Хромирование деталей (гальваническое, электролитическое)

Оборудование

Чтобы провести хромирование своими руками в домашних условиях на достойном уровне, часть инвентаря предлагается изготовить из подручных средств. В число предметов, составляющих набор для хромирования гальваническим путем, входит:

1. Гальваническая ванна – сосуд из пластика, стекла, полиэтилена или пропилена (устойчивый к продолжительному воздействию агрессивной среды); подойдет и эмалированный. Для небольших предметов идеальна стеклянная банка. Для качественного электролиза выбранную посуду необходимо теплоизолировать (поместить в деревянный ящик, обитый изнутри стеклотканью с дополнительным утеплением минеральной или стекловатой).
2. Источник питания – должен иметь характеристики: силу тока 50 А, допустимое напряжение 12 В, общую мощность не более 1 кВт.
3. Нагревательное устройство для электролита, выдерживающее контакт с агрессивной средой (керамический ТЭН) соответствующей мощности. Допустимо использовать внешний подогреватель.
4. Термометр, калиброванный до 100° по Цельсию.
5. Крышка, герметично притертая к сосуду с электролитом (не металлическая).
6. Электроды – анодом служит свинцовая пластина. Она погружается в емкость, катод присоединяется к хромируемому образцу. В роли катода удобно использовать зажим, удерживающий деталь. Последняя размещается в электролите так, чтобы не допустить касания стенок, дна и анода.

Хромирование деталей: поэтапная инструкция

Технология хромирования не отличается особой сложностью.

Для того чтобы приготовить электролит для небольшого изделия, нужно взять обычную стеклянную банку необходимых размеров или пластмассовое ведро и поставить его в специальный резервуар. Для этих целей можно воспользоваться бидоном. Чтобы электролиз был качественным, его, бидон, нужно теплоизолировать. А именно, взять ящик из дерева или коробку, утеплить его стеклотканью или пенопластом, а также дополнительно минеральной или стекловатой, песком и поставить резервуар туда.

Внутрь резервуара поместить элемент для подогрева и термометр. Сверху накрыть листом влагостойкой фанеры, которая выступит в роли герметизирующей крышки, и присоединить электроды. К изделию присоединить катод, анод (стержневой или пластинчатый) погрузить в емкость с образцом.

Деталь в банке должна удерживаться с помощью кронштейна, чтобы обеспечить хромирование со всех сторон.

Приготовление электролитного раствора

Чтобы осуществить хромирование деталей в домашних условиях, необходимо приготовить специальный раствор, состоящий из ангидрида хрома (250 г на литр дистиллированной воды) и серной кислоты (2,5 г на литр воды).

Для начала нужно налить до половины емкости нагретую воду (около шестидесяти градусов по Цельсию). Добавить необходимое количество (из расчета на общий литраж) ангидрида хрома, размешать, чтобы полностью растворился, и долить воду для получения нужного объема. Потом засыпать серную кислоту, перемешивая жидкость.

Полученный раствор необходимо проработать в течение трех с половиной часов, пропуская через него энергию тока (на 1 литр около 6 А). Когда электролит станет темно-коричневого цвета, его нужно будет отстоять не меньше суток.

Процедура подготовки образца

Прежде, чем подготовить деталь, нужно прогреть электролитный раствор до шестидесяти градусов по Цельсию и дать постоять ему три часа.

За это время необходимо:

1. Очистить деталь от грязи, ржавчины, краски.
2. Провести обезжиривание с помощью специального раствора, рецептов которого существует несколько. Например, он может состоять из 150 г едкого натра, 5 г силикатного клея, 50 г кальцинированной соды. Все брать на литр воды. Ингредиенты смешать, нагреть до девяноста градусов по Цельсию, опустить изделие и держать не меньше двадцати минут, а иногда и дольше, в зависимости от величины и степени очищения.

Непосредственное хромирование

Во время процедуры хромирования необходимо сохранять температурный режим электролитного раствора в среднем 53 С° (плюс-минус два градуса). Изделие поместить в электролит и через минуту, для выравнивания температур образца и раствора, подать напряжение. Вынуть деталь и просушить не меньше двух с половиной часов

Как готовить электролит

Состав

Долевое соотношение компонентов рекомендуется следующее (в г/л воды): ангидрид хромовый CrO3 – 250, кислота серная H2SO4 – 2,5.

