат своеобразным модным стилевым решением. Ведь никелированные детали имеют привлекательный внешний вид, достаточно высокую коррозионную стойкость и неплохие механические свойства.

Но следует учесть, что никель, который наносится непосредственно на голую сталь, является катодным покрытием, и значит защищает её от коррозии только механически. И пористость никелевого покрытия способствует образованию коррозионных пар, в которых сталь является растворимым электродом.

От этого под покрытием возникает коррозия, которая разрушает стальную основу и способствует отслаиванию никелевой плёнки. Чтобы исключить описанные выше неприятности, сталь нужно сначала или покрыть медью, или покрывать голую сталь плотным и толстым слоем никеля (и без пор).

Никель так же как и хром, из-за высоких механических свойств применяется для восстановления изношенных деталей двигателей и других агрегатов машин и механизмов. К тому же в химической промышленности толстым слоем никеля покрывают детали, которые подвержены воздействию на них крепких щелочей (например корпуса щелочных аккумуляторов).

Для никелирования как правило применяют сернокислые электролиты, различных рецептов которых существует достаточно много, как и режимов осаждения, для различных условий эксплуатации. Наиболее распространённые и часто применяемые составы электролитов показаны в таблице слева.

Приведённые в таблице электролиты, достаточно устойчивы в работе и при грамотной эксплуатации и периодической очистке от вредных примесей, могут использоваться несколько лет. Но их состав следует периодически корректировать (по содержанию основных компонентов), так как работе происходит потеря электролита — он постепенно расходуется никелированными деталями.

И эти потери зависят от концентрации электролита, размера и формы покрываемых деталей, ну и от аккуратности рабочего персонала. Все показанные в таблице электролиты очень чувствительны к понижению температуры и при понижении её до 10 градусов, становятся непригодны к никелированию. К тому же они дают матовое покрытие.

Для никелирования в условиях мастерской, хорошо зарекомендовал себя достаточно простой электролит, который состоит их трёх основных компонентов: сульфата никеля (200-350 гр.л.), борной кислоты (25-40 гр.л.), хлорида никеля (30-60 гр.л.). Такой электролит тоже даёт матовое покрытие. В этот электролит полезно добавить ещё сульфат магния (30 гр.л), который повышает электрическую проводимость раствора и внешний вид никелированной детали.

Описанный выше состав электролита применяют в широком диапазоне температур, рН и плотности тока. Но при комнатной температуре никелирование проводить не рекомендуется, так как такое покрытие будет не стойкое и будет отслаиваться (нормальная рабочая температура 30 — 40 градусов). А при приготовлении растворов дистиллированную воду лучше нагреть до 60 градусов. После нагрева воды, при постоянном помешивании растворяют сначала борную кислоту, затем сульфат и хлорид никеля. Плотность тока 1,5 — 2,5 ампера на квадратный дециметр, а рН=5,3.

При использовании раствора вновь, особое внимание следует уделять на каждодневный контроль за рН (должен быть 5,3) и его корректировку. Так как ванна постоянно пополняется щёлочью (защелачивается), и поэтому нужно периодически добавлять в раствор серную кислоту 25%, разбавленную 75% дистиллированной воды.

Раствор кислоты добавляют в ванну малыми порциями, при постоянном помешивании и контроле рН. Контролировать рН можно прибором или индикаторной бумагой. Если же не корректировать необходимую величину рН, то качество покрытия никелем, ощутимо ухудшится.

Вышеописанные электролиты дают матовое покрытие, что подойдёт только для наращивания размера изношенных деталей. А для декоративных целей (например для деталей чоппера, как на фото в начале статьи) никелевое покрытие должно иметь идеальную зеркальную поверхность. Поэтому большим спросом пользуются электролиты блестящего никелирования, в составе которых содержатся различные специальные блескообразователи.

Наиболее распространены электролиты с органическими блескообразователями (в виде натриевых солей сульфированного нафталина). Например неплохо себя проявил электролит следующего состава: сернокислый никель (200-300 гр.литр), борная кислота (25-30 гр.л.), хлористый натрий (3-15 гр.л.), фтористый натрий (4-6 гр.л.), натриевая соль нафталиндисульфокислоты (2-4 гр.л), формалин (1 — 1,5 гр.л.). Рабочая температура раствора составляет 25 — 35 градусов, рН=58 — 6,3, ну а плотность тока 2 Ампера на дм² (выход по току 95 — 96%). Если перемешивать состав, то можно повысить плотность тока до 4 и даже 5 Ампер.

Есть ещё и другие блескообразующие электролиты, например показанные в таблице слева. Все указанные электролиты следует постоянно перемешивать (желательно сжатым воздухом) и фильтровать перед работой. К тому же следует обернуть никиелевые аноды тканью бельтинг или хлорин (лучше сделать чехольчики их этих тканей, для анодов).

При приготовлении электролитов, борную кислоту, хлористый натрий и сернокислый никель растворяют в дистиллированной воде, температура которой должна быть не менее 70 — 80 градусов, и после их растворения в раствор добавляют активированный уголь (1-2 грамма на литр). После этого электролит нужно перемешивать (сжатым воздухом от компрессора) в течении трёх часов и далее дают отстояться не меньше 12-ти часов.

Ну и после этого любой электролит нужно подвергнуть селективной очистке. Чтобы это сделать, нужно довести показатель рН до 5 — 5,5, далее подогреть электролит до 45 — 50-ти градусов и добавить в раствор марганцовокислый калий (2 грамма) или 3-х процентный раствор перекиси водорода (2 мл. на литр) и профильтровать раствор. Все вышеперечисленные операции позволяют удалить из электролита органические примеси, а так же примеси цинка и железа.

Ещё полезно приработать электролит, то есть очистить раствор от меди и остатков цинка, и для этого электролит подкисляют до достижения значения рН = 2,5 — 3 и вывешивают катоды из листовой рифлёной стали и начинают прорабатывать раствор при температуре 45 — 50 градусов, при постоянном перемешивании сжатым воздухом (трубка от компрессора подсоединена к ванне).

Приработка происходит при напряжении всего 0,8 — 1 вольт, и при плотности тока всего 0,1 — 0,2 ампера на дм², до получения светлых покрытий, но на это требуется примерно около суток. Далее уже в очищенный электролит добавляют блескообразователи, затем корректируют рН и приступают к использованию раствора для покрытия деталей никелем.

Самые блестящие детали получаются при рабочей температуре 50-60 градусов, плотности тока 4 — 5 ампер на дм² и рН=4,8 — 5. При соблюдении таких условий, покрытая никелем деталь имеет степень блеска 70 — 80%, а степень выравнивания примерно 80%.

