Хромирование алюминия технология - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Хромирование алюминия технология

Способы металлизации хромом

Металлизация хромом – процесс получения зеркальных поверхностей с помощью напыления химических элементов на основу из металла, дерева, стекла.

1 Особенности металлизации хромированием

Несмотря на цивилизованность современного человека, он, как и его предки много веков назад, любит красивые блестящие вещи. Блестящие детали кузовов автомобилей и мотоциклов, хромированные аксессуары в ванных комнатах и кухнях, золоченые и посеребренные статуэтки, оцинкованные покрытия домов – эти красивые вещи становятся с каждым годом все востребованнее.

Процесс металлизации, в зависимости от наносимого металла, бывает таким:

  • покрытие цинком;
  • хромирование;
  • алитирование, нанесение алюминия.

Металлизация цинком применяется для улучшения антикоррозийных характеристик стальных и металлических изделий и конструкций, что увеличивает их срок службы.

Алитирование применяют для придания высоких антикоррозионных свойств оборудованию, работающему при высоких (до 900 °С) температурах. Это детали и механизмы, используемые для крекинга газа и нефти, элементы газовых турбин, печная арматура и другое оборудование.

Хромирование металлических и других поверхностей применяют для получения красивых декоративных покрытий. С помощью технологии металлизации хромом устраняют небольшие дефекты на поверхностях деталей и улучшают свойства основного материала. Улучшаются следующие характеристики:

  • повышение антикоррозийных свойств;
  • увеличение твердости металла;
  • улучшение защитных характеристик от эрозии;
  • повышение жаропрочности;
  • усиление износостойкости;
  • улучшение внешнего вида;
  • возможность получения покрытий с заданными характеристиками.

2 Технология хромирования металлов

Нанесение слоев хрома на металлические поверхности называется химическим хромированием. Покрытие хромом выполняют для декоративности деталей и улучшения функциональных характеристик изделий. Процесс хромирования выполняется следующими методами:

  1. Гальванический метод нанесения хромированного покрытия.
  2. Химический способ.
  3. Нанесение слоев хрома напылением.

Гальваническое хромирование

Нанесение хрома на поверхности деталей гальваническим методом бывает 2 видов: диффузное и электролитическое. Для ведения обоих видов гальваники необходимо иметь специальные резервуары с кислотоупорным покрытием, оборудованные водяными рубашками.

Процесс электролитического нанесения хрома основан на методе электролиза металлов. Суть его состоит в прохождении электрического тока через электролит. Электролит представляет собой раствор, в который входят соли хрома, кислота или щелочь. При прохождении электрического тока из раствора хромового ангидрида и серной кислоты выделяются катионы хрома, которые осаждаются на обрабатываемой поверхности.

Гальванический процесс хромирования ведут при следующих средних параметрах:

  • хромовый ангидрид – 250 г/л;
  • серная кислота – 2,5 г/л;
  • температура – 50 °С для декорирования деталей и 55-60 °С для получения функциональных поверхностей;
  • плотность тока – 25 А/дм² для декорирования и 60 А/дм² – получается функциональная хромируемая поверхность.

Качественная гальваника зависит от температуры электролита и плотности тока. Эти параметры влияют на внешний вид и характеристики нанесенного слоя.

Важно помнить: увеличение температуры снижает выход хрома по току, увеличение плотности тока увеличивает выход хрома по току.

Низкая температура технологического процесса и постоянная плотность тока дают серое покрытие, неизменная плотность тока и высокие температуры дают молочный оттенок покрытия.

Термическая обработка стали хромированием придает поверхности материала улучшенные свойства: прочность, твердость, вязкость, упругость, износостойкость, жаро- и коррозионную стойкость. При определенных температурах на поверхность обрабатываемых деталей воздействуют реагенты, и методом диффузии поверхностный слой насыщается хромом. Метод диффузии применяется для насыщения поверхностного слоя кремнием, углеродом, азотом, алюминием.

Термо хромирование порошковое проводят смесями, включающими в себя феррохром и шамот. Смесь смачивается соляной кислотой. Другой вид обработки методом диффузии – конденсация паров хлорида хрома CrCl₂.

Химическая металлизация

Хромирование металлов и диэлектриков проводят химическим способом. Реагенты для проведения метода:

  • хлористый хром;
  • гипофосфат натрия;
  • лимоннокислый натрий;
  • уксусная ледяная кислота;
  • 20 % раствор едкого натра;
  • вода.

Реакцию ведут при температуре 80 °С. Перед нанесением хромового покрытия на стальные детали на них предварительно наносят слой меди. По окончании процесса обработанные изделия моются в воде и тщательно высушиваются. Применяя кислощелочной раствор, проводят химическую металлизацию диэлектриков.

