Электрохимическое хромирование. Блестящее, твердое хромирование

Твердое хромирование

Предприятие оказывает услуги по хромированию деталей из любых марок сталей, алюминиевых сплавов и титана. Возможно хромирование деталей длиной до 1000 мм. и массой до 50 кг.

Толщина хромового покрытия от 1 мкм. Стоимость хромирования от 150 руб. за 1 дм2. Для оформления заказа на хромирование необходимо направить в наш адрес чертежи изделий и количество. Стоимость нанесения хрома рассчитывается исходя из площади поверхности обрабатываемых деталей, а также толщины покрытия. Качество хромирования Вы можете оценить, заказав обработку пробной партии изделий.

  • Обрабатываемые материалы: стали любых марок, сплавы алюминия, титан.
  • Габаритные размеры изделий (ДхШхВ): 1000мм.х500мм.х500мм.
  • Требования к поверхности металла: чистая без следов ржавчины и окалины.
  • Цена хромирования: рассчитывается индивидуально, от 150 руб. за 1 дм2.

Хромирование в теории и на практике

Хром – металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Атомная масса хрома – 52,0, валентность – 2, 3, 6, плотность – 7,1 г/см3, температура плавления – 18900С. Твердость хромового покрытия варьируется в пределах от 3 до 18ГПа и зависит от состава электролита и режима техпроцесса.

Хромирование занимает особое место среди гальванических покрытий и находит применение во многих областях. К достоинствам хромирования относят высокую твердость покрытия (в среднем выше чем у закаленной стали), стойкость хромированных деталей к коррозии и воздействию агрессивной среды, жаростойкость, а также красивый внешний вид.

Хромированная деталь интерьера автомобиля
Хромированная деталь автомобиля

В зависимости от назначения хромовые покрытия подразделяют на декоративные и функциональные. Декоративные покрытия наносят в виде тонкого (менее 1 мкм) слоя на подслой меди или никеля. Обработанные таким образом изделия кроме привлекательного внешнего вида (блестящий светлый металлик) приобретают стойкость к коррозии. Функциональные покрытия наносят непосредственно на металл, толщина таких покрытий может достигать нескольких миллиметров. Практическое применение функционального хромирования – покрытие инструмента, шаблонов, пресс-форм, ремонт изношенных деталей, снижение трения сопряженных деталей и т. д. Хром устойчив во влажной атмосфере, в сероводороде, растворах щелочей, азотной кислоты и органических кислот. В атмосфере из-за сильно выраженной способности к пассивации хром длительное время сохраняет цвет и блеск. Существуют черные хромовые покрытия, которые, в основном, применяются для придания изделиям защитно-декоративных свойств.

Особенности процесса хромирования

Процесс хромирования имеет ряд отличительных особенностей:

  1. Электролиты, используемые при хромировании, имеют крайне низкую рассеивающую способность, в связи с чем, на углубленные поверхности изделий (отверстия, пазы, канавки) хром осаждается значительно медленнее.
  2. Концентрация тока на выступающих элементах изделий приводит к осаждению на них более толстого слоя хрома. Для уменьшения неравномерности распределения плотности тока на таких участках применяется алюминиевая или свинцовая фольга или проволока.
  3. В процессе хромирования необходимо точно соблюдать технологический режим – температуру электролита и плотность тока.
  4. Изделия из углеродистых сталей перед процессом хромирование подвергаются анодному декапированию в хромовом электролите в течении 3-5 минут.
  5. Начало процесса хромирования (примерно 1-2 минуты) необходимо проводить при вдвое повышенной плотности тока.
  6. На поверхность азотированной стали хром не осаждается. Перед хромированием необходимо удаление азотированного слоя.
  7. Изделия после полировки или предварительно никелированные изделия необходимо хромировать незамедлительно. В противном случае требуется обработка (глянцевание) поверхности окисью алюминия.
  8. Изделия из меди и латуни перед погружением в раствор электролита необходимо нагреть в горячей воде. Погружение в электролит осуществляется под током.
  9. Изделия после электрополировки предварительно протравливают в растворе соляной кислоты.

Как и другие типы покрытий хромирование требует предварительной подготовки поверхности. Кроме очевидной необходимости в очистке поверхности изделия от загрязнений, остатков смазки, шлака и т. д. деталь перед хромированием подвергается механической обработке для получения определенного класса чистоты поверхности. Блестящее хромирование требует класс чистоты не менее 5, для обычного хромирования достаточно 3-го класса, медные и латунные изделия должны иметь 4-й класс.

Подробнее с информацией по подготовке поверхности изделия к гальванической обработке, шероховатости поверхности и классам чистоты можно ознакомиться в статье.

Отдельные участки изделия, хромирование которых не требуется изолируют с помощью цапон лака (раствор целлулоида в ацетоне). Лак наносят кистью в несколько слоев, каждый слой перед нанесением последующего сушат. После нанесения покрытия слой изоляции удаляется механически.

Состав электролитов и режимы хромирования

Состав электролита и режим работы

Электролит А

Электролит В

Электролит С

 Хромовый ангидрид, г/л

150

250

350

 Серная кислота, г/л

1,5

2,5

3,5

 Температура хромирования, 0С

55-60

45-55

35-45

 Катодная плотность тока, а/дм2

45-100

15-60

10-30

 Напряжение, в

12

12

12

 Выход по току, %

16-18

13-15

10-15

 Рассеивающая способность

Высокая

Средняя

Низкая

 

Как видно из таблицы, электролит для хромирования представляет собой смесь из хромового ангидрида и серной кислоты. Содержание серной кислоты составляет примерно 1% от содержания ангидрида.

  • Электролит А – электролит для твердого хромирования изделий простой формы. Истощение электролита происходит с высокой скоростью. Осадки имеют большую толщину с наростами на краях.
  • Электролит В – электролит для широкого интервала блестящих покрытий, применяется для декоративного, твердого и пористого хромирования стали, никеля, меди и других металлов.
  • Электролит С – электролит декоративного покрытия меди и никеля с низкой скоростью истощения.

Приготовление и корректировка электролита

Для приготовления электролита используется дистиллированная вода. Состав готовится непосредственно в ванне хромирования – рассчитанное количество хромового ангидрида растворяют, после чего производится замер количества серной кислоты, попавшей в раствор (хромовый ангидрид имеет незначительные примеси серной кислоты). По результатам анализа в раствор добавляют недостающее количество серной кислоты, раствор тщательно перемешивают. Перед тем как приступить к процессу хромирования электролит проходит проработку током при использовании свинцовых анодов и стальных катодов. Температура процесса подготовки 45-600С, плотность тока такая же, как при хромировании. Подготовка проводится с целью накопления в гальванической ванне 2-3% трехвалентного хрома, что требует от 2-х до 6-ти часов. Содержание трехвалентного хрома не должно превышать указанной величины, так как в обратном случае качество покрытия снижается. Анализ состава электролита проводят обычно не реже одного раза в неделю. При необходимости производится его корректировка. Содержание хромового ангидрида в электролите проверяется каждую смену. Замер удельного веса электролита производят с помощью ареометра, затем, по специальной таблице определяют содержание ангидрида.

Рассмотрим подробнее виды покрытия хромом.

Защитно-декоративное хромирование

Как сказано ранее защитно-декоративное хромирование предназначено для придания изделиям красивого внешнего вида – блестящей металлической поверхности и повышению коррозионной стойкости.

Широкое применение защитно-декоративное хромирование находит в автомобильной промышленности. Трудно представить себе классический автомобиль или классический чоппер без хромированных деталей интерьера или экстерьера. В современных автомобилях количество хрома значительно меньше, но почти все мастерские по тюнингу предлагают достаточно востребованные услуги по нанесению хромового покрытия на различные элементы автомобилей или мотоциклов. Множество мастерских занимаются хромированием автомобильных дисков, многие предлагают услуги по восстановлению изношенных деталей автомобилей и мотоциклов, придания им первоначального красивого внешнего вида. Если применять твердое хромирование, то время службы отдельных деталей и узлов может быть значительно увеличена (твердость хромового покрытия значительно выше твердости стали).  Довольно распространено нанесение хромовых покрытий химическим способом, но только при электролитическом хромировании возможно получить покрытие, которое не только выглядит привлекательно, но и обладает повышенной стойкостью к воздействию агрессивной среды (грязь, песок, реагенты) и к постоянным механическим воздействиям.

Хромированный диск авто Хромированный мотоцикл Хромирование деталей автомобиля

Еще одной сферой применения декоративного хромирования является изготовление торгового, рекламного и выставочного оборудования. В качестве примера можно привести хромирование металлических торговых корзин, тележек или подвесов – изделия получают значительно более высокие эксплуатационные и декоративные характеристики по сравнению с оцинкованными.  Повышенная цена по сравнению с оцинкованными изделиями (примерно на 30-50%) нивелируется значительным увеличением срока службы, а при изготовлении выставочного оборудования привлекательный, яркий внешний вид зачастую становится основным критерием в выборе покрытия.

Для получения качественного защитно-декоративного покрытия на сталь сначала осаждают медь и никель, и только потом непосредственно хром. Каждый слой перед нанесением следующего должен быть отполирован. Слой меди осаждают до получения покрытия толщиной 10-15 мк при этом необходимо обеспечить припуск на полировку толщиной примерно 3 мк, при толщине слоя меди выше 15 мк припуск должен быть не менее 7 мк. Слой никеля толщиной 15 мк должен иметь припуск от 2 до 5 мк. Возможно нанесение хрома непосредственно на поверхность стали, при этом толщина слоя должна составлять не менее 40 мк.

Изделия из цветных металлов – меди или латуни перед хромированием покрывают слоем никеля. Если эксплуатация таких изделий не предусматривает интенсивного механического воздействия на их поверхность, то возможно нанесение слоя хрома непосредственно на металл.

Твердое хромирование

Основная сфера применения твердого хромирования — это изготовление инструмента или деталей, подверженных в процессе эксплуатации интенсивным механическим воздействиям. Применение твердого хромирования значительно увеличивает твердость, износостойкость и срок службы инструмента и деталей, работающих на износ. Одним из требований к твердому хромированию является обязательное условие – стальная основа при нанесении таких покрытий должна быть твердой и закаленной.

Хромированный инструмент
Хромированный инструмент

Приведем рекомендуемые толщины твердого хромового покрытия для различных типов изделий: режущий инструмент – 5-8 мк, матрицы и пуансоны прессового оборудования – 50-100 мк, пресс-формы для пластмассы – 10-20 мк, ремонтное хромирование автозапчастей – до 200 мк.

Мерное хромирование

Осаждение хрома на поверхности изделия происходит с небольшой скоростью. Благодаря этому есть возможность выдерживать точные значения толщины слоя. Точность может быть доведена до 1 мк. Вышеперечисленное делает возможность доводить рабочие части измерительного инструмента до необходимых значений нанесением хрома без дальнейшей обработки. Толщина покрытия при мерном хромировании обычно составляет 25 мк, при износе инструмента в процессе эксплуатации до 1-2 мк толщины слоя, оставшийся хром с поверхности снимают, инструмент заново подвергают хромированию.

Для мерного хромирования используется электролит с содержанием хромового ангидрида 150 г/л, серной кислоты 1,5 г/л. и следующими режимами хромирования – температура 55-600С, катодная плотность тока 45-100 а/дм2, напряжение 12 в.

Процесс проводится следующим образом – детали на подвесках помещают в доведенный до нужной температуры электролит и прогревают без подключения тока в течении 1-2 минут, затем подключается обратный ток той же плотности, как и прямой на 30 секунд, затем начинают прямой процесс хромирования. Длительность хромирования определяется опытным путем.

На рабочих участках инструмента, по окончанию хромирования не допускается наличие даже небольших наростов хрома и непокрытых участков.

Мерное хромирование применяется при изготовлении шаблонов, калибров и другого претензионного измерительного инструмента.

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 650С температуре, соотношение содержания ангидрида к кислоте должна составлять 115 к 1. По окончании процесса изделия извлекают из ванны и сушат при температуре 150-1800С в течение 1,5-2 часов для удаления водорода.

Холодное хромирование

Данный вид покрытия хромом используется в случаях, если отсутствует возможность нагрева электролита. При комнатной температуре состав электролита должен содержать 250 г/л хромового ангидрида, 7-10 г/л сернокислого хрома, 3 мл/л борофтористоводородной кислоты. Катодная плотность тока в процессе – 4-5 а/дм2. Электролит для холодного хромирования имеет высокую рассеивающую способность, но малую стойкость. Осаждение хрома происходит медленно. Получать таким способом покрытия с толщиной более 20 мк не рекомендуется.

Черное хромирование

Черный хром используется исключительно в декоративных целях. Для получения черное цвета деталь, ранее прошедшую стандартное хромирование помещают в состав, содержащий кроме 250г/л хромового ангидрида уксусную кислоту в количестве 6-6,5 г/л. Процесс проводится при катодной плотности тока 25 а/дм2 (t= 18-250С) или при плотности тока 100 а/дм2 (t=500С) в течении 4-6 минут.

Молочное хромирование

Данный тип хромирования применяется к деталям, которые в процессе эксплуатации подвержены механическому износу с одновременным воздействием агрессивной окружающей среды. Режим покрытия молочным хромом проводят при температуре электролита 700С и катодной плотности тока 25-35 а/дм2.

Молочный хром

Комбинированное хромирование

При комбинированном хромировании покрытие обладает свойствами молочного хрома – покрытие с высокими антикоррозионными свойствами и блестящего хрома – минимальная пористость. Проводится комбинированное хромирование в двух ваннах, в первой по режиму молочного хромирования (Т=700С, плотность тока 30 а/дм2) и во второй ванне, в которую изделия помещаются без промывки, по режиму блестящего хромирования (Т=500С, катодная плотность тока 40-50 а/дм2). При комбинированном хромировании толщина слоя молочного хрома 15-20 мк, блестящего – 35 мк.

Хромирование алюминия

Хромирование алюминия и его сплавов применяется для повышения износостойкости деталей и придания им защитно-декоративных свойств. Процесс хромирования алюминия проводится в обычном электролите по режиму блестящего хромирования. Основной задачей для получения качественного покрытия на алюминии является комплекс подготовительных операций по удалению окисных пленок и повышению прочности сцепления покрытия с основным металлом. Осаждать хром можно непосредственно на поверхности алюминиевой детали или на предварительно нанесенном никелевом подслое. Толщина покрытий может варьироваться в широких пределах – от 0,5 до 80 мк.

Химическое хромирование

Химическое хромирование представляет интерес прежде всего тем, что в отличии от электролитического метода химическим путем несложно получить равномерный слой хрома даже на деталях сложной конфигурации. Поверхность изделия перед химическим нанесением хрома обрабатывается аналогично, как и при гальваническим. В результате получается пластичное, обладающее высокими адгезионными свойствами покрытие светло-серого цвета. Декоративные свойства химического покрытия низкие, получить блестящую поверхность можно только после механической полировки детали.

Финишная обработка изделий

Обработку изделий после покрытия хромом проводят следующим образом: по окончании процесса изделия извлекают из ванны хромирования и промывают в холодной, а затем в горячей воде. Нормализацию проводят в 3% растворе соды, затем опять промывают и сушат. Детали, предназначенные для работы под воздействием больших нагрузок или в агрессивной среде, дополнительно прогревают в течение 1,5 – 2 часов при температуре 150-2000С для удаления водорода, что способствует повышению прочности хромового покрытия и увеличивают прочность сцепления хрома с основным металлом. Изделия, покрытые хромом с декоративными целями нагреву не подлежат.

В случае необходимости изделия проходят дополнительную механическую обработку – полирование.

Удаление некачественного покрытия

Удалить некачественный хром можно двумя способами. Первый – химическое растворение, проводится в 50% растворе серной кислоты. Изделия помещают в емкость с серной кислотой и выдерживают до полного растворения покрытия. Второй – способ анодного растворения, проводится в гальванической ванне. Изделия, погружаются в ванну с 20%-ным раствором едкого натра и подключаются в качестве анода, в качестве катода используются стальные листы или детали. Процесс проходит при температуре 70-800С и анодной плотности тока 20-25 а/дм2 до полного растворения хрома. Перед повторным хромированием, изделия прогревают в течение 1,5 часов при температуре 150-2000С для удаления водорода.

Основные проблемы при хромировании и методы их решения

  1. Отсутствие покрытия на углубленных участках изделия – возникает из-за низкой плотности тока в углубленных местах, избытке серной кислоты в составе электролита.

Решение: использовать фигурные аноды, начало процесса хромирования (1-2 минуты) проводить при вдвое повышенной плотности тока – дать толчок тока, снизить содержание серной кислоты – добавить в электролит воды или хромового ангидрида.

  1. Покрытие матовое или пригорелое (обычно на выступающих частях изделий) – возникает из-за высокой плотности тока при данной температуре, пассивирования анодов или недостаточного прогрева деталей перед процессом.

Решение: корректировать соотношение плотности тока и температуры, увеличить расстояние между анодами и катодами, очистить аноды, контролировать прогрев деталей перед погружением в ванну хромирования.

  1. Темные разводы, полосы, точки на поверхности изделий – недостаточная концентрация в растворе электролита серной кислоты

Решение: добавить в раствор серной кислоты.

  1. Темный цвет покрытия – высокое содержание трехвалентного хрома, недостаток кислоты, низкая температура электролита в процессе хромирования.

Решение: кроме прогрева электролита и добавления серной кислоты следует проработать электролит током.

  1. Покрытие отслаивается – некачественное обезжиривание поверхности изделия, резкое повышение плотности тока при снижении температуры.

Решение: откорректировать температурный режим хромирования, улучшить подготовку поверхности изделия.

  1. Зернистость или вздутия – наличие в электролите твердых частиц и (или) некачественная подготовка изделия к гальванической обработке.

Решение: фильтрация электролита и контроль качества подготовки деталей.

Контроль качества хромовых покрытий

Для определения толщины слоя хромового покрытия используют стандартные химические или физические методы контроля. Качество покрытия оценивают прежде всего визуально – покрытие должно быть ровным и гладким, без наростов и прогара.

Данная обзорная статья предназначена для ознакомления заказчика с процессом хромирования и помощи в принятии решения о нанесении на свои изделия того или иного типа покрытия. Администрация благодарит технолога участка гальваники Скворцова С. И. за предоставленные знания.

Заявка на гальваническое покрытие

Заполните заявку на гальваническое покрытие

Для расчета цены необходим чертеж изделия

File size is too big!