Как хромировать металл. Подготовка к проведению работ. Порядок хромирования деталей своими руками
В качестве декоративной отделки отдельных деталей сегодня используется большое количество веществ. Немалое количество из них сделано на основе хрома.
Хромирование представляет собой процесс насыщения поверхностей из металлических материалов хромом. Также данный процесс может означать образование на поверхности отдельных деталей, сделанных из металлов, хромированного осадка, который необходим для декоративной цели. На поверхность металлов хром осаживается под воздействием электрического тока.
Важно: Использование процесса хромирования необходимо не только для того, чтобы сделать поверхность отдельных деталей более привлекательной с эстетической точки зрения, но и для того, чтобы защитить металлы от образования коррозии.
Благодаря хромирования на поверхности образуется тонкий слой защитного вещества, которое делает структуру металла более прочной. Именно поэтому хромированные детали могут прослужить долгие годы. Декоративное хромирование способно продержаться длительное время.
Процесс хромирования является достаточно время затратным Ведь необходимо все делать аккуратно.
Весь процесс можно разделить на несколько этапов, которые заключаются в:
- Очистке.
На данном этапе хромирования осуществляется удаление сильный загрязнений с поверхности металлов, что слой хрома лег ровно и аккуратно.
- Тонкой очистке.
Данный шаг предполагает удаление оставшихся следов загрязнений, чтобы они не мешали проведению дальнейших работ.
- Предварительной подготовке.
В зависимости от материала, на который будет наноситься состав хрома, зависит то, какие меры следует предпринимать для того, чтобы подготовить его для проведения дальнейших работ.
- Помещении в ванну с подготовленным раствором.
На данном этапе хромирования металлические изделия помещаются в ванну с подготовленных составом, состоящим из хрома и других вспомогательных элементов. Здесь осуществляется температурное выравнивание.
- Подключении тока.
Этот шаг заключается в том, чтобы подключить к раствору с материалом для хромирования ток определенной силы. Обработка током происходит для образования на поверхности металла слоя хрома определенной толщины.
Во время хромирования выделяется большое количество токсичных веществ, которые могут навредить здоровью человека.
Внимание: Сегодня имеется большое количество стран в мире, в которых данный процесс хромирования находится под тщательным контролем.
Составы для хромирования
Для хромирования используются следующие виды растворов:
- Раствор шестивалентного хрома. Его главным компонентом является хромовый ангидрид.
- Раствор трехвалентного хрома. В него главным образом входит сульфат хрома или хлорид хрома. Такой раствор применяется достаточно редко. Такая ситуация складывается по причине того, что есть некоторые ограничения на толщину покрытия, его оттенок и насыщенность цвета.
Таблица 1. Составы электролитов для хромирования.
Таблица 2. Состав хромирующих смесей для стали.
В современном мире представлено большое количество разновидностей хромирования.
Выделяются следующие виды данного процесса:
- Гальваническое хромирование
Данный способ хромирования представляет собой метод нанесения на поверхность металлов или пластмассовых материалов специального покрытия методом использования электрического тока. Благодаря этому достигает оснащение обрабатываемого материала уникальных свойств. Они заключаются в: утолщении поверхности, устойчивости к образованию ржавчины, в приобретении привлекательного внешнего вида. Во время использования гальванического хромирования используется трехслойное нанесение металлического вещества. Из-за того, что хром вступает в реакцию с другими металлами, он оседает на поверхности и придает ей блеск.
- Химическое хромирование.
При использовании данного метода хромирования не применяется электрический ток. Весь процесс основан на реакции, которая проявляется между реагентами. При этом очень важно перед обработкой отдельных деталей методом покрытия хромированным составом нанести тонкий слой меди. Для этой цели используется смесь из: сернокислой меди, концентрированной серной кислоты, дистиллированной воды. Для хромирования используется следующий состав: фтористый хром, гипофосфат натрия, охлажденная уксусная кислота, раствор едкого натрия, лимоннокислый натрий, дистиллированная вода.
- Хромирование золочение.
Данный вид хромирования подразумевает нанесение на поверхность металлов тонкого слоя золотого металла. Делается это не только для достижения наилучшего декоративного эффекта, но и для защиты материала от появления коррозии. Золочение делает материал более плотным и износостойким.
В современном мире встречается немалое количество людей, которые осуществляют домашнее хромирование. Благодаря этому можно значительно сэкономить на обработке хромом отдельных металлических или пластмассовых деталей.
Важно: Процесс гальванического хромирования недоступен в нашей стране для домашнего использования. Его использование является уголовно наказуемым.
С теоретической точки зрения можно произвести хромирование дома, но для этого придется приложиться большое количество усилий. Для этой цели необходимо приобрести большое количество ванн и растворов для проведения процесса. На это уйдет масса времени и средств. Не рекомендуется проводить процедуру хромирования в домашних условиях путем обработки растворов и материалов электрическим током, потому что при этом выделяются токсины, способные нанести вред окружающей среде.
Молодые водители стремятся часто придать эффектный вид своему любимому транспортному средству. Различные обвесы или установка дополнительного светового оборудования вынуждают считаться с правилами дорожного движения. К более мягким и лояльным способам относятся небольшие рисунки с помощью аэрографии или хромированные вставки.
Активными участниками процесса установки блестящих элементов являются владельцы двухколесных аппаратов, но и водители автомобилей от них не отстают. Для того чтобы применять хромирование в домашних условиях необходимо знать основы химии и физики, а также иметь достаточное количество опасных реагентов. Этот способ украшения собственного авто подойдет для аккуратных и осторожных автовладельцев.
Гальванические операции связаны с вредными испарениями, поэтому перед проведением работ необходимо позаботиться о помещении, в котором предполагается заниматься покрытием. Даже если понадобится обрабатывать небольшие по объему и площади детали, то жилая кухня или проходной коридор не подойдут. Хромирование деталей в домашних условиях вряд ли будет в таком случае безопасным, поэтому помещение должно быть обособленное и нежилое.
Кроме выбора места обработки соблюдаем основы техники безопасности и подготавливаем рабочую зону:
- вентиляция монтируется принудительная, так как естественной вытяжки для процедуры недостаточно;
- оператор экипируется в защитную форму, состоящую из респиратора или лепестка, фартука из плотного материала и резиновых перчаток, предохраняющих от химических ожогов;
- проводится работа для подготовки утилизации вредных химостатков.
Емкость для обработки
Химическое хромирование в домашних условиях невозможно без использования безопасных емкостей. Также необходимы материалы для изготовления системы нанесения покрытия.
Компоновка схемы включает в себя такие элементы:
- стеклянная емкость (банка или колба 3-5 л) для работы с мелкими элементами;
- наружная неметаллическая емкость (резервуар), наполненная водой;
- обеспечение качественного результата достигается в теплоизолированном контейнере, который часто наполняют песком, а внутренний резервуар обматывают стекловатой;
- понадобится контактный термометр для контроля температуры;
- в емкость опускается ТЕН или другой нагреватель;
- верхняя часть системы блокируется неметаллической герметичной крышкой.
Схема самодельного аппарата для хромарования
Процесс гальваники подразумевает наличие электродов. Отрицательный катод («-») соединяем с обрабатываемой деталью и опускаем в емкость. Положительный катод («+») соединяем с медным или свинцовым стержнем либо пластиной. Для того чтобы хромирование своими руками деталей проходило быстрее и не нужно было долго накручивать провода на заготовку, многие умельцы используют защипы типа «крокодил». С быстрыми креплениями легче подвешивать в емкости любые детальки.
Нужно знать, что опускать на дно обрабатываемые изделия во время процесса ни в коем случае не рекомендуется, так как на стороне, соприкасающейся со стенками или дном, блестящей поверхности не образуется.
Электропитание
Технология изготовления требует источника питания постоянного тока. Желательно, чтобы у него была возможность регулировки силы тока. Если в конструкции такой функции не предусмотрено, то в цепь можно включить простой реостат. Провода подбираются с сечением не менее 2,5 мм 2 . Допускается использование в процессе хромирования терморегулятора, который может заменить контактный термометр.
Операции с электролитом
Состав электролита может отличаться. Его предварительно корректируют в зависимости от задач, которые будет выполнять обработанная деталь. Когда элемент декора не предполагается использовать снаружи, а также на него не будут воздействовать внешние нагрузки, то большинство начинающих гальваников обходятся таким составом:
- 0,400 кг хромового ангидрида;
- 0,004 кг концентрированной серной кислоты;
- 1 кг дистиллированной воды.
Обработка небольших деталей
Для рабочей емкости обеспечивается температурный режим из интервала 25-65 С. Расчетная величина плотности тока должна не выходить за пределы 20-50 А/дм 2 .
Нужно знать, что для раствора подойдет и обычная водопроводная вода, которую необходимо длительно прокипятить и дать ей отстояться.
Наружные элементы, хромируемые в домашних условиях, обрабатываются в растворе с отличающейся концентрацией. Он обеспечит большую устойчивость к воздействию агрессивной внешней среды:
- 0,250 кг хромовый ангидрид;
- 0,0025 кг концентрированная серная кислота;
- 1 кг дистиллированной воды.
Самодельный аппарат для хромирования
Термические условия выдерживаются такие же, как и во время предыдущей обработки. Слой нанесенного хрома удержится дольше и будет более устойчив даже к царапанию о металлические поверхности.
Приготовление электролита проводить можно таким образом:
- постепенно доводим отлитую воду около 0,5 л до температуры 70-75 С;
- добавляем в дистиллят хромовый ангидрид;
- растворив его, вливаем в емкость остатки воды, а затем аккуратно вносим в раствор кислоту;
- получившийся состав отправляем в подготовленную емкость для хромирования;
- через раствор пропускаем ток плотностью около 2 А/дм 2 для насыщения жидкости свободными ионами хрома;
- процедуру насыщения завершаем после того, как раствор изменит цвет с красного на темно-коричневый;
- выключаем источник питания и на сутки отставляем полученную жидкость.
Примитивное устройство для хромирования
Нужно знать, что процесс насыщения ионами хрома обычно занимает 3-4 часа при 6А на литр.
Как подготовить деталь к хромированию
Со всех поверхностей снимаются слои, закрывающие металлическую основу обрабатываемой детали. Лакокрасочные слои убираются с помощью наждачной бумаги. Не стоит использовать крупнозернистую наждачку, так как она оставляет часто заметные борозды, неубираемые с помощью гальваники.
Восстановление покрытия на хромированных деталях
В редких случаях можно обойтись лишь одним растворителем типа уайт-спиритом или бензином, приходится создавать многокомпонентные растворы. Один из рецептов очистителя перед хромированием:
- кальцинированная сода – 50 г;
- силикатный клей – 5 г;
- едкий натр – 150 г;
- вода – 1л.
Растворяем все вещества и нагреваем полученную жидкость до 80-90 С. Опускаем в нее деталь и, не доводя до кипения, удерживаем деталь внутри 30-60 минут. Время зависит от фактурности и материала старого покрытия.
Нанесение блестящего слоя
Прогреваем раствор до температуры 50-55 С, а затем подвешиваем в нем обезжиренные и очищенные заготовки. Даем некоторое врем на уравнивание температурного баланса между деталями и жидкостью. После этого запускает источник тока.
Ориентировочно процедура занимает 1-3 часа. Допускается через 40-60 минут достать какую-то деталь и попробовать соскоблить часть покрытия. Если опытным путем видно, что покрытие слабое, то операцию продлевают. Иногда небольшое увеличение силы тока даст положительный эффект. Резких изменений ждать у емкости не стоит, так как процесс длительный.