Методика приготовления

1. Емкость более чем на половину наполнить водой. Лучше всего, если она будет дистиллированной. В случае если используется вода обычная (из водопровода, колодца и так далее), то предварительно ее следует прокипятить и дать отстояться. Для качественного приготовления электролита вода должна быть подогрета не менее чем до 60 ºС.
2. Засыпать расчетное количество CrO3, после чего тщательное размешать до полного растворения.
3. Долить воды до необходимого объема.
4. Добавить H2SO4 и снова все перемешать. Нужно учесть, что кислота бывает разной концентрации, поэтому данные приведены для удельной плотности 1,84.
5. После этого электролит порядка 3,5 часов «прорабатывается», то есть по нему пропускается ток. Его силу рассчитывают так – на каждый литр примерно 6,5 А. Исходя из этого, определяя объем приготовляемого раствора, нужно ориентироваться на возможности имеющегося источника эл/питания. Если все сделано верно, то электролит приобретет темно-коричневый цвет.
6. Приготовленному раствору нужно дать отстояться (в прохладном помещении, не менее суток).

Подготовка детали

Нет смысла говорить, что от этой работы зависит и качество хромировки, и ее долговечность. Но прежде следует привести в «рабочее» состояние электролит. Он подогревается (достаточно до 50 – 60 ºС). Использовать его можно часа через 3. Этого времени вполне хватит, чтобы произвести подготовительную обработку образцов.

Очистка

С поверхности удаляется все – грязь, краска, ржавчина. Необходимые приспособления и методика определяются исходя из специфики детали и степени ее «загрязнения», так как иногда одной только «наждачки» бывает недостаточно. Главное – убрать все имеющиеся инородные слои, до самой «основы».

Обезжиривание

Ограничиться только лишь обработкой поверхности бензином, уайт-спиритом или чем-то подобным – значит, получить плохое качество хромировки. Для эффективного обезжиривания приготовляется специальный раствор. Рецептов более чем достаточно, поэтому для примера приведем один.

Все весовые показатели ингредиентов – в «граммах», из расчета на 1 л воды.

• Едкий натр – 150.
• Клей (силикатный) – 5.
• Сода кальцинированная – 50.

Деталь выдерживается в нагретом растворе (80 – 90 ºС) не менее 20 минут. Это время может быть увеличено и до 1 часа, в зависимости от сложности «рельефа» поверхности, степени ее очистки и так далее.

Хромирование

Специалисты советуют в процессе работы поддерживать температуру электролита на уровне 53±2 ºС. Деталь помещается в раствор, и с некоторой задержкой подается напряжение. Это нужно для того, чтобы температуры образца и электролита выровнялись.

Прежде чем начать «массовую» хромировку деталей, нужно убедиться в том, что на всех этапах «производства» все сделано правильно. С этой целью сначала проводится обработка опытного, заранее подготовленного образца, а потом определяется качество покрытия. Признаков плохого хромирования более чем достаточно, поэтому остановимся на наиболее типичных.

Особенности технологии

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

1. Гальванический метод.
2. Химический.
3. Посредством напыления.

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

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

Средние параметры хромирования гальваническим методом выглядят следующим образом:

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

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

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

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

Металлизация под золото Православный крест

Покажу, как с помощью технологии декоративного хромирования, сделать из медного в золотой православный крест. По оттенку не чем не уступающее настоящему золоту. Как это видно на конечном результате. Преимущество этого способа перед настоящем золочением в том, что эта технология более простая и доступная. Для примера купил в церковной лавке медный крест за 500 рублей. Закрепил крест для удобства проведения всех работ по металлизации. Удобный способ под вешать за крючок на цепочке. Первым делом подготовил к нанесению базового лака. Обезжирил поверхность обезжиривателем бензин галоша или нефрас по другому называется. Следующий этап нанесение базового лака, на которой будет наноситься зеркало. В качестве базы используется лак двухкомпонентный для автомобилей или ему подобные. Наносить можно любым краскопультом для этого предназначенного. Пару слоёв будет достаточно. И отправляем на сушку. После того, как высох базовый лак, его следует подготовить к металлизации.

Возможные дефекты и их причины

Нередко при металлизации возникает такой эффект, как наводороживание — повышается показатель содержания водорода в хромированной стали. Из-за подобной проблемы снижаются прочность, пластичность металла вследствие изменения его кристаллической решетки. Причины наводороживания стали разнообразны, чаще всего это связано с повышением температуры в процессе гальванизации.

Прочие неприятности, которые могут случиться при хромировании изделий:

1. Неравномерность блеска. Случается при высокой силе тока, который подается на анод. Полностью блеск может отсутствовать при малом или слишком большом количестве хромового ангидрида, превышении объема серной кислоты.
2. Коричневые пятна. Если на детали имеются такие дефекты, норма ангидрида в растворе сильно завышена либо не хватает серной кислоты.
3. Мягкость покрытия. Причина — низкая сила тока во время гальванизации или снижение температуры воды.
4. Быстрая отслойка хрома. Причина — плохое обезжиривание перед работой, снижение температуры раствора.
5. Кратеры на поверхности изделия. Случается из-за задержки пузырьков водорода, на окисленных, пористых основаниях.

Отличный результат можно получить только при строгом следовании технологии. Это даст нужный эффект, сэкономив значительную сумму средств.

Виды металлизации

Современные технологии позволяют проводить процедуру с применением различных физических, механических и химических методов. Основные виды металлизации:

• термическая обработка;
• гальваническая;
• электродуговая;
• газоплазменное напыление;
• плазменная металлизация;
• с использованием эффекта диффузии;
• химическая металлизация;
• плакирование;
• вакуумная обработка.

Гальванический способ предполагает использование специального электролита. Обработка происходит под воздействием протекающего тока. Этот способ позволяет проводить покрытие металлом любой поверхности, так как не требует дополнительного нагрева. Нанесенная пленка получается одинаковой толщины на всей поверхности.

Диффузионное напыление – это насыщение поверхностного слоя одним из цветных металлов (цинком, алюминием, хромом или бором). Это приводит к улучшению прочностных показателей. С его помощью восстанавливают изношенные детали.

При химической металлизации применяются различного рода реагенты. Они изготавливаются в жидком виде или в форме порошков. Для проведения операции подготавливают ванну с раствором и затем в нее опускают деталь. Для каждого состава существует свое эффективное время воздействия на поверхность.

Под плакированием понимают металлизацию с дальнейшей горячей прокаткой.

Газовая

Эта методика носит название газопламенной металлизации. Сущность процесса заключается в применении газовой струи для нагрева подаваемой проволоки, которая является источником напыляемого металла. Благодаря высокой температуре проволока расплавляется, и капли, ударяясь о поверхность, образуют на ней довольно ровный слой. Толщина этого слоя зависит от объема используемой проволоки. После нанесения покрытия его обрабатывают с помощью шлифовального оборудования. С помощью газовой металлизации восстанавливают коленчатые и распределительные валы автотракторной техники. Для реализации этого метода применяют оборудование и газы, используемые при проведении сварочных работ.

Цинкование

Технологии реализации этих методов отличаются только используемым материалом. Процесс нанесения цинка, или оцинковка, применяется для обработки листового проката, труб, изделий произвольной геометрической формы.

Химическая металлизация в домашних условиях

Если вы решили выполнить химическую металлизацию своими руками, следует не только изучить теоретический материал, но и просмотреть обучающее видео на данную тему. Естественно, необходимо подготовить комплект оборудования и расходных материалов для выполнения этого технологического процесса.

Для химической металлизации используются опасные для здоровья химические реактивы, работая с которыми, следует строго соблюдать требования по технике безопасности. Сама же технология химической металлизации, как уже говорилось выше, не представляет особой сложности и напоминает обычную покраску. Главное при этом – строго придерживаться определенной последовательности действий. Более подробно познакомиться с такой методикой позволяют видео, которые несложно найти в интернете.

Простейшая установка для химической металлизации может состоять из эмалированной емкости и паяльной лампы. Для выполнения обработки потребуются соответствующие реагенты и знание химии, чтобы правильно их смешивать. Изучив теоретический материал, просмотрев соответствующее видео и подготовив свой аппарат для химической металлизации, можно приступать к самой металлизации.

Алгоритм действий в данном случае таков:

1. Проводят тщательную очистку обрабатываемой поверхности от загрязнений.
2. Выполняют обезжиривание. К данному этапу следует подойти очень ответственно, так как от качества его выполнения во многом зависят характеристики наносимого покрытия. Проводить такую процедуру можно при помощи щелочного раствора или качественного моющего средства, позволяющих удалить с поверхности изделия все органические загрязнения.
3. Промывают обезжиренную поверхность водой.
4. Если химической металлизации подвергается не все изделие, то те его участки, на которые не будет наноситься покрытие, необходимо заизолировать при помощи свинца, устойчивого к воздействию электролитического раствора.
5. Изделие крепят на проводе, по которому к нему будет подаваться электрический ток, и опускают в емкость с электролитическим раствором. Выдерживать изделие в таком растворе следует в течение часа.
6. Обработанное изделие извлекают из раствора, просушивают, остужают и, если качество нанесенного покрытия достаточно высокое, полируют.

В домашних условиях можно использовать мини-установку для химической металлизации, работающую от компрессора

Чтобы получить на обрабатываемой поверхности качественный металлический слой и при этом не навредить своему здоровью, следует придерживаться определенных рекомендаций.

• Перед началом процедуры надо проверить надежность всех электрических контактов, на которые будет приходиться основная нагрузка.
• При выполнении всех этапов химической металлизации (особенно при извлечении обрабатываемого изделия из электролитического раствора) следует пользоваться резиновыми перчатками, которые защитят кожу ваших рук от химических и термических ожогов.
• Помещение, в котором выполняется металлизация химическим способом, должно быть хорошо проветриваемым. Объясняется это требование тем, что при выполнении этой процедуры происходит интенсивное выделение газов и образование тумана, раздражающего слизистые оболочки органов дыхания и зрения.
• Не лишним при выполнении химической металлизации будет использование респиратора и защитных очков.

Металлизация с использованием стандартного краскораспылительного оборудования

В целом, если правильно подготовиться к химической металлизации, тщательно изучить все теоретические аспекты данного процесса и просмотреть соответствующее видео, то в результате можно получить качественные декоративные покрытия, отличающиеся еще и отличными защитными свойствами. Используя такую технологию, вы даже в домашних условиях сможете изготавливать различные изделия декоративного назначения, реставрировать поверхности изношенных деталей, наносить на них покрытие, защищающее их от негативного влияния внешней среды.

Для защиты неустойчивых материалов и их декорирования могут применяться различные технологии обработки. Химическая металлизация – процесс, заключающийся в образовании тонкого защитного слоя на поверхности самой различной формы. У данной технологии есть большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Сфера применения хромирования

Полностью описать все области и сферы, где используется технология, сложно. Хромирование незаменимо в мебельной промышленности, хромом обрабатывают фурнитуру, отделочные элементы. Методика популярна в производстве сантехники — элемент наносят на внешнюю и внутреннюю поверхность труб, ванн, раковин, используют для покрытия ручек, смесителей.

В автомобильной промышленности технология применяется для изготовления:

• накладок и отражателей;
• алюминиевых дисков;
• элементов кузова;
• поршней;
• компрессионных колец;
• роликов и осей.

Хромирование применяется при выпуске резины, пластмассы (хром наносят на каландровые валы и пресс-формы), разного измерительного инструмента. Материалом покрывают те элементы, которые сильно трутся между собой, чтобы повысить их износостойкость.

Хромируем в домашних условиях

В заключении нашей статьи хочется рассказать об одном общедоступном способе получения хромированных предметов буквально в домашних условиях.

Способ подходит для применения на изделиях из любого материала – от металла до пластмассы.

Если быть точным, говорить о хромировании в данном случае неправильно, это будет металлизация серебром, но при небольшом навыке получаемые изделия будут выглядеть так, словно только что вышли из заводского цеха гальванизации.

В качестве основного оборудования нам потребуется обычный ручной распылитель.

Для получения серебра и подготовительной обработки нам потребуются «ингредиенты» из следующего списка (не пугайтесь – их легко купить в аптеках и хозяйственных магазинах):

• азотнокислое серебро;
• соляная кислота;
• гидроксид натрия;
• двухлористое олово;
• формалин;
• глюкоза;
• дистиллированная вода.

Термо режим смесей – около 60°С.

Сначала обезжириваем поверхность раствором гидроксида натрия в воде.

Изделие тщательно протираем составом, затем ополаскиваем в дистиллированной воде.

На качественно обезжиренном предмете будет наблюдаться эффект прилипания воды.

Активируем поверхность, поливая в течение минуты раствором двухлористого олова и соляной кислоты, далее в течение 3 мин. – дистиллированной водой.

Видео:

Далее нам понадобится смесь для серебрения.

Соединяем в одно аммиак, гидроксид натрия, азотнокислое серебро и воду, заливаем ее в распылитель и равномерно наносим на обрабатываемую поверхность с небольшого расстояния.

Для сохранения внешнего вида покрытия, поверх него придется нанести прозрачный лак, и ваше изделие будет радовать глаз долгие годы.

Что такое хромирование?

Хромирование деталей заключается в нанесении специального покрытия на металлическую поверхность. Существует два основных метода:

1. Насыщение поверхностных слоёв диффузионным методом. Максимальное число атомов хрома проникает внутрь металлической кристаллической решётки.
2. Электролитический метод. Заключается в катодном осаждении хрома на стальную конструкцию под действием электрического тока.

Покрытие хромом проводится только на чистую подготовленную поверхность. Особенностью процесса является нанесение однородного слоя определённой толщины на конструкции различных форм. Покрытие может выполнять декоративную или защитную функцию.