Еще один вид химической металлизации – вакуумное хромирование или PVD-процесс. При этом методе происходит конденсация паров хрома на поверхности обрабатываемых деталей в вакуумных камерах. В безвоздушном пространстве установки нагревают металл до температуры испарения, и он в виде тумана оседает на поверхность изделия. Слой металла настолько тонкий, что его покрывают лаком для защиты от царапин. Этим методом проводят хромирование алюминия.

Читайте также:  Художественное литье из алюминия

Каталитическое хромирование

Каталитическое напыление основано на реакции «серебряного зеркала». Реагентами в этом процессе выступают комплексные соли серебра в щелочных растворах аммиака. В качестве восстановителя применяют растворы инвертного сахара, гидразина или формалина.

Одновременное напыление серебра и восстановителя образует на обрабатываемой поверхности белоснежное зеркальное металлическое покрытие.

Данное покрытие характеризуется высокой отражательной способностью. Следующий этап каталитического напыления – нанесение защитных лаков с добавлением красящего светостойкого тонера хром. Тонер хром получают смешиванием фиолетового, синего и черного цветов в соотношении 3:1:1.

Технология хромирования реакцией «серебряного зеркала» включает следующие процессы:

  1. Анализ и подготовка материала, поверхность изделия очищается, промывается, для улучшения адгезии поверхность шлифуется шлифовальной бумагой зернистостью Р500-600.
  2. Нанесение глянцевой основы. На подготовленную поверхность наносят черную базу. Черное глянцевое покрытие позволит исключить желтизну зеркальной поверхности. Режимы сушки нанесенных лаков: при температуре 20-25 °С, без применения сушильного оборудования – 8 часов, в окрасочно-сушильных устройствах при температуре 60 °С – 45 минут.
  3. Сушка изделий.
  4. Травление поверхности деталей для лучшей адгезии серебра и промывание дистиллированной водой.
  5. Процесс сенсибилизации. Сенсибилизация – обработка поверхности активатором, в результате чего на ней появляется защитная пленка.
  6. Металлизация поверхности изделия серебром.
  7. Нанесение защитного лака. Защищает обработанные поверхности от потускнения и механического износа.

3 Гидрофобизация хромовых поверхностей

Гидрофобизация – процесс уменьшения способности материала увлажняться, смачиваться водой или водными растворами. При этом сохраняются характеристики паро- и газопроницаемости материала. Гидрофобизацию проводят с помощью обработки хромовых поверхностей растворами солей жирных кислот. Молекулы кислоты адсорбируются на обрабатываемой поверхности и препятствуют проникновению капель воды в хромированный слой, что улучшает его антикоррозионные свойства.

Хромируем детали в домашних условиях: технология и необходимое оборудование

Процесс этот несложен. Для создания тонкой хромированной пленки на любых видах металлических, деревянных или даже пластиковых изделий понадобится лишь электролит, емкость подходящего размера и источник электрического тока. Плюс, так как свободный шестивалентный хром является канцерогеном, подготовить следует респиратор, резиновые фартук и перчатки.

Технология процесса

Электролитами называют вещества, способные под воздействием электротока отдавать ионы – заряженные частицы. Именно на этом основан принцип гальваники. В нашем случае в качестве электролита будет использоваться хромовый ангидрид. Выделяемые частички, которые будут осаждаться на обрабатываемом изделии, образуя пленку – молекулы хрома.

Чтобы захромировать деталь в домашних условиях, ее необходимо погрузить в ванну с раствором и подсоединить к минусовому проводу. Плюсовой анод опускают в электролит. Под действием силы тока молекулы в электролите начнут двигаться. Положительно заряженные к минусу (катоду), отрицательные – к плюсу. Причем часть молекул образуют пленку, а часть проникнет в верхний слой, в результате чего хром прочно закрепится на поверхности. Этим гальваника существенно отличается от обычного окрашивания.

Подобным способом производится не только хромирование, но и никелирование, покрытие изделий медью, цинком. Принцип обработки в любом случае будет одинаков. Толщина напыления будет зависеть от силы тока, температуры нагрева, времени обработки, вида металла.

В домашних условиях реально провести и химическое хромирование. Специального оборудования тут не требуется. Образование металлической пленки на поверхности в этом случае происходит за счет химических реакций, реагентом в которых служит гипофосфит натрия. Но подобное покрытие менее прочно – его используют лишь в декоративных целях.