После завершения процедуры все детали тщательно промывают и высушивают. Эффективнее будет в специальной емкости, которая не будет использоваться для приготовления пищи, проварить покрытые детали, а затем высушить в печи или духовке. Печь необходимо также использовать не применяемую в приготовлении пищи.
Утилизировать остатки электролита вблизи водоемов или жилых районов ни в коем случае нельзя, так как полученная жидкость является агрессивным ядом.
Работа с пластиком
Чтобы провести хромирование пластика в домашних условиях, детали предварительно покрывают графитосодержащим лаком или графитным порошком. Излишки от нанесения должны стечь с поверхности заготовки.
На подготовленную поверхность наносят тонкий слой меди в электролите, который содержит такие компоненты:
- сульфат меди 35г;
- этиловый спирт 10 мл;
- концентрированная серная кислота 150 г;
- вода 1л.
Ток при этом используется с плотностью 0,4-0,7 А/дм 2 . На обработанную омедненную поверхность можно наносить слой блестящего хромирования.
Подготовленные специалисты для хромирования используют краскопульты с красящими тонерами типа «хром». Их можно даже наносить на неподготовленные поверхности из гипса или пластика. Такие слои уязвимы для механической обработки и не эффективны при использовании их на внешних элементах автомобиля. Подробности работы с автоматическими краскопультами можно посмотреть на видео.
Для того чтобы правильно и безопасно произвести процесс хромирования своими руками, следует учесть все особенности химических и физических превращений, которые проходят в гальванической ванне. Большинство реактивов, задействованных в хромировании, относятся к особо опасным для здоровья веществам, так что прежде чем начать экспериментировать с хромовыми покрытиями, внимательно изучите теоретическую сторону процесса. Далее постараемся детально рассмотреть химическую составляющую вопроса, меры безопасности и то, как сделать гальваническую ванну и электролит.
Хромирование - это физико-химический процесс, во время протекания которого на поверхности обрабатываемого изделия или детали оседает тонкий слой металлического хрома. Данный металл придает поверхности блестящий вид, благодаря чему хромированное изделие обретает очень красивый вид. Гальваника открывает широкие возможности для повышения декоративных, физических и химических свойств материалов.
Хром крайне устойчив к действию агрессивной среды, он не тускнеет и не темнеет под действием воды и воздуха, благодаря чему нашел широкое применение в оформлении деталей кузовов машин и деталей механизмов, работающих в трудных условиях.
Толщина хромового покрытия очень небольшая: от 0.075 до 0.25 мм. В отличие от никеля, хром в большинстве случаев не накладывают непосредственно на металл. Для этого используют тонкий слой подложки, нанесенной гальваническим путем. Такой подслой состоит из меди или никеля и требует применения дополнительных технологических операций, усложняя и без того непростой процесс хромирования.
Еще одна сложность, которая может остановить домашнего умельца на пути выполнения поставленной задачи, покупка химических реактивов. Основной компонент хромирования - оксид хрома (CrO 3), другое название - хромовый ангидрид. Неприятная особенность его использования заключается в том, что шестивалентный оксид хрома - сильнейший яд, смертельная доза которого для человека составляет около 6 г. Данное химическое соединение имеет ограниченный оборот, строго контролируемый государством. Отходы, возникающие после окончания хромирования, должны утилизироваться согласно с особым порядком, а не просто выливаться в канализацию, или того хуже - в почву. Хромовый ангидрид является канцерогеном, при попадании его раствора на кожу возникают очень сильные раздражения, вплоть до экзем и дерматитов, которые могут перерасти в рак кожи.
При соединении окиси хрома с органическими веществами (маслом, бензином, и т.п.) происходят возгорания и взрывы. Это вещество крайне опасно для здоровья и жизни, так что перед началом работ следует взвесить все «за» и «против», оценив целесообразность такого решения.
2 Оборудование для хромирования
Первое, что нужно для хромирования, отдельная от жилых помещений, хорошо проветриваемая территория. Не стоит начинать экспериментировать дома на кухне, в ванной или в других местах, не предназначенных для работы химического оборудования. Лучшим выбором будет большой гараж или мастерская, которую перед этим стоит освободить от емкостей с бензином, маслом, краской и растворителями. Также неплохо было бы оборудовать систему принудительной вентиляции. Обязательно обзаведитесь огнетушителем и продумайте вариант аварийного пожарного выхода.
Оборудование для хромирования включает:
- гальваническая ванна из пластика;
- выпрямитель с параметрами 12В/50А;
- нагреватель, устойчивый к действию кислоты;
- термометр.
Кроме гальванической ванны вам понадобятся несколько дополнительных емкостей такого же размера для промывки обрабатываемой детали. Для экономии времени и средств необходимо будет организовать отдельную гальваническую ванну для омеднения или никелирования, так как постоянно менять реактивы в одной емкости долго и нецелесообразно.
Выпрямитель должен быть достаточно большой мощности, особенно если вы хотите хромировать своими руками детали средних и больших размеров. Исходите в расчетах из того, что для создания блестящей поверхности необходима плотность тока порядка 15-25 А/дм 2 , так что обычный выпрямитель способен обеспечить нормальное проведение процесса максимум для накладок дверных ручек автомобиля либо небольших деталей внутренней отделки (ручка коробки передач, ободок корпуса магнитолы, и т.п). Большие детали - диски или бампер, покрыть хромом своими руками скорее всего не удастся, или обойдется в сумму, соизмеримую с покупкой новых запчастей.
Что касается нагревателя, то в некоторых источниках рекомендуется использовать обычный ТЭН. Хотелось бы строго предостеречь относительно данного решения, так как для хромирования требуется оборудование, устойчивое к действию кислот, ТЭН не является таким устройством, и его использование повлечет за собой, в лучшем случае, поломку электролитической ванны.
Термометр может использоваться самый обычный, с делениями от 0 до 100°С. Температура, при которой процесс протекает равномерно, составляет 47-52°С, главной задачей будет установить и поддерживать стабильными эти параметры на протяжении всего времени реакции.
3 Реактивы для электролита
Процесс хромирования осуществляется гальваническим путем. Для его проведения необходимо наличие катода, анода (обрабатываемая деталь) и электролита, в среде которого и будут происходить химические реакции. Собрать аппарат для хромирования довольно просто, особенно если до этого вы уже имели опыт создания медных или никелевых покрытий: технология похожа, отличаются только параметры среды, состав электролита и материал катода.
В качестве катода используется лист свинца или его сплава с оловом. Лучше всего, чтобы свинцовая пластина размерами была немного больше обрабатываемой детали. Катод подсоединяют к положительному электроду выпрямителя.
Анод подключают к материалу, который следует хромировать. Он должен быть «подвешен» в среде электролита таким образом, чтобы не задевать стенок, дна и ни в коем случае не касаться катода.
Создание электролита предполагает наличие следующих компонентов:
- хромовый ангидрид, из расчета 250 г/л электролита;
- серная кислота - 2-2.5 г/л;
- дистиллированная либо чистая, без примесей железа вода.
Перед тем, как сделать электролит, разогрейте воду до температуры 60-80°С, после чего растворите в ней хромовый ангидрид. Немного охладите смесь и тонкой струйкой добавьте необходимое количество чистой серной кислоты. Кислота должна быть не технической, а чистой и концентрированной.
Гальваническое покрытие очень чувствительно к составу электролита, поэтому на предприятиях, занимающихся хромированием, существуют целые лаборатории, которые проводят постоянный контроль над стабильностью состояния реактивов. При хромировании своими руками придется обойтись без помощи химиков и технологов, но если обрабатываемых деталей немного, то состав электролита должен измениться некритично.
4 Подготовка поверхности и как протекает металлизация хромом
Самостоятельная металлизация хромом невозможна произвести без правильной подготовки поверхности изделия. Для начала нужно создать медную или никелевую подложку, так как хром не ляжет на поверхность стали, алюминия или любого другого металла. Омеднение или никелировка производятся в гальванической ванне, катодом при этом выступает соответственно металлическая медь или никель, электролитом - раствор серной кислоты и медного купороса или солей никеля. После завершения подготовки изделие тщательно шлифуют и полируют, стараясь не повредить при этом тонкий слой подложки, обезжиривают и сушат.
Самостоятельное хромирование должно проходить при стабильных параметрах напряжения, температуры и состава электролита. Любое отклонение может привести к дефектам покрытия. Например, превышение концентрации силы тока на единицу площади приводит к тому, что на острых углах изделий образуются наросты и дендриты металлического хрома. Нарушение температурного режима, как и колебания концентрации реактивов, вызывают потемнения, матовость или пятнистость покрытия.
После того как проведено хромирование деталей в домашних условиях, хромируемая поверхность покрыта достаточным слоем металла, напряжение отключают, отсоединяют изделие и помещают его в ванну с дистиллированной водой. Процесс лучше повторить несколько раз, каждый раз меняя воду.
Перед тем, как приступить к хромированию своими руками, следует тщательно оценить будущую стоимость работ и сделать вывод об их целесообразности. Если у вас нет в наличии места для проведения таких экспериментов: например, своего гаража или мастерской, то начинать не стоит, иначе можете сильно навредить окружающим.
Перед тем, как сделать устройство для хромирования, подумайте и спланируйте будущую утилизацию отходов.
Ни в коем случае нельзя сливать отработанный электролит в канализацию или почву!
При попадании в грунтовые воды, а затем в колодцы, оксид хрома вызывает отравление и развитие онкологических заболеваний, поэтому настоятельно рекомендуется не начинать работы, не определившись до этого со всеми тонкостями процесса.
Технологические операции при ремонте (восстановлении) деталей хромированием выполняют в следующей последовательности.
Механическая обработка. Поверхности деталей, подлежащие хромированию, шлифуют до выведения следов износа и получения необходимой геометрической формы.
Промывка деталей в органических растворителях и протирка ветошью. В качестве растворителей применяют бензин, керосин, трихлорэтан, бензол и др.
Монтаж деталей на подвеску. Необходимо следить, чтобы детали одинаково отстояли от поверхности анода. Ванну следует загружать однородными деталями, укрепленными на одинаковых подвесках. Подвески и контакты должны быть изготовлены из одинаковых материалов. Контактные крючки рекомендуется изготавливать из бронзы и меди. В качестве материала для подвесок, применяют сталь, сечения подвесок рассчитывают, исходя из плотности тока 0,7… 1,0 А/мм2. Ежедневно аноды очищают от окислов и налета электролита.
Температура электролита - 60… 70°, плотность тока - 5….15 А/дм2. Время выдержки на катоде - 2… 3 мин, а на аноде - 1…2 мин. После обезжиривания детали сначала промывают горячей водой (60… 80°), а затем холодной. Обезжиривание считается законченным, если после промывки вода равномерно смачивает поверхность. После обезжиривания производится изоляция1 поверхностей, не подлежащих хромированию. Для изоляции можно применять перхлорвиниловый лак, лак АК-20, целлулоид, винипласт, плексиглас, хлорвиниловые трубки или хлорвиниловую» изоляционную ленту.
Декапирование - это процесс обработки деталей в хромовом* электролите, состоящем из 100 г хромового ангидрида (СгОз) и 2…3 г серной кислоты (H&SO4) на 1 л воды.
Декапирование (травление) стальных деталей проводят в течение 30… 90 с при плотности тока 25… 40 А/дм2. А для деталей из серого чугуна лучшие результаты, в смысле прочности сцепления , достигаются при плотности тока 20… 25 А/дм2 и продолжителыюсти декапирования 25… 30 сек. Температура электролита во всех случаях должна быть 55… 60 °С.
Процесс хромирования. После анодного декапирования детали загружают в ванну хромирования и прогревают их при выключенном токе в течение 5… 6 мин, а затем дают полный ток согласно режиму хромирования. При хромировании чугунных деталей вначале в течение 3… 5 мин дают «толчок тока» при плотности, в 2…2,5 раза превышающей выбранную по режиму. Колебания температуры электролита могут быть в пределах ±1 °С. Не допускаются перерывы тока в процессе электролиза, так как они вызывают отслаивание хромового покрытия. Продолжить процесс после перерыва тока можно, если хромируемую поверхность подвергнуть анодному травлению при плотности тока 25… 30 А/дм2 в течение 30… 40 с, а затем изменить направление тока. В этом случае осаждение хрома следует начинать при катодной плотности тока 20… 25 А/дм2 и постепенно увеличивать до нормальной.
Аноды для хромирования изготавливают из чистого свинца или сплава, состоящего из 92…93% свинца и 7… 8% сурьмы. Аноды из чистого свинца в большей степени покрываются нерастворимой и непроводящей пленкой хромовокислого свинца, чем аноды из сплава свинца и сурьмы. В большинстве случаев аноды изготавливают плоскими и цилиндрическими. При хромировании деталей сложной конфигурации очертания анода определяются формой катода. Расстояние между анодами и деталями рекомендуется делать 30… 35 мм, но не более 50 мм. Расстояние деталей от днища ванны должно составлять не менее 100… 150 мм, а от верхнего уровня электролита - не менее 50… 80 мм. Уровень электролита должен быть ниже верхних кромок ванны на 100…150 мм. При завешивании деталей в ванну необходимо, чтобы все участки анодов были одинаково удалены от противоположных участков катода. При этом толщина слоя хрома откладывается равномерно по всей поверхности детали.
Глубина погружения анодов и деталей (катодов) в ванну должна быть одинаковой, так как при различной глубине на краях хромируемых деталей образуются утолщения, искажающие форму. Скорость осаждения слоя хрома при плотности тока 40… 100 А/дм2 составляет 0,03… 0,06 мм/ч.
По окончании процесса хромирования детали выгружают из ванны и вместе с подвесками промывают в холодной воде (в сборнике электролита) 15… 20 с. Окончательно детали моют в холодной проточной воде.
Обработка после покрытия. Промытые и очищенные от изоляции детали иногда подвергают термической обработке при температуре 150-200°С в течение 2…3 ч, а затем механической.
Для шлифования применяют круги мягкие или средней твердости с размером зерна от 60 до 120. Шлифование ведут при интенсивном охлаждении жидкостью и при скорости круга 20…30.м/с и выше. Скорость вращения детали-12…20 м/мин.
Режимы электролиза. Процесс осаждения хрома и свойства хромовых покрытий зависят от режима, при котором осаждается хром на поверхности металла, т. е. от катодной плотности тока и температуры электролита. Наиболее ясное представление о примерных границах режимов электролиза, обеспечивающих получение серого, блестящего и молочного осадков хрома, дает диаграмма плотности тока и температуры (DK-t), изображенная на рисунке 19.
Серый осадок хрома появляется на катоде при низких температурах электролиза (35…50 °С) и широком диапазоне плотностей тока. Осадки блестящего* хрома обладают высокой твердостью (6000… 9000 Н/мм2), высокой износостойкостью и меньшей хрупкостью.
Рис. 19. Зоны хромовых осадков.
Молочный хром получается при более высоких температурах, электролита (выше 70 °С) и широком интервале плотностей тока. Молочные осадки отличаются пониженной твердостью (4400..-6000 Н/мм2), пластичностью и повышенной коррозионной стойкостью.
Пористое хромирование. Пористое хромирование применяется при ремонте деталей, работающих на трение в паре с различными металлами и сплавами при высоких удельных давлениях и окружных скоростях или при повышенных температурах. К таким деталям относятся гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, коленчатые валы и др.
Пористые хромовые покрытия можно получать механическим, химическим и электрохимическим способами.
При механическом способе на поверхность детали до хромирования наносят углубления в виде пор или каналов. Такую подготовку обеспечивают накаткой специальным роликом, дробеструйной обработкой и другими способами. После хромирования воспроизводятся неровности, полученные при подготовке.
Химическим способом получают пористость путем травления поверхности в соляной кислоте.
Наибольшее распространение получил электрохимический способ получения пористого хрома. Этот способ заключается в анодной обработке хромированных деталей в электролите того же состава. В зависимости от режимов хромирования пористость хромовых покрытий бывает двух типов - канальчатая и точечная.. При ремонте гильз цилиндров, втулок , коленчатых валов и подобных им деталей применяется канальчатый тип пористости. Такук> пористость и наименьший износ в условиях трения можно получить при хромировании в электролите, состоящем из 250 г Сг03 и 2,5 г H2S04 на 1 л воды, при температуре электролита ¦60+1 °С и катодной плотности тока 55… 60 А/дм2. Травление ведут при плотности анодного тока 35 …45 А/дм2 в течение 8 мин в том же электролите.
Точечная пористость образуется при хромировании в универсальном электролите при плотности тока 45… 55 А/дм2 и температуре 50… 55 °С. Анодную обработку проводят так же, как и при канальчатой пористости, т. е. при плотности тока 35… 45 А/дм2 в течение 8 мин.
Хромирование в саморегулирующемся электролите. В последнее время разработан новый хромовый электролит, называемый скоростным саморегулирующимся, его состав: хромовый’ ангидрид - 225… 300 г/л, кремнефтористый калий - 20 г/л и сернокислый стронций - 6 г/л.
В таком электролите выход по току при хромировании составляет 17… 22%. Саморегулирующимся он назван потому, что при электролизе в нем автоматически поддерживается необходимая концентрация анионов, вводимых в хромовый электролит. Это происходит в результате избыточного количества труднорастворимых солей кремнефтористого калия и сернокислого стронция, растворимость которых изменяется в зависимости от концентрации хромового ангидрида и температуры электролита.
Чтобы получить износостойкое покрытие в саморегулирующемся электролите, рекомендуют соблюдать следующие режимы хромирования: плотность тока 50… 100 А/дм2, температура электролита 45… 55°С. Молочные осадки можно получить при температуре электролита 55… 70 °С и плотности тока 20… 35 А/дм2. Микротвердость покрытий из саморегулирующегося электролита составляет 3000… 13 000 Н/мм2.
Недостаток такого электролита - сильное взаимодействие его со сталью и другими металлами, в результате чего происходит растравливание обрабатываемых поверхностей. Поэтому загружать детали в ванну необходимо только при включенном токе. Аноды для хромирования в саморегулирующемся электролите рекомендуется применять из сплава: 90% свинца и 10% гост олово . Чтобы приготовить саморегулирующийся электролит, в ванне хромирования растворяют нужное количество хромового ангидрида и доливают воду до рабочего уровня. Предварительно хромовый ангидрид подвергают анализу на содержание серной кислоты, которую удаляют из электролита путем добавления в него углекислого бария или стронция. На 1 г серной кислоты вводят 2,2… 2,3 г углекислого бария или 1,53 г углекислого стронция. После осаждения серной кислоты в электролит вводят нужное количество сернокислого стронция и кремнефтористого калия и нагревают до температуры 50…60°С. Нагревание длится 15… 16ч при периодическом перемешивании через каждые 2… 3 ч. После этого электролит готов к эксплуатации.
Корректируют электролит путем систематического добавления хромового ангидрида. Вместе с хромовым ангидридом вводят углекислый стронций. Кремнефторид калия и сернокислый стронций в количестве 1 г/л добавляют, когда поверхность отхромированных деталей приближается к 1 м2.
Контроль хромовых покрытий. В производственных условиях качество покрытий следует проверять внешним осмотром и замером размеров хромированных поверхностей. При внешнем осмотре необходимо обращать внимание на блеск, отслоение и плотность осадка, равномерность и отсутствие шелушения и другие видимые дефекты . Дефекты покрытий получаются в результате неисправностей в работе ванн хромирования, например отслаивание покрытия возникает в результате недостаточного обезжиривания и декапирования, а также при наличии перерывов тока в процессе хромирования. Шелушение осадков появляется при недостаточном контакте детали с подвеской или при повышенной плотности тока. Неравномерное покрытие может быть при образовании пленки хроматов свинца на анодах, недостатке серной кислоты, избытке трехвалентного хрома. Во избежание перечисленных выше дефектов, необходимо откорректировать электролит и устранить другие неполадки в работе ванн хромирования.
Оборудование. Схема расположения оборудования участка восстановления деталей хромированием приведена на рисунке 20.
Источники тока - выпрямители с напряжением 12 В ВАКГ-12/6-3000, ВАГГ-12/600М, ВАС-600/300 и другие, а также низковольтные генераторы АНД 500/250, 750/375, 1000/500, 1500/750. Ванны для гальванического участка изготавливают из листовой стали толщиной 4… 5 мм. Облицовка для ванн промывки и обезжиривания не требуется. Внутреннюю поверхность ванны хромирования облицовывают свинцом.
Рис. 20. Расположение оборудования
на участке восстановления
деталей хромированием:
1 - выпрямитель; 2 - электрощитг;
3 - ванна для электрохимического обезжиривания;
4 - ванна для горячей промывки;
5 - ванна для холодной промывки;
6 - ванна для декапирования;
7 - ванна для хромирования;
8 - ванна для улавливания электролита;
9 - шкаф сушильный; 10- стеллаж ремфонда;
11 - электротельфер;
12 - сборник-нейтрализатор;
13 - стол для монтажа и демонтажа.
Материалы. Ориентировочный расход материалов в граммах на 1 дм2 восстановленной поверхности для средней толщины покрытия 0,1 мм при хромировании в универсальном электролите приведен в таблице 13.
Себестоимость восстановления 1 дм2 поверхности хромированием в универсальном электролите при толщине покрытия 0,1 мм ориентировочно составляет 44,8 коп., 0,2 мм - 52,0 коп., 0,3 мм--58,6 коп.
Электролитическое железо имеет светло-серый цвет, обладает достаточно высокой твердостью и износостойкостью. Химический состав электролитического железа зависит от состава исходных материалов, используемых при электролизе.
При обычном осаждении с применением стальных растворимых анодов содержание примесей в покрытиях находится в пределах: 0,035 …0,06% С; 0,03 …0,05% S; 0,05 …0,01% Р, 0,0009… 0,023% Si; до 0,01% Мп.
В электролитических осадках железа имеются также примеси таких металлов, как Mg, Со, Ni и другие, обусловленные содержанием этих металлов в анодах и электролитах. Кроме этого, электролитическое железо содержит значительное количество водорода, выделяющегося на катоде вместе с железом. Атомный вес железа 55,85 г. Электрохимический эквивалент 1,042 г/А-ч.
Составы электролитов. На ремонтных предприятиях наибольшее распространение для железнения получили горячие хлористые электролиты, состоящие из двух компонентов: хлористого железа и соляной кислоты. В ремонтной практике чаще всего применяют четыре вида хлористых электролитов, отличающихся концентрацией железа.
Малоконцентрированный электролит содержит 200 …250 г/л хлористого железа (FeCl2-4H20). При температуре 60… 80 °С и плотности тока 30… 50 А/дм2 электролит обеспечивает получение плотных, гладких мелкозернистых осадков железа с твердостью 4500… 6500 Н/мм2, толщиной 1,0… 1,5 мм. Выход железа по току составляет 85… 95%. Скорость осаждения железа равна 0,4… 0,5 мм/ч на сторону. Электролит допускает колебание кислотности при электролизе от 0,8 до 1,5 г/л, которое незначительно отражается на механических свойствах покрытий. Недостатком этого электролита является постепенное увеличение концентрации железа в процессе электролиза в результате несоответствия между скоростью растворения анодов и скоростью осаждения железа на катоде, что вызывает затруднения при обслуживании ванны железнения.
Среднеконцентрированный электролит оптимальной концентрации содержит 300…350 г/л хлористого железа (FeCl2-4H20). Катодный выход железа из этого электролита при температуре 75 °С и плотности тока 40 А/дм2 составляет 96%. В этом электролите анодные и катодные выходы железа по току становятся примерно одинаковыми, концентрация железа остается почти неизменной и электролит длительное время по концентрации железа не требует корректировки. В настоящее время этот электролит нашел широкое применение на ремонтных предприятиях.
Среднеконцентрированный электролит содержит 400 …450 г/л хлористого железа. Электролит используется для восстановления деталей, имеющих достаточно высокие износы и сравнительно невысокую твердость. Электролит дает возможность получать гладкие плотные покрытия толщиной до 2 мм и твердостью 2500… 4500 Н/мм2. Электролит также находит применение для восстановления посадочных отверстий в корпусных, деталях.
Высококонцентрированный электролит содержит 600… 680 г/л хлористого железа. Электролит при температуре 95… 105°С и плотности тока 5…20 А/дм2 позволяет получать мягкие (120… 200 кг/мм2), вязкие покрытия толщиной 3… 5 мм..
За последнее время разработаны холодные электролиты, позволяющие применять более высокие плотности тока и обеспечивающие высокую производительность процесса.
Хлористый марганец МпС12-4Н20 Аскорбиновая кислота Двухлористое железо FeCl2-4H20 Хлористый марганец МпС12-4Н20 Хлористый калий КС1 (или) NaCl Аскорбиновая кислота Двухлористое железо FeCl2*4H20 Сернокислое железо FeS04*7H20 Двухлористое железо FeCl2-4H20 Метилсульфатное железо Fe (CH3OSO3) 2*4Н20
Хлористые электролиты без добавок, приведенные в таблице* позволяют получать качественные износостойкие покрытия толщиной 0,6… 1,0 мм и обеспечивать восстановление широкой номенклатуры изношенных деталей до нормальной работоспособности и номинальных размеров. Электролит, в состав которого» входят двухлористое железо и йодистый калий, обеспечивает по-пучение качественных осадков, железа’ при условии применения асимметричного переменного тока.
Присутствие аскорбиновой кислоты в электролитах позволяет вести электролиз в широких пределах значений pH от 1,8 до 6,0, что значительно упрощает регулирование кислотности электролита. Электролит, состоящий из двухлористого железа и метил-сульфатного железа, по сравнению с хлористым менее агрессивен и более устойчив к окислению. Покрытия, полученные из этого электролита, имеют меньшее количество трещин, обладают более равномерной структурой.
Приготовление и корректирование электролита. Для приготовления хлористого электролита используют двухлористое железо (Fe€l2-4H20).
Соляная кислота (НС1) применяется в виде водного раствора разной концентрации с плотностью от 1,14 до 1,20. Приготовление электролита производится в следующем порядке. В ванну заливают проточную или дистиллированную воду комнатной температуры и добавляют соляную кислоту из расчета 0,5 г/л воды. В подкисленную воду засыпают двухлористое железо, выдерживая требуемую концентрацию, и перемешивают до полного растворения. После растворения двухлористого железа электролит должен отстояться в течение 1 … 2 ч, пока не примет светло-зеленый цвет. Затем электролит проверяют на кислотность. Нормальная кислотность должна быть pH 0,8… 1,2. При необходимости добавляют недостающее количество кислоты в соответствии с ее плотностью, приведенной ниже.
Плотность кислоты, г/см3 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 Количество кислоты, г/л 20 19 18 17 16 15 14 Количество кислоты, см*/л……. 18 16,6 15,5 14,6 13,6 12,6 11,6
Приготовленный таким образом электролит следует проработать током при плотности 30 А/дм2 и соотношение поверхностей анодов и катодов Sa: SK = 2: 1 в течение двух часов.
Удельный вес электролита (плотность) г/см8 1,12 1,15 1,17 1,20 1,23 1,26 1,29 1,32 1,35
Концентрация железа, г/л … 200 260 300 350 400 450 500 550 600.
Контроль кислотности электролита можно осуществлять с помощью индикаторной бумаги «Рифан» с pH 0,3 …2,2 или потенциометров ЛПУ-01, ЛПМ-60.
Представленные обучающие курсы в помощь для начинающих любителей декоративного хромирования химической металлизации. Цель обучающих курсов, восполнить пробел систематизированных знаний на тему декоративного хромирования химической металлизации и сделать эту технологию более доступной для начинающих. Представленные тексты, фото и видео, это личный опыт автора, не претендующий на профессионализм. Автор обучающих курсов не несёт ответственности за возможные травмы, ожоги и отравления связанные с использованием опасных химических реактивов, такие как концентрированные кислоты, щёлочи, аммиак. Поэтому не пренебрегайте средствами защиты и аккуратностью при обращении с реактивами.
Декоративное хромирование, химическая металлизация, все эти термины и процессы ещё не так давно были мне не известны. Дорогой друг, раз ты находишься на этом сайте, значит тебя тоже зацепила эта тема и ты ищешь ответы на вопросы. Вопросы которые не дают тебе покоя... Как любую вещь сделать с зеркальном блеском? Впрочем, ответы совсем близко, достаточно усесться поудобнее и внимательно посмотреть содержимое этой страницы. По сути это технология зеркального серебрения методом распыления. Это так же называется химическая металлизация серебром. Так, что о реальном хромировании речи не идёт, но название прижилось и вводит в заблуждение. Когда я начал собирать информацию на эту тему, столкнулся с тем, что информации то, на тему декоративного хромирования много, но к моему изумлению, не чего конкретного. Всё вокруг, да около. Вот масса видео где гаражные умельцы, а так же профи, торгующие оборудованием, с удовольствием демонстрируют процесс преображения невзрачной детальки в сверкающее зеркалом изделие. Но по-шагам всю технологию, ни кто не выкладывает за просто так, раздувая из этого большой, большой секрет... Вопросов много, а ответы платные...
Начитавшись горы сайтов и учебников в голове образовалось каша, наверное как и у многих столкнувшись с такой задачей. Чтобы в голове появилась чёткая картинка, решил сразу заняться практикой. Понятно, что без химии, химичить не научишься, поэтому начал поиск и обход контор торгующих химией. Первым делом спрашивал цену на Азотнокислое серебро, так как это самый дорогой компонент. Определившись с поставщиком. За купился по списку химией, посудой и прочей необходимой утварью. Вопрос встал как попробовать без оборудования. Решение простое - ручные бытовые распылители. Начался поиск и эксперименты для создания чудо раствора серебрения и технологии нанесения. И тут вырисовалась одна интересная деталь о приготовлении химии... Вся доступная информация выложенная в интернет, это копии материалов преимущественно советских учебников на тему химическая металлизации...
Слив изрядное количество серебра (соответственно и денег) на землю в процессе неудачных экспериментов. Пришёл вполне заурядному рецепту. В прочем, всё по порядку. На этом конец лирического вступления и начало краткого курса, как сделать вещь зеркальной. Теорией грузить не буду, это оставлю для самостоятельного изучения. В интернете этого добра навалом. Сразу перейдём к делу. Кратко, сжато, саму суть. Покажу на примере по-серебрения стеклянного стакана.
Технология химической металлизации серебром, методом распыления
Для получения первого опыта серебренного покрытия на поверхности, методом распыления, следует усвоить технологию. А проще сказать - последовательность действий.
Перечислю их:
1. приготовление растворов
2. подготовка поверхности
3. активация поверхности
4. металлизация
Дам краткий обзор перечисленных пунктов. Для того, чтобы в голове сложилась общая картинка. Более подробно рассмотрим на уроках с одноимённом названием.
Приготовление растворов
Для приготовления растворов понадобиться:
- Двухлористое олово
- Соляная кислота
- Азотнокислое серебро
- Гидроксид натрия
- Аммиак
- Глюкоза
- Формалин
- Дистиллированная вода
Из оборудования понадобиться:
- Мерный стакан на 1 литр
- Мерный стакан на 200 — 250 мл.
- Бутыльки на 100 мл - 3 шт.
- Одноразовые шприцы на 5, 20 и 50 кубиков
- Одноразовые стаканы на 50 мл
- Одноразовые ножи и ложки
- Электронные весы, измерением до 200 гр.
Начать приготовления растворов можно с раствора двухлористого олова. Нужного
для активации поверхности. Для это берём:
1. Двухлористое олово
2. Соляную кислоту
3. Дистиллированную воду
Следующий раствор - «серебрильный». Берём:
1. Азотнокислое серебро
2. Гидроксид натрия
3. Аммиак
4. Дистиллированную воду
Подготовка поверхности
Для подготовки поверхности следует её обезжирить. Для этого можно приготовить простой обезжиривающий раствор, состоящий из:
1. Гидроксида натрия
2. и Воды температурой 40-60 градусов
Поверхность следует тщательно протереть губкой смоченной обезжиривающим раствором. Далее смыть раствор дистиллированной водой, протирая, но уже другой губкой. Признак хорошего обезжиривания это смачиваемость поверхности водой. То есть полив водой, поверхность должна вся покрыться водяной плёнкой. Если будут сухие острова, там серебро не прилипнет.
Активация поверхности
Чтобы реакция металлизации происходила именно на поверхности, а не в сливе, необходимо её, что называется, активировать. То есть помочь серебру прилипнуть к поверхности. Именно для этого берём раствор двухлористого олова. Здесь очень важный момент время процедуры. Поливать деталь раствором двухлористого олова следует одну минуту. Далее поливать дистиллированной водой - три минуты. Это очень важный этап и несоблюдение времени обработки поверхности ведёт к браку, то есть к пустой траты времени, сил и средств. Поливать следует как можно равномернее, чтобы все участки поверхности были одинаково смочены.
Металлизация
Это самый интересный этап получение зеркальной плёнки серебра на поверхности. Собственно ради этого вся и затея. Для этого нужно лишь серебрильный раствор и раствор востановителя. Тут потребуется определённая сноровка, которая приходит с опытом. Распылять нужно так, чтобы растворы смешивались на поверхности и не как иначе. И распылялись в равном количестве по объёму. Достигнув такой точности, получим идеальное зеркало, без дефектов.
В дополнение следует знать, что получаемая зеркальная плёнка не долговечна и чтобы она сохранила свои свойства её следует защитить слоем прозрачного или тонированного лака. Но это совсем другая история.
Процесс декоративного хромирования можно повторить даже дома в ванной комнате без покупки дорогостоящего оборудования с минимальными затратами. Более подробно ознакомиться с технологией вы можете изучив емайл курс Технология декоративного хромирования и попробовав на практике, позволит вам определиться, стоит ли двигаться дальше в этом направлении.
Из чего состоит емайл курс Технология декоративного хромирования?
- Химия и оборудование.
- Рецепты и приготовление растворов для серебрения.
- Подготовка поверхности для нанесения серебра.
- Металлизация