Толщина образуемого слоя — от 0,075 до 0,25 мм. Твёрдость — 66–70 HRC. Поверхность имеет шероховатости и чем толще наносимое покрытие, тем больше дефектов. Поэтому после хромирования требуется полировка заготовок.

Технология предусматривает применение растворов:

• с хромовым ангидридом;
• с сульфатом или хлоридом хрома.

Подготовка к процессу хромирования

Если Вы решили осуществить химическое хромирование самостоятельно, следует знать, что нужно для этого процесса.

Прежде всего, необходимо:

1. Выбрать помещение, в котором будут проводиться работы по хромированию. Дело в том, что при этой процедуре в воздух выделяется множество вредных испарения, которые при большой концентрации и плохом проветривании могут повредить дыхательные пути. Кроме того, они могут оседать на мебели и других изделиях и разрушать их. Поэтому, для этих целей следует выбрать гаражное, сарайное помещение или мастерскую с хорошей принудительной вентиляцией.
2. Для хромирования в домашних условиях нужно предусмотреть наличие защитных средств – респиратора, специальных очков, прорезиненных перчаток, фартука.
3. Позаботиться о том, куда деть отходы хромирования, поскольку из-за наличия в них кислот и химических соединений смывать в канализацию или выливать в водосточную трубу их нельзя.
4. Подготовить все необходимое оборудование для хромирования в домашних условиях.

Так называемая гальваническая ванна состоит из:

1. Емкости, которая устойчива к воздействию кислот. Она может быть выполнена из стекла, пластика, пропилена, полиэтилена. Размер зависит от величины изделия. К примеру, для хромирования часов в домашних условиях подойдет небольшая мисочка, а для дисков понадобится емкость побольше.
2. Источника питания с общей мощностью не более одного киловатта. Для мелких деталей, к примеру, для хромирования фар в домашних условиях, можно пользоваться стабилизатором постоянного тока.
3. Нагревательного устройства для электролита. К примеру, ТЭН, имеющий защиту от воздействия кислот (керамический).
4. Обычного термометра с диапазоном сто градусов по Цельсию.

Хромирование деталей в домашних условиях происходит со специальным электролитом, набор компонентов для которого нужно приобрести – дистиллированную воду, ангидрид хрома, концентрированную серную кислоту.

Пористое хромирование

Пористое хромирование применяют к деталям, работающим в сопряжениях, поверхность детали после нанесения такого покрытия значительно лучше обычной удерживает смазочный материал. Обычно этому виду обработки подвергают одну из трущихся деталей, при этом значительно возрастают антифрикционные свойства, улучшается приработка деталей. Различают два вида пористости – канальчатую и точечную. Получают пористую хромовую поверхность путем применения обратного тока (анодированное покрытие), обычно непосредственно в той же ванне, в которой проходило хромирование. Используется электролит стандартного состава.

Технология получения точечного пористого покрытия выглядит следующим образом: изделия погружают в гальваническую ванну, подают обратный ток и в течении 30 секунд удерживают катодную плотность тока 55 а/дм2, затем снижают плотность тока до 35 а/дм2. Продолжительность обработки данным способом зависит от толщины покрытия (например при толщине 40 мк процесс длится 10 минут. Канальчатая пористость получается при повышенной до 65С температуре, соотношение содержания ангидрида к кислоте должна составлять 115 к 1. По окончании процесса изделия извлекают из ванны и сушат при температуре 150-180С в течение 1,5-2 часов для удаления водорода.

Использование

Применение хрома в черной металлургии велико — это около 2/3 общей выплавки металла. Производство хромированных сплавов выгодно — даже небольшие добавки лигатуры сообщают сплаву лучшие качества стойкого металла.

Рекомендуем: МЕДЬ — фундамент цивилизации

Оставшаяся треть в основном идет на хромирование. Покрытие хромом может быть функциональным, декоративным, или совмещать оба качества.

Хромированные диски

Сантехническая продукция просто создана для хромирования. Жара, влага, химические вещества не испортят ни смеситель, на душ, ни аксессуары для ванной.

Познавательно: часто защитный слой наносят на предварительно созданную «грунтовку» из меди и никеля.

Слой функционального хромирования защищает детали от коррозии, его толщина достигает нескольких миллиметров.

Декоративное хромирование — для красоты, его слой тоненький, всего 0,2-0,7 мкм.

Хромирование бывает:

• электролитическим;
• химическим;
• вакуумным;
• диффузным.

Интересно: разработан способ газоплазменного напыления, делающий процесс хромирования безопасным.