Требуемое оборудование

Гальваника (хромирование) в домашних условиях возможна при наличии следующего вида оборудования:

  • блока питания: на выходе он должен показывать 1А и оснащаться регулятором напряжения; для небольших объемов работ достаточно выпрямителя тока; сечение проводки зависит от размера обрабатываемой детали (минимум 6,25 мм);
  • проводов: плюсовой будет погружаться в электролит, минусовой, с держателем-«крокодильчиком», находиться на конце к обрабатываемой детали;
  • анодов из сплавов олова, свинца или сурьмы;
  • емкости подходящего размера из химически стойкого материала, не проводящего ток; идеальный вариант – пластиковая ванна; для хромирования небольшого размера деталей достаточно стеклянной банки;
  • деревянного ящика с теплоизоляцией из стекло- или минеральной ваты, в который будет помещаться емкость; использовать в качестве утеплителя можно также обычный песок;
  • герметичной крышки: изготовить ее можно из куска фанеры или деревянных досок;
  • тэна, мощность которого достаточна для обогрева жидкости в выбранной емкости до температуры 60-80°С;
  • контактного термометра или терморегулятора;
  • полой формы для заливки электролита с краном или кистью на конце; для ее изготовления используется пучок медной проволоки, закрепленный и обвязанный свинцовым проводом.
Читайте также:  Где добывают алюминий в России

Подготовка электролита

В качестве него будет выступать хромовый ангидрид. Чтобы хромирование деталей в домашних условиях происходило без проблем, количество реактивов отмеряют до граммов. Для этих целей удобно использовать кухонные весы.

  1. Емкость до половины наполняют нагретой до 60°С дистиллированной водой. Можно заменить ее на кипяченую, хорошо отстоянную до выпадения осадка.
  2. Вводим электролит (на литр воды его понадобится 250 г). Размешиваем.
  3. Вновь льем воду, чтобы заполнить ванну полностью.
  4. Последний этап – добавление серной кислоты. Ее понадобится немного – на литр воды 2,5 г.
  5. Если количество воды в процессе химической реакции уменьшилось, допускается ее добавление.
  6. Пропускаем в течение 3,5 часов через раствор ток таким образом, чтобы на литр жидкости приходилось 6А. Она должна приобрести темно-коричневый цвет.
  7. Отключаем ток и даем раствору выстояться сутки. В помещении в это время должно быть темно и прохладно.

Подготовка поверхности

Этому немаловажному этапу стоит уделить особое внимание. Ведь получить качественное покрытие можно лишь на идеально очищенных и обезжиренных поверхностях. Поэтому, перед тем, как как хромировать металл, дерево или пластик в домашних условиях, их необходимо тщательно очистить.

На обрабатываемых деталях не должно быть пыли, грязи, малейших следы ржавчины. Старое покрытие и краску также следует полностью удалить.

После очистки неровные поверхности тщательно шлифуют. Никаких сколов и царапин оставаться не должно. Следующий этап – полировка наждачкой и специальными пастами.

Затем деталь, подлежащую хромированию, обезжиривают в нагретом почти до кипения (90°С) растворе. Изделия из цветных металлов можно обработать смесью мыла без косметических добавок и фосфорнокислого натрия. Сталь или чугун погружают в раствор из жидкого стекла, каустика, карбоната и фосфата натрия. Для удаления окисной пленки используют серную кислоту.

Хромирование поэтапно

Из-за высокой токсичности свободного хрома все работы необходимо проводить в нежилом помещении, оборудованном вентиляцией. Смывать отходы гальваники в канализацию строжайше запрещено. Для них следует подготовить специальную химически стойкую емкость из стекла или пластика.

  1. Анод погружается в ванну. Минусовой катод подсоединяется к трансформатору.
  2. Обрабатываемая деталь подвешивается на некотором расстоянии от стенок емкости. Она не должна их касаться.
  3. Подключается ток.
  4. Цвет покрытия будет зависеть не только от типа электролита, но и температуры его нагрева. Если она ниже 35°С, пленка будет матовой. Добиться блеска можно подъемом температуры до 35-55°С. Молочное хромирование получается при нагревании свыше 55°С.
  5. Время выдержки зависит от толщины будущего покрытия. Средняя продолжительность составляет 2-3 минуты.
  6. Хромирование пластика своими руками в домашних условиях мало чем отличается от гальваники других видов материалов. Деталь помещается в емкость с электролитом и подключается к минусовому проводу.
  7. Так как хром способен держаться не на всех видах металлов (лишь на латуни, никеле и меди), для покрытия стальных изделий требуется создание слоя-подложки.
  8. Начинают процесс с «толчка» тока. В первые 20-60 секунд его плотность должна быть в 2 раза выше рабочей. Это позволяет лучше обработать углубленные участки. Затем плотность тока устанавливают на рекомендуемую величину и обрабатывают деталь еще 1-1,5 минуты.
  9. В течение всего времени температура должна поддерживаться на одном уровне.
  10. Последний этап – двойная промывка водой. После первой производится нейтрализация электролита с помощью щелочи (обычной пищевой соды).
  11. Готовое изделие следует отполировать с помощью пасты.
Читайте также:  Состав формовочной смеси для литья алюминия