Для более быстрого никелирования применяют сульфаминовые и борфтористые электролиты. Состав сульфаминового электролита: никель сульфаминовокислый (300 — 400 грамм на литр), никель хлористый (12 — 15), кислота борная (25-40), натрия лаурилсульфат (0,1 — 1). Рабочая температура раствора 50-60 градусов, плотность тока 5 — 12 ампер, рН=3,6 — 4,2, а выход по току равен 98 — 99%.

Состав борфтористого электролита: борфтористый никель (300-400 грамм на литр), хлористый никель (10-15), борная кислота (10-15). Рабочая температура этого раствора 45 — 55 градусов, плотность тока не более 20 ампер, рН=3 — 3,5, выход по току примерно 95-98%. При использовании этих растворов, осаждённый никель получается эластичным и светлым.

Хромирование деталей.

После нанесения на металл меди и никеля, можно наносить хром, на хорошо обезжиренную и отмытую в проточной воде деталь. Электролитическое покрытие деталей хромом является одним из самых стойких и распространённых видов гальванических покрытий. Хромовые покрытия имеют отличные физические и химические свойства.

Прежде всего это большая стойкость к коррозии при любых температурах, высокая твёрдость с небольшим коэффициентом трения, высокая стойкость к механическому износу, ну и конечно же высокий коэффициент отражения света. Любой чоппер или классический, ретро-автомобиль, имеющий хромированные детали, притягивает взгляд и имеет очень привлекательный внешний вид.

К тому же хромированное покрытие имеет свойство покрываться пассивной, плотной и прозрачной плёнкой, которая существенно увеличивает стойкость покрытия к коррозии, и не даёт темнеть блестящим хромированным деталям.

Но как я уже говорил, сам хром не способен создать хорошей антикоррозийной защиты, и поэтому на детали следует нанести промежуточные слои, такие как никель, а лучше медь-никель, о которых было написано выше..

Для покрытия деталей хромом применяют составы электролитов, показанные в таблице чуть выше. Состав электролита под номером 1 применяется практически для всех видов хромовых покрытий, причём блестящего (по слою никеля), твёрдого и так называемого «молочного хрома», который обладает минимальной пористостью.
Электролит под номером 2 — это универсальный электролит, который пригоден как для технического, так и для декоративного хромирования. Декоративное покрытие наносят при температуре 50 градусов и при плотности тока 25 ампер на дм².. А технические (функциональные) покрытия наносят при температуре чуть выше (55-60°), и при большей плотности тока (45-60 ампер на дм²).
При применении электролита под номером 3, получается матовое покрытие, а отношение площади анода к катоду — два к одному. Не смотря на то, что получается матовое покрытие, оно отлично полируется.
Если требуется например восстановить изношенные детали, которые к тому же трутся при работе, то тогда рекомендуется использовать электролит под номером 4. Он позволяет получить твёрдое и износостойкое покрытие, причём достаточно большой толщины — толще 30 мкм (так как состав обладает повышенным выходом по току).
Состав электролита под номером 5 имеет бóльшую, чем другие электролиты рассеивающую способность. Хромовое покрытие осаждается при комнатной температуре (с высоким выходом по току). Поверхность покрытия получается матовым, но легко полируется до блеска. Этот состав в основном применяется для декоративных (защитных) покрытий.
Ну и электролит под номером 6 предназначен чисто для декоративного покрытия деталей хромом. Здесь в начале делают плотность тока в пределах 30 — 60 Ампер на дм², а по истечении времени (всего от полуминуты до минуты), плотность тока уменьшают до 10 — 20 Ампер на дм².

При покрытии деталей хромом, большое значение на качество и свойства покрытия, оказывают режимы хромирования. И для улучшения кроющей способности большинства сульфатных электролитов, сразу же после вывешивания деталей в ванне, даётся толчок тока, то есть ток превышающий расчётное значение в полтора раза. А по истечении 15 — 30 секунд, значение тока нужно снизить до рекомендованного (номинального).

Следует учесть ещё вот что: при нанесении хрома на стальные детали, сначала полезно дать ток противоположного направления, чтобы растворить окисные плёнки. Затем даётся толчок тока уже в прямом направлении (как описано выше). Особенно полезен толчок тока при нанесении хрома на чугунные детали (например гильза цилиндра двигателя).

Чтобы получить хромовое покрытие с различными свойствами, следует применять разные режимы, и это подробно показано в таблице слева.

Нюансы приготовления электролитов.

Раствор электролита готовят в запасной ванне, отделанной изнутри поливинилхлоридом. Сначала в ванну заливают половину необходимого количества деминерализованной или дистиллированной воды и нагревают её до 60 — 70 градусов. Затем в воду порциями добавляют хромовый ангидрид, и тщательно перемешивают его до полного растворения.

Но вот на этом этапе возникает вопрос, в каком количестве добавить серной кислоты? Ведь добавленный в воду хромовый ангидрид сам по себе уже содержит некоторое количество кислоты. Чтобы знать, сколько кислоты содержит этот компонент, на каждой упаковке должна присутствовать надпись, обозначающая сорт хромового ангидрида (каждый сорт содержит разную кислотность).

Если же вам достался хромовый ангидрид без надписей на упаковке, то необходимо сделать следующее. Подготавливается ванна с хромовым ангидридом, но серная кислота пока не добавляется. Следует добавить только сахар (1 грам на литр), чтобы образовался в некотором количестве трёхвалентный хром.

Далее раствор нагревают до рабочей температуры и производят пробное хромирование деталей, которые покрыты блестящим никелем. Если на поверхности деталей начинают появляться радужные разводы, то значит в растворе не хватает серной кислоты. Значит нужно на каждые сто литров ванны, примерно 25 см³ двадцатипроцентной серной кислоты и затем тщательно перемешать раствор.

После этого повторяют пробное хромирование, и если всё же радужные налёты остаются на покрытии, значит следует добавить в раствор дополнительную порцию серной кислоты. Это повторяют до тех пор, пока радужные разводы не перестанут появляться, и не начнёт осаждаться нормальный хром.

Процесс нанесения хрома происходит при низком катодном выходе по току, и от этого на катодной поверхности выделяется газообразный водород. А на поверхности нерастворимых анодов интенсивно выделяется кислород. И выходящие газы увлекают вместе с собой и мельчайшие капельки электролита. И поэтому происходят значительные потери электролита, уносимого в воздух вытяжкой.

Чтобы снизить потери хромового ангидрида, следует добавлять в ванну плавающие шарики(или кусочки) из полипропилена, фторопласта или полиэтилена, и других химически стойких материалов. Монтировать детали на подвесочные приспособления ванны, важно чтобы был надёжный контакт, и детали не экранировали бы друг с другом. А сечение токонесущих элементов подвесов (и проводов) должно быть достаточно большим, чтобы выдерживать ток большой силы, при этом не вызывая перегрева подвесок.

Декоративные хромовые покрытия следует наносить сразу же после никелирования и тщательной промывки. То есть следует не допускать длительных перерывов, которые приводят к высыханию никелевого покрытия (от воздействия воздуха и его пассивации).

Пассивированный никель следует активировать в течении нескольких минут катодной обработкой в ванне для электролитического обезжиривания, и кратковременной выдержкой в разбавленной серной кислоте. А если никелированное покрытие было отполировано механическим способом, то активация с помощью серной кислоты обязательна.

Перед тем, как погружать детали в ванну, их следует подогреть в воде с температурой, такой же как и в рабочем электролите, иначе на холодные детали осаждается матовое покрытие. Это особенно следует учитывать при нанесении хрома на отполированные до зеркального блеска латунные или медные детали.

Химическое покрытие медью, никелем, хромом.

Покрытие деталей различными металлами без электрического тока, с помощью химического способа, очень выгодно благодаря меньшим затратам, по сравнению с гальваническим (электрохимическим) способом. Ведь нет необходимости в источнике постоянного тока, различных регулирующих устройствах и измерительных приборах, и т.п.

К тому же рабочие процессы при химическом способе покрытий более просты, но следует учесть, что при этом способе нельзя получить такие толстые покрытия, как при электрохимическом способе. Зато химически можно покрывать как металлические детали, так и не металлические (к примеру пластмассы, керамику, стекло и даже кожу и дерево).

Химическое меднение.

Составы растворов химического меднения указаны в таблице слева.

Раствор под номером 1 предназначается для осаждения меди на железе, стали и чугуне. Перед началом работ, деталь тщательно очищается и обезжиривается. Покрытие детали медью производится простым погружением детали в указанный раствор на несколько секунд. После этого омеднённые детали вытягивают из раствора, промывают в проточной воде и сушат.
Раствор под номером 2 в таблице приготавливают следующим способом: сначала в половине нужного количества дистиллированной воды, растворяют кислый виннокислый калий и углекислый натрий. Во второй половине воды следует растворить сернокислую медь. После этого оба раствора нужно смешать.
Раствор под номером 3 содержит в составе пониженное количество меди. И при плотности загрузки деталей 2,5 — 4 дм² на литр, скорости осаждения меди получается примерно от 0,5 до 0,8 мкм в час. Время меднения примерно 20 — 30 минут, и раствор хорошо стабилизирован.
Ну а раствор под номером 4 производительнее чем первые три, так как скорость осаждения меди при плотности загрузки 2 — 2,5 дм² на литр составляет 2 — 4 мкм в час. Время затрачиваемое на меднение, составляет примерно 10 — 15 минут.
Раствор под номером 5 отличается тем, что предназначен для покрытия деталей более толстым слоем меди и содержит в своём составе трилон Б(в качестве комплексообразователя). Этот раствор тоже хорошо стабилизирован.
Ну и раствор под номером 6 достаточно устойчивый при длительной работе, и к тому же он предназначен для получения мелкокристаллической структуры медного покрытия. И этот раствор по условиям работы абсолютно аналогичен раствору под номером 3.

Чтобы приготовить растворы для химического меднения, нужно сначала растворить в половине необходимого количества дистиллированной воды расчётное количество сернокислой меди и двухлористого никеля. А во второй половине растворить едкий натр, комплексообразующее соединение (трилон Б, виннокислый калий-натрий, лимоннокислый калий) и углекислый калий.

Затем при постоянном помешивании влить порциями раствор меди в щелочной раствор. Далее приготовить в отдельной посуде растворы стабилизирующих добавок этилендиамина (десятипроцентный раствор), диэтилдитиокарбоната (10 грамм на литр), железистосинеродистого калия (10 грамм на литр), серноватистокислого натрия (10 грамм на литр) и вводить эти компоненты в приготовленный раствор.

А формалин рекомендуется вводить в раствор за 10 — 15 минут но начала работы. Следует учесть, что в процессе работы, из растворов расходуется медь, формалин, щёлочь. А комплексообразующие вещества почти не расходуются, а только лишь уносятся при вытаскивании омеднённых деталей из ванны. И при соблюдении всех правил работы, все перечисленные растворы служат до двух месяцев.

Химическое никелирование.

Главным преимуществом при нанесении никелевого покрытия химическим путём, является однородная толщина никелевого покрытия, независимо от формы детали. Причём это свойство характерно для всех процессов покрытия металла без применения электрического тока.

К тому же особенность химического покрытия никелем, является непрерывное осаждение слоя, и это способствует образованию покрытий практически любой толщины. Растворы предназначенные для химического покрытия никелем деталей, в основном состоят из соли никеля, гипофосфита натрия и добавочных компонентов. Но основой растворов являются соли никеля и гипофосфат натрия.

Причём для химического никелирования применяют как щелочные, так и кислые растворы. В качестве солей никеля применяют чаще всего хлорид или сульфат никеля, и относительно малой концентрации (примерно 5 грамм на литр). А содержание гипофосфита примерно 10 — 30 грамм на литр. Добавки добавляются в виде комплексообразующих соединений, которые ускоряют осаждение никеля на деталях, и стабилизаторов, которые препятствуют разложению электролита.

Как комплексообразующие соединения используются лимонная, молочная и аминоуксусная кислота. А для стабилизации предназначены в основном соединения свинца, тиомочевина, тиосульфат и т.п. В таблице слева показаны несколько растворов для химического покрытия никелем.

Самый первый раствор (под номером 1) предназначается для покрытия никелем стальных, медных и латунных деталей. Значение рН этого раствора должно быть =5. А рабочая температура раствора составляет аж 95 градусов. После очистки и обезжиривания, детали погружаются в раствор и никелируются примерно от трёх до пяти часов, время зависит от того, насколько толстое покрытие нужно получить.
Раствор под номером 2 используют при температуре немного ниже (90 градусов). Детали выдерживают в растворе примерно от 1 до 3 часов. А значение рН = 8 — 9, и такое значение можно достигнуть добавкой водного аммиака, в небольшом количестве. После нанесения никеля на детали, они промываются в проточной воде, и при желании их можно осторожно отполировать.
Раствор под номером 3 кислый, и он лучше всего работает при значении рН равном 4,3 — 4,8. А его рабочая температура составляет 85 — 90 градусов и она должна поддерживаться в течении всего процесса покрытия деталей никелем. Для регулировки значения числа рН можно использовать разбавленный пятипроцентный раствор едкого натра.

Чтобы приготовить третий раствор, нужно дистиллированную воду нагреть до 60-ти градусов, затем растворить в ней ацетат натрия, после этого растворить сульфат никеля и добавить молочную кислоту, которая перед этим была нейтрализована едким натром до значения рН равного 3,5 — 4. Далее ванна с раствором нагревается до 85 градусов и в неё добавляют гипофосфит натрия. И только после этого можно начинать никелирование.

Ещё следует обратить внимание в таблице вот на что: концентрация тиомочевины очень маленькая, и в условиях большинства мастерских нет возможности такого точного взвешивания (с точностью долей грамма, хотя смотря какие весы). И избыток тиомочевины может привести к полной задержке процесса нанесения никеля. Поэтому стоит всё же отказаться от этого стабилизатора и готовить раствор без него.

4. Раствор под номером 4 щелочной. Чтобы его приготовить, нужно в нагретой до 60-ти градусов дистиллированной воде, растворить цитрат натрия, затем хлориды никеля и аммония. Затем, чтобы достичь значения рН равного 8 — 9, добавляют небольшими порциями раствор аммиака. При этом раствор меняет цвет с зеленоватого на голубой. Далее раствор подогревают до 80-ти градусов и при помешивании добавляют гипофосфит — после этого раствор готов к работе.

Следует учитывать, что при понижении температуры менее 80-ти градусов, эффективность данного раствора резко падает. А при поддержании температуры в 80 градусов, и выдержке деталей в растворе в течении часа, получают слой никеля равный примерно 10 — 20 мкм.

Если есть желание получить более толстые слои, тогда следует повысить температуру раствора до 95-ти градусов, но при этом стабильность раствора снижается. И в определённый момент может наступить внезапное разложение раствора, это подтверждается появлением на дне и стенках ванны чёрного порошка. И такой раствор уже не пригоден для дальнейшей работы.

Если есть необходимость никелирования крупногабаритных деталей, или деталей в больших количествах, тогда следует сделать более объёмные ёмкости из нержавеющей стали. Если же нужно покрыть никелем мелкие детали и в небольшом количестве, то тогда подойдут различные бытовые стеклянные, фарфоровые и даже эмалированные сосуды.

И лучшим способом нагрева таких ёмкостей является водяная рубашка. Например можно сделать так: опустить стеклянный сосуд на 5 литров в эмалированный десятилитровый бак (или кастрюлю) с водой. Кастрюлю ставим на плиту и доводим воду в ней до кипения (то есть ста градусов). При этом в стеклянном сосуде можно достичь температуры в 83 — 85 градусов, и такая температура уже вполне достаточна для большинства растворов, предназначенных для химического никелирования.

При этом учитывается, что высокая температура и сильное выделение газа на поверхности изделий, легко обнаруживается по сильно неприятному запаху, который естественно не добавляет здоровья обслуживающему персоналу. Поэтому становится очевидным, что вытяжка, которая располагается прямо над рабочей ванной, просто необходима.

И последнее. Стальные детали покрываются никелем достаточно легко, без каких либо затруднений. А на латунных или медных деталях, покрытие никелем начинается после их кратковременного контакта с менее благородным металлом, например с железом или алюминием. Кстати, для покрытия никелем алюминиевых сплавов, обычно применяются щелочные растворы, например раствор под номером 4 (см. таблицу и описание выше).

И ещё: если поверхность стенок сосуда или ванны не очень гладкая (полированная) и имеет различные риски и царапины, то на таких стенках могут оседать мелкие частицы никеля. И перед тем, как такой сосуд будет использоваться в следующий раз, необходимо удалить осевшие частицы никеля на стенках (чтобы избежать проблем при последующей работе).

Для этого поверхность стенок сосуда смачивается азотной кислотой (там где частицы никеля) и частицы растворяются в кислоте. После этого сосуд хорошо промывается проточной водой.

Химическое хромирование.

Отполированные детали из стали, меди и латуни химически покрывают хромом в растворе состоящем из: хлористого хрома (всего 1 грамм на литр), фтористый хром (14 грамм на л.), гипофосфит натрия (7 гр. на литр), лимоннокислый натрий (7 г.л.), уксусная кислота ледяная (10 г.л.), и двадцати процентный раствор едкого натра.

Рабочая температура раствора составляет около 80-ти градусов. Перед погружением в ванну, детали очищаются, промываются и обезжириваются, далее подвешиваются и металлизируются в течении 3 — 8 часов. Перед химическим нанесением хрома на стальные детали, очень желательно их сначала химически покрыть медью. От этого хромированная деталь будет более устойчива к коррозии, да и качество покрытия будет лучше.

Покрытие деталей методом распыления.

Выше мы рассмотрели способы нанесения меди, никеля и хрома проверенными годами способами, которые много лет использовались при производстве мотоциклов, автомобилей, инструментов и других изделий.

Но технический процесс не стоит на месте и сейчас уже начали появляться различные современные установки для покрытий, которые наносятся методом распыления, специальными распылителями (системы WVS). Процесс покрытия капота машины таким способом показан на видеоролике под статьёй.

Как функциональный способ (о котором в начале статьи) и как способ восстановления размеров изношенных деталей, способ напыления деталей хромом конечно же не подойдёт. Ведь из всех покрытий (почти из всех, кроме керонайта и никасиля) нет ничего прочнее и износоустойчивее гальванического хрома (примером служат хромированные поршневые кольца).

Но вот для покрытия различных деталей, выполняющих чисто декоративные функции, современный метод хромирования методом распыления вполне подойдёт. К тому же у него есть ряд преимуществ перед традиционными способами покрытия хромом, (которые были описаны выше).

У такого способа нет ограничений по размеру детали, ведь не стоит переживать, влезет ли деталь в ванну или нет, так как ванна не нужна.
Отпадает необходимость поиска химических компонентов, которые бывает не так то просто купить.
Можно выбрать нужный оттенок покрытия из множества оттенков.
Это производство не такое вредное, как гальваническое или химическое.
Можно покрывать детали любых форм и размеров (так же как и краской) и для сложных деталей не нужно делать специальные оправки.
Полученное покрытие в несколько раз дешевле, чем при гальваническом способе нанесения хрома.
Возможность покрытия таких материалов, на которые нельзя, или очень трудно нанести хром другими способами.
Не нужно решать сложные вопросы (выбивать разрешение) по организации производства, так как оно не такое вредное как гальваника.

Ниже будет кратко описана подготовка деталей (этапы работ). Детали подготавливаются примерно так же как и перед покраской обычными лакокрасочными составами, то есть удаляется грязь, коррозия, царапины и т.д. Затем наносится с помощью обычного распылителя адгезионный слой — специальный грунт, в два-три слоя. Далее деталь матуется с применением 600 — 800 наждачной бумаги и с использованием дистиллированной воды.

Затем деталь отмывается дистиллированной водой и наносится специальный активатор. После этого сразу наносится подготовленный состав химических реагентов, которые на этом этапе придают уже блестящее глянцевое покрытие. После этого деталь опять промывается дистиллированной водой.

Остаётся защитить блестящее покрытие специальным лаком, который наносится на поверхность, и при этом можно подобрать лак с необходимым оттенком. Все реагенты продаются в виде концентратов и разбавляются в нужной пропорции, которая указана в инструкции.

Стоимость реагентов вместе с пистолетом примерно 380 — 400 евро. А портативная установка для напыления, может стоить примерно 1700 евро. Но профессиональные установки (с большими объёмами) могут стоить примерно 4000 евро, а некоторые ещё дороже (например установка Devil стоит 5000 евро — показана на фото слева).

К тому же профессиональные установки могут оснащаться двойным пистолетом (385 евро) как на фото, который более экономичен.

Вообще подробно описать такие установки в пределах одной статьи нереально, и заинтересованные люди могут зайти на специальные сайты продажники такого оборудования и подробно ознакомиться с многими моделями и их ценами. К тому же технический процесс с каждым днём развивается, и с каждым месяцем появляется что-то новенькое и более совершенное.

Вот вроде бы и всё. Надеюсь данная статья будет кому то полезна, и каждый выберет для себя метод хромирования деталей, наиболее подходящий для своих возможностей и своей мастерской, удачи всем.

Теги: Как произвести хромирование никелирование и меднение деталей?, Покрытие деталей хромом методом распыления., Покрытие деталей хромом никелем и медью и составы электролитов.

Твердое хромирование | Хромирование

Фактически, твердое хромирование является одним из самых надежных и широко используемых процессов отделки в промышленности. С этой целью это покрытие обычно используется для защиты от истирания и коррозии. Кроме того, промышленный твердый хром также помогает уменьшить износ детали.

Хромирование обычно обеспечивает толщину покрытия > 0,1 мил и до 20 мил и более.

В целом, применение твердого хрома обеспечивает умеренную защиту от коррозии и окисления для основы с покрытием. Также он особенно эффективен при нанесении на полости пресс-форм, штампов, инструментов и других компонентов, где существует обработка абразивными смолами.

Обратитесь в Techmetals за ремонтом твердого хрома в промышленности или утилизацией старых деталей, формовочных штампов, деталей авиационных двигателей и многого другого.

Твердое хромирование. подложка

Технические характеристики:

QQ-C-320, AMS-QQ-C-320, AMS 2460, AMS 2406, MIL-STD-1501, ASTM B 177
MPR 1059 Никель Хром: (NAVCADWAIR/NAVSEA/NAVSEA )

Ядерные спецификации:
MIL-DTL-23422

Hard Chrome. ТОЧКА:

1900°C

ПЛОТНОСТЬ:
6,9 г/см3

Твердое хромированное покрытие, разработанное Techmetals

Так как он становится частью самого металла и не будет скалываться, отслаиваться, трескаться или отслаиваться — Armatech является популярным покрытием. При проведении стандартных тестов на изгиб он также продолжает противостоять этим проблемам.

Кроме того, Armatech не будет изменять размеры более чем на 0,0002″ на поверхность. Рекомендуется в качестве заключительного процесса, исключающего, например, дополнительные шлифовальные и отделочные операции.

Учитывая это, он разработан для износа скольжения в контактах металл-металл — с превосходной способностью удерживать смазочные материалы.

По сравнению со стандартным твердым хромированием покрытие TM105 ярче, тверже и более устойчиво к коррозии.

Кроме того, наплавку можно наносить с твердостью до 71 по шкале Роквелла по шкале Роквелла по сравнению со стандартным хромом, который находится в диапазоне от 64 до 67 по шкале Роквелла. Его яркость и низкий коэффициент трения делают его идеальным, например, для пресс-форм и металлорежущих инструментов.

Подводя итог, можно сказать, что TM105 больше всего известен своим высвобождением, отличной износостойкостью и противозадирными характеристиками.

Во-первых, TM111 представляет собой химический никель (EN) с покрытием из твердого хрома. Во-вторых, основа ЭН обеспечивает равномерное антикоррозионное, барьерное покрытие.

Таким образом, покрытие TM111 EN Hard Chrome обеспечивает твердую износостойкую поверхность. Этот депозит можно использовать на всех черных и большинстве цветных металлов.

Уточнить, TM119представляет собой специально разработанный плотный твердый хром с намерением пропитать его ПТФЭ (политетрафторэтиленом).

Таким образом, ПТФЭ улучшает антиадгезионные, износостойкие и коррозионные свойства хрома.

Кроме того, это чаще всего встречается в хромовых отложениях, требующих дополнительного высвобождения и низкого коэффициента трения, например, при штамповке металлов, оснастке и литейных формах.

Короче говоря, TM121 представляет собой хромовое покрытие без трещин, обеспечивающее хорошую коррозионную стойкость. Для сравнения, стандартный твердый хром имеет примерно от 200 до 400 трещин на линейный дюйм, что позволяет коррозионному материалу проникать в основной металл.

Для пояснения: твердый хром TM121 без трещин представляет собой барьерное покрытие, которое наносится несколько мягче и пластичнее, чем стандартный промышленный хром.

После нанесения матово-серый, но может быть отполирован до блеска. Он часто используется в непосредственном контакте с расплавленным стеклом.

Diamoforce — одна из новейших технологий Techmetals для покрытия твердым хромовым сплавом. Во-первых, это покрытие обладает чрезвычайной твердостью и удивительной износостойкостью.

Во-вторых, Diamoforce обеспечивает гладкую поверхность, снижающую коэффициент трения. Кроме того, этот сплав уменьшает истирание и улучшает смазывающую способность.

Наплавка имеет уникальную узловатую структуру, обеспечивающую отличные характеристики износа. Наконец, Diamoforce — отличное антипригарное решение, помогающее противостоять коррозии.

Фактически, Splatter Guard является одним из последних достижений Techmetals в области технологии покрытий. В сочетании с исключительной износостойкостью и устойчивостью к коррозии, TM107 предлагает очень твердое покрытие.

Короче говоря, Splatter Guard соответствует основному металлу. Толщина обычно составляет 0,0001–0,001 дюйма, хотя она может незначительно отличаться от этих параметров в соответствии с вашими потребностями.

Кроме того, Splatter Guard после нанесения имеет твердость покрытия 66-70 единиц по шкале Роквелла. С этой целью он обладает низким коэффициентом трения и противозадирными свойствами. В большинстве приложений он прослужит от 2 до 10 раз дольше, чем другие части или процессы. Однако он не заполнит и не скроет пятна или царапины.

В частности, процесс TM-Rx точно контролируется сотрудниками нашей лаборатории и командой инженеров. Кроме того, TM-Rx представляет собой хромированное покрытие медицинского назначения, помогающее предотвратить износ, истирание и коррозию. Детали и инструменты с таким покрытием предназначены для работы и выглядят как новые после 1000 циклов в автоклаве.

Более того, TM-Rx соответствует или превосходит сертификат ISO 10993-1, а также принципы, регулирующие биологическую оценку медицинских устройств. Номера заверенных отчетов: 331553, 331617, 331621 и 331555.

Твердое хромирование – Veer Industries

Твердое хромирование представляет собой процесс гальванического покрытия, при котором хром осаждается из раствора хромовой кислоты. Толщина твердого хромового покрытия колеблется от 25 до 500 мкм. Различные типы твердого хрома включают хром с микротрещинами, микропористый хром, пористый хром и хром без трещин. Важно, чтобы микротрещины и пористые покрытия имели минимальную толщину между 80-120 мкм, чтобы обеспечить достаточную коррозионную стойкость. Хром с микротрещинами имеет твердость по Виккерсу 800-1000 кг/мм2, а хром без трещин имеет твердость по Виккерсу 425-700 кг/мм2. Формирование микропористого хрома достигается за счет специального метода нанесения покрытия с использованием инертных взвешенных частиц. Пористое хромирование получают травлением электроосажденным хромом. Они предназначены для удержания смазки для скольжения и подшипников.

В области обработки поверхностей и отделки существует множество различных процессов и покрытий, которые наносятся на подложку для изменения свойств ее поверхности. Среди множества поверхностных покрытий, используемых в самых разных отраслях промышленности для улучшения характеристик подложек, есть твердое хромирование. Здесь мы кратко рассмотрим этот процесс покрытия.

Что такое твердое хромирование?

Твердое хромирование – это электролитический процесс, при котором хром осаждается на металлическую подложку, придавая ей повышенные свойства долговечности, износостойкости и твердости. Электролитический процесс обычно достигается путем пропускания электрического тока через раствор хромовой кислоты (называемый электролитной ванной) между двумя электродами, один из которых будет подложкой, подлежащей покрытию. Когда ток течет между электродами, индуцируется химическая реакция, в результате которой металлический хром из раствора осаждается тонким слоем на покрываемом компоненте.

Для чего используется твердое хромирование?

Это очень эффективное средство для обработки различных металлов/сплавов, включая сталь, медь и латунь, которые используются во многих современных технических приложениях. Он обычно используется в ситуациях, когда компонент должен быть устойчивым к коррозии, например штоки гидравлических поршней, валы шестерен и вилки мотоциклов, используемые в автомобильной промышленности. Он также идеально подходит для процессов, требующих поверхностей с низким коэффициентом трения для деликатных продуктов, таких как текстиль и бумага.

Твердое хромирование имеет ряд полезных свойств, в том числе:

Низкое трение
Стойкость к истиранию
Твердость
Превосходная износостойкость и коррозионная стойкость

К сожалению, из-за токсичности веществ, используемых при производстве покрытия, твердое хромирование регулируется рядом правил, касающихся использования и утилизации хромовых веществ, используемых в электролитическом процессе.

Отделка металла

Откройте для себя мир отделки металлов

В отрасли отделки металлов существует множество различных процессов, придающих компонентам ряд улучшенных свойств. Компании, занимающиеся отделкой металлов, могут специализироваться только на одном из этих процессов или могут иметь оборудование для выполнения большинства или всех процессов.

Здесь мы рассмотрим отделку металла, различные процессы и правила, которые их регулируют.

Что такое отделка металла?

Основной целью финишной обработки металлов является придание улучшенных свойств различным подложкам (металлу, подлежащему покрытию или отделке). Его также можно использовать для нанесения декоративных покрытий на металлы.

Металлы, используемые в машиностроении и производстве, часто не обладают необходимой прочностью, долговечностью или устойчивостью к внешним факторам, необходимыми для его применения. Чтобы металл можно было использовать, наносится покрытие или отделка, чтобы свойства металла изменялись для повышения производительности.

Процессы отделки используются для получения следующих улучшений:

Улучшение внешнего вида
Улучшенная адгезия
Более высокая способность к пайке
Устойчивость к коррозии, химикатам, износу, экстремальным температурам и потускнению
Твердость
Долговечность
Электропроводность
Удаление поверхностных дефектов и заусенцев
Контроль поверхностного трения

Многообразие способов обработки металлов

Методы отделки металла и покрытия поверхности используются во многих областях, от новых технологий и процессов до традиционного производства, когда поверхность металла подвергается ряду жестких процессов.

Такие широкие отрасли, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, оборона, электроснабжение, электроника, нефтехимия, медицина, химия и машиностроение, и это лишь некоторые из них, полагаются на продукты, которые были подвергнуты процессу отделки.

Виды отделки металлов

Существует несколько различных способов отделки металла, некоторые из них используются чаще, чем другие. К ним относятся, но не ограничиваются:

Гальваническое покрытие – этот процесс включает пропускание электрического тока между двумя электродами (один из которых является подложкой, которая должна иметь металлическое покрытие) через раствор электролита. Электрический ток вызывает химическую реакцию, в результате которой атомы электролита расщепляются и оседают на электроде. Следовательно, если вы хотите покрыть подложку серебром, электролит должен состоять из раствора на основе серебра. Гальванику можно наносить на широкий спектр металлов, включая золото, серебро, олово, медь, кадмий, никель, платину, цинк и свинец

Анодирование. Процесс анодирования во многом аналогичен гальванике, при котором на подложке образуется оксидная пленка при пропускании электрического тока через раствор электролита. Алюминий обычно используется при анодировании, в то время как магний и титан также могут быть анодированы.

Химическое покрытие – этот процесс включает нанесение однородного(ых) слоя(ев) металла на подложку без необходимости электрического заряда. Никель часто используется для этого процесса, так как он обеспечивает однородную толщину на подложке даже на предметах неправильной формы.

Пассивация. Этот процесс используется для улучшения состояния поверхности нержавеющей стали путем растворения любого железа, отложившегося в процессе производства. Это достигается путем помещения нержавеющей стали в раствор кислоты для растворения остаточного железа и образования тонкого оксидного слоя на поверхности.

Что такое промышленный твердый хром?

Электролитическое осаждение хрома на поверхности других материалов, прежде всего металлов, происходит, когда электрическая энергия, подаваемая на электроды в растворе, состоящем в основном из хромовой кислоты, преобразуется в химическую энергию для получения металлического хрома.

Часто, когда дорогие обработанные детали повреждены или изношены и больше не работают, можно использовать твердое хромирование для наращивания потерянного металла, а затем детали можно отшлифовать до исходных допусков. Во многих случаях срок службы при износе улучшится.

На новых деталях используется твердый хром для повышения долговечности различных компонентов промышленного оборудования. В полиграфической промышленности используются пластины и цилиндры с гравировкой на меди, покрытые твердым хромом для защиты от коррозии и износа. Многие детали нефтеразведочного и производственного оборудования всех типов имеют хромированное покрытие для продления срока их службы и сокращения дорогостоящих простоев. В гидравлическом оборудовании используются хромированные валы для увеличения срока службы в агрессивных промышленных средах.

Уникальное сочетание свойств

Успех твердого хромового листа в промышленном применении, вероятно, можно объяснить его уникальным сочетанием свойств, которым не обладает ни один другой коммерчески доступный материал. Наиболее важными из них являются твердость, адгезия, износостойкость, несмачиваемость и низкий коэффициент трения. Во многих случаях все эти свойства важны для успешного коммерческого применения.

Одной только твердости недостаточно для обеспечения широкого применения, поскольку имеется ряд других твердых материалов или процессов закалки. Именно сочетание очень высокой твердости с чрезвычайно хорошей коррозионной стойкостью и очень низким коэффициентом трения или уникальными свойствами поверхности дало такие замечательные результаты во многих областях применения хромированной пластины. К этому следует добавить легкость зачистки и повторной замены покрытия для повторной утилизации в случаях, когда износ покрытия выходит за допустимые пределы.

Свойства и преимущества промышленного твердого хромирования

Износостойкость и стойкость к истиранию
Смазка
Твердость
Долговечность
Адгезия и склеивание
Низкий коэффициент трения в металлических деталях
Предотвращает заедание и истирание
Восстанавливает размеры деталей меньшего размера
Продлевает срок службы оборудования, сокращая дорогостоящее время простоя

Военная спецификация

Военная спецификация QQC-320 регулирует использование как твердого хрома, так и декоративного хрома в военных и авиационных применениях.

Материалы, пригодные для хромирования

Любые черные и большинство цветных металлов подходят для хромирования. Исключениями являются магний и титан, которые обычно требуют подслоя из цинка, меди или никеля, а также специальных методов покрытия. Алюминий можно успешно хромировать, но обычно требуется медный или никелевый нижний слой, хотя некоторые сплавы покрываются без нижнего слоя. В последние годы новые технологии позволили наносить декоративный хром на пластик.

Хромирование металлических деталей в домашних условиях

Для улучшения декоративных свойств металлические детали можно хромировать. Технология широко используется в автомобилестроении и ряде других отраслей экономики. Хромирование деталей также требуется для защиты изделий от повреждений, улучшения их физических качеств. Этот способ обработки металла имеет ряд других достоинств и преимуществ.

Содержание:

org/ListItem”> Необходимость хромирования
Область применения хромирования
Технология хромирования
Гальванический метод хромирования
Метод электролитического хромирования
Метод диффузии хрома
Химическое хромирование
Каталитический метод хромирования
org/ListItem”> Вакуумное хромирование
Термохимическое хромирование
Хромирование своими руками
Подготовка рабочего места
Хромированные инструменты для комнаты
Источник власти
Состав и способ приготовления электролитов
Подготовка поверхности
org/ListItem”> Хромирование
Возможные дефекты и их причины

Необходимость хромирования

Под хромированием металлическим понимается процесс металлизации хромом для улучшения поверхностных свойств и характеристик элементов. При хромировании происходит диффузное насыщение хромом различных стальных поверхностей. Хромирование допустимо для АВС-пластика, алюминия, латуни, силумина.

Хромирование придает внешнему виду деталей более красивый вид, облагораживает их. Слой хрома обеспечивает первоначальный металлический цвет, легкосплавные диски автомобиля, отражатели фар, детали мотоциклов, сувениры или предметы интерьера начинают выглядеть более эстетично.

Другие преимущества хромирования:

Защита. Нанесение слоя хрома способствует повышению стойкости изделий к перепадам температур, повышает коррозионную и эрозионную стойкость, снижает подверженность механическим повреждениям. Детали становятся сверхтвердыми (950 – 1100 единиц по соответствующей шкале), поэтому они меньше реагируют на химические повреждения и не окисляются.
Восстановление. Срок службы основы серьезно увеличивается, крупные и мелкие детали становятся очень устойчивыми к износу. При малой глубине износа хромирование полностью восстанавливает изделие (например, на валах и втулках закрываются трещины глубиной до 1 мм).
Светоотражающие свойства. Некоторые элементы автомобиля хромированы для повышения видимости в темное время суток. Отражение улучшает декоративные качества техники.
Чистота. Хромирование изделий защитит их от грязи и пыли, так как препятствует прилипанию различных загрязнений.

По сравнению с никелированием хромирование имеет меньше недостатков: стоимость услуг ниже, покрытие будет более твердым и долговечным. Использование никеля выигрывает только в декоративных качествах, так как поверхность становится еще более эстетичной.

к оглавлению ↑

Объем хромирования

Трудно полностью описать все области и области, где используется техника. Хромирование незаменимо в мебельной промышленности, фурнитура, элементы отделки обрабатываются хромом. Техника популярна при изготовлении сантехники – элемент наносится на наружные и внутренние поверхности труб, ванн, раковин, используется для покрытия ручек, смесителей.

В автомобильной промышленности технология используется для изготовления:

накладок и отражателей;
;
элементов кузова;
;
;
ролики и оси.

Хромирование применяют при производстве резины, пластмассы (хром наносят на валы и формы каландров), различного измерительного инструмента. Материал покрывается теми элементами, которые трутся друг о друга так, чтобы повысить их износостойкость.

к содержанию ↑

Технология хромирования

Существуют разные способы хромирования, некоторые можно использовать в домашних условиях, имея соответствующее оборудование.

Гальванический метод хромирования

Гальваническое хромирование деталей является наиболее популярным методом, т.к. все действия можно выполнить своими руками. Гальваника заключается в помещении деталей в специальный раствор определенного состава, откуда под действием волн (солитонов) электрического тока на поверхность будут осаждаться атомы хрома. Имея нужный набор приспособлений для хромирования, можно самостоятельно создать качественное покрытие методом оцинковки.

к оглавлению ↑

Способ электролитического хромирования

Одна из разновидностей гальванического хромирования. При использовании электролиза трех- или шестивалентный хром придает изделию желаемый «металлический» вид. При использовании трехвалентного элемента основным веществом раствора является хромовый ангидрид. Использование шестивалентного хрома отличается от предыдущего способа наличием сульфата хрома в составе раствора.

При проведении электролитического хромирования дисков или других деталей важно строго соблюдать пропорции компонентов. В противном случае защитный слой быстро отслоится или на нем появятся пятна, неравномерная матовость и недостаточный блеск.

к содержанию ↑

Метод диффузии хрома

Хром напыляют с помощью гальванической щетки. В домашних условиях этот способ предпочтительнее, т. к. мастеру не нужно будет пользоваться ванной. Особенно рекомендуется выполнять процедуру для деталей из алюминия, углеродистой стали, сплавов с кремнием.

Химическое хромирование

Использование химикатов помогает восстановить хром из его солей. В случае с химией электрический ток не требуется. Обычно в качестве реактивов берут соединения фосфора, цитрат натрия, ледяную уксусную кислоту, едкий натр 20%.

Перед нанесением реагентов детали покрывают слоем меди. После завершения работы заготовки промывают в воде, сушат, полируют (первоначально изделия имеют тускло-серый цвет).

к оглавлению ↑

Метод каталитического хромирования

Подвид химического хромирования черных или цветных металлов, предполагающий нанесение жидкости без кислот в составе. Технология безопасна для человека и позволяет создавать оригинальные, необычные эффекты.

Каталитическое хромирование можно наносить на обычные и гибкие изделия (последнее невозможно при электролизе, покрытие будет отслаиваться).

Обычно в качестве реагента в щелочном растворе аммиака используют серебро, а в качестве восстановителя формалин или гидразин. Использование серебра делает изделие молочным с зеркальной поверхностью.

к оглавлению ↑

Вакуумное хромирование

Технология относится к химической металлизации и имеет другое название – процесс PVD. Дает конденсацию паров хрома на поверхности детали после помещения ее в специальную вакуумную камеру. В этой установке при отрицательном давлении хром нагревается до температуры испарения, после чего оседает в виде тумана на продукт.

Расчет давления, срок хромирования будет зависеть от степени износа детали, вида материала. После вакуумного хромирования толщина металлического слоя минимальна; поэтому сверху деталь покрывают специальной аэрозольной краской или лакируют.

к содержанию ↑

Хромирование термохимическое

Применяют средства в порошках, состоящие из шамота, феррохрома. Техника аналогична химическому хромированию, только при этом изделие подвергается нагреву.

Хромирование своими руками

Чтобы отремонтировать изделия с результатом не хуже, чем по ГОСТ, важно строго соблюдать последовательность работ, подготовить необходимое оборудование.

Подготовка рабочего места

Для соблюдения техники безопасности, чтобы не вдыхать вредные, ядовитые вещества, необходимо произвести детальную подготовку помещения к хромированию.

Выполните следующие действия:

Обеспечьте хорошую вентиляцию. Если работы проводятся в гараже, откройте двери, создайте приточно-вытяжную вентиляцию в других помещениях.
Купить и применить средства индивидуальной защиты – очки, респиратор, перчатки из резины или латекса, фартук, спецодежду.
Подготовьте плотные мешки для утилизации промышленных отходов, которые могут быть очень едкими, вредными.
Удалите из комнаты любые органические вещества, так как они портятся при контакте с парами соединений хрома.
Непосредственно перед работой полость носа смазывать смесью вазелина и ланолина 2:1.

к оглавлению ↑

Инструмент комнатный хром

Для цинкования необходимо подготовить такие инструменты и приспособления:

Ванна гальваническая. Это может быть любая стеклянная, пропиленовая, полиэтиленовая емкость, подойдет эмалированный таз, для хромирования мелких предметов – обычные стеклянные банки. Выбранную емкость следует поместить в деревянный ящик, который изнутри утепляют стекловолокном и слоем минеральной ваты. Для бака нужна плотно закрывающаяся крышка.
Устройство для подогрева электролита. Лучше всего для этой цели подходит керамический нагреватель (трубчатый электронагреватель), который не разрушится при контакте с химическими веществами. Можно использовать любой другой подходящий нагреватель.
Электроды Свинцовая пластина, помещенная в емкость, будет служить анодом при хромировании; зажим, удерживающий деталь, будет действовать как катод. При помещении в емкость деталь не должна касаться ее краев.
Термометр со значениями до +100 градусов Цельсия.

Профессионалы используют специальное оборудование для хромирования – ванны, электроустановки, мойки и сушки, системы вентиляции. Даже при использовании «домашних аналогов» в баке будут происходить те же химические процессы, поэтому результат будет близок к промышленному.

к оглавлению ↑

Источник питания

Чтобы применить хром, вам нужна правильная батарея. Подойдет заземленный источник постоянного тока, напряжение которого регулируется в пределах 1,5 – 12 В, максимальный ток 20 А. Для регулировки мощности источник должен быть снабжен реостатом.

Состав и способ приготовления электролитов

Для осаждения хрома необходимо вскипятить и охладить воду или купить дистиллированную. На каждый литр воды берут 250 г хромового ангидрида, 2 – 2,5 г серной кислоты. Удельный вес последнего должен быть 1,84 г/куб. см.

Способ приготовления электролита для хромирования следующий:

Емкость наполнить на ½ водой. Температура жидкости должна быть +60 градусов.
Аккуратно влить хромовый ангидрид, перемешать до растворения.
Наливайте воду, пока ванна не наполнится.
Добавить кислоту.
Выдержать электролит 3,5 часа под действием номинального тока, что поможет выровнять плотность.

В результате цвет жидкости должен стать темно-коричневым. После того, как он отстоится в течение суток в прохладном помещении, то его используют по прямому назначению.

к оглавлению ↑

Подготовка поверхности

Тщательность подготовительных мероприятий определяет долговечность готового покрытия и его внешний вид. Сначала деталь необходимо очистить, промыть, удалить любые загрязнения. Для более качественной очистки можно использовать наждачную шкурку с мелким зерном или шлифовальную машинку. Важно полностью удалить краску, лак, ржавчину.

После очистки деталь следует обезжирить. Берут кальцинированную воду (50 г кальцинированной воды разводят в литре воды), добавляют 150 г едкого натра, 5 г силикатного клея. Количество раствора при необходимости можно увеличить, соблюдая пропорции. Все компоненты прогреты до +90 градусов выдерживают в продукте 20 минут. Время можно увеличить до 1 часа, если изделие сильно загрязнено.

к оглавлению ↑

Хромирование

Процесс хромирования прост, протекает по следующим этапам:

Готовый, отстоявшийся электролит нагревают до +52 градусов, затем постоянно поддерживают эту температуру.
В емкость, где уже установлены анод и катод, положить деталь, нагреть до заданной температуры.
Подать напряжение, подержать изделие 20-60 минут в зависимости от формы, вида изгибов.
Удалите продукт, промойте дистиллированной водой.
Высушите деталь не менее 3 часов, полностью исключив загрязнения, касания руками.

Хромирование проводится с еще большей осторожностью. Выделяющиеся пары очень токсичны, поэтому металлизировать пластик в жилом помещении запрещено.

При этом используется гальваническая щетка с диаметром щетины 25 мм, которая обмотана свинцовой проволокой. Щетка крепится к концу сосуда, в который заливается электролит. Со второго конца закреплен диод, в схеме использован понижающий трансформатор. Плюс трансформатор направлен на анод диода, щетинная обмотка подключена к катоду. Равномерно нанесите раствор на деталь, проходя через каждую зону около 20 раз. Затем изделие сушат в течение 3 часов.

к оглавлению ↑

Возможные дефекты и их причины

Часто при металлизации возникает такой эффект, как наводороживание – увеличение содержания водорода в хромистой стали. Из-за подобной проблемы снижается прочность и пластичность металла из-за изменения его кристаллической решетки. Причины наводороживания стали разнообразными, чаще всего это связано с повышением температуры при цинковании.

Другие неприятности, которые могут возникнуть при хромировании изделий:

Неравномерность блеска. Это происходит при большом токе, который подается на анод. Полностью блеск может отсутствовать при малом или слишком большом количестве хромового ангидрида, превышающем объем серной кислоты.
Коричневые пятна.