Итак, хромирование деталей своими руками – процесс реальный. Конечно, получить износостойкое покрытие в домашних условиях будет проблематично – для этого потребуются токи до 100 А. Но тонкая прочная пленка из хрома вполне способна защитить детали и узлы от влаги и коррозии. Гальваника позволяет создавать и оригинальные предметы для украшения интерьера.

Особенности процесса хромирования алюминия

Хромирование алюминия проводят, если требуется повысить термостойкость, износостойкость поверхности деталей или для придания антифрикционных свойств.

Непосредственное хромирование алюминия и его сплавов невозможно из-за наличия на поверхности природной прочно сцепленной с основой оксидной пленки. Эта пленка повышает стойкость алюминиевых деталей против коррозии, но одновременно препятствует получению необходимого сцепления с ними хромовых покрытий.

Если эту оксидную пленку удалить и поместить алюминий в раствор соли какого-либо металла, то из-за высокого электроотрицательного потенциала алюминия на нем будут контактно выделяться находящиеся в растворе более электроположительные металлы, например, медь, никель, хром, олово или кадмий и т.д. Но при этом, контактное осаждение не позволяет получать удовлетворительное сцепление этих металлов с основой.

Поэтому, для хромирования алюминия применяют специальную подготовку поверхности, которая включает:

  • Механическую обработку;
  • Гидропескоструйную обработку (при необходимости);
  • Обезжиривание химическое;
  • Травление;
  • Осветление;
  • Активацию.

Механическая обработка перед хромированием алюминия (шлифование, полирование) проводится, если на поверхности детали имеются неровности, риски, забоины, раковины. Такие дефекты необходимо удалять, поскольку именно на этих участках наиболее вероятно отслаивание покрытия, особенно при термообработке.

Химическое обезжиривание проводится в растворе щелочного моющего средства Лабомид или Деталин с концентрацией 20 – 30 г/л при температуре 70 – 80 ºС в течение 5 – 10 мин. (см. статью «Обезжиривание поверхности»).

Травление алюминиевых деталей проводят в щелочном растворе едкого натра с концентрацией 80 – 100 г/л при температуре 45 – 50 ºС в течение 0,5 – 2,0 мин.

Осветление деталей из алюминия и его деформируемых сплавов выполняется в растворе азотной кислоты 300 – 400 г/л при температуре 15 – 30 ºС в течение 1,0 – 2,0 мин. Для осветления деталей из кремнистых и литейных сплавов к раствору азотной кислоты добавляют плавиковую (HF) в количестве 80 – 120 г/л при температуре 15 – 30 ºС в течение 0,2 – 1,0 мин.

После стандартной подготовки поверхности (см. статью «Травление поверхности») перед хромированием алюминия требуется проведение активации (удаление оксидной пленки с одновременным легким подтравливанием) с осаждением на его поверхности прочно сцепленного с основой тонкого слоя металла для последующего нанесения основного покрытия.

В производстве наиболее распространен метод активации путем «цинкатной» щелочной обработки в растворе состава, г/л:

ZnO 60 – 70
NaOH 250 – 420
при температуре 18 – 25 ºС в течение нескольких секунд.

При этом формируется тонкий слой цинка. В принципе уже на этот слой можно наносить хромовое покрытие. Однако, для улучшения сцепления рекомендуется первый слой цинка удалять, растворив его в растворе азотной кислоты (300 – 500 г/л). Затем, после тщательной промывки, детали повторно помещают в цинкатный раствор на 15 – 30 сек. Такой метод называется «двойной цинкатной обработкой». После двойной цинкатной обработки можно проводить основной процесс — хромирование алюминия.

Твердый хром наносят в две стадии из одного и того же электролита состава, г/л:

Хромовый ангидрид 250
Серная кислота 1,5

(см. статью «Покрытие хромом – это надежно и красиво!»), но с различными режимами осаждения:

  • при 18 — 21 ºС и катодной плотности тока 16 А/дм 2 ;
  • при 55 ºС и плотности тока 32 – 40 А/дм 2 .

Предложенный метод из-за своей простоты является наиболее доступным при хромировании алюминия и универсальным.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector