Покрытие хромом металла - Блог ЛипецкТехноЛит
☎ +7(961)604-81-20    info@drobemet48.ru

ПОКРЫТИЕ ХРОМОМ МЕТАЛЛА


pokrytie-hromom-metalla

Хром имеет высокую химическую стойкость и хорошо сопротивляется механическому износу. Его поверхность – благодатная почва для образования оксидных пленок, которые защищают от внешней коррозии. Благодаря этому хром приобретает свойства благородных металлов.

На него не действуют органические кислоты, также хром отлично противостоит действию азотной кислоты и сероводороду.

На воздухе его цвет остается таким же, как после свежего хромирования металлических изделий – серебристым и блестящим. Изменения цвета начинаются при 480 – 500 0С.

Покрытие хромом металла проводят с двумя целями – сохранить красивый блестящий вид и повысить сопротивление механическому износу.

Несмотря на высокую химическую стойкость, хром не обеспечивает надежную защиту железа от коррозии, потому что в паре «хром – железо» в открытых местах на поверхности последнего происходит окисление, поэтому, помимо покрытия металлических изделий хромом, на поверхность предварительно наносят никелевый слой или применяют тройное покрытие: медь – никель – хром.

Хром широко используют не только, чтобы защитить металл, но и для придания отдельным деталям привлекательного внешнего вида – от частей транспорта (авто, велосипеды, ж/д вагоны и т.п.) до наручных часов и рабочего инструмента (сверла, разметчики и т.п.).

 

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ХРОМА:

1. Основной компонент электролита – ангидрит хромовой кислоты. В большинстве других электролитов, которые применяются в покрытиях, ведущим элементом выступает соль осаждающего металла.

2. В электролите обязательно присутствуют посторонние анионы.

3. Минимальная плотность тока намного больше, чем в процедуре электроосаждения иных сплавов.

4. Электроосаждение хрома очень чувствительно к температуре и плотности тока.

5. По мере повышения температуры выход металла по току при постоянном составе электролита резко снижается.

6. Электролиты малочувствительны к примесям ионов иных сплавов.

Покрытие хромом металла

Рисунок 1. Скорость осаждения хрома в зависимости от плотности тока и температуры (мкм/ч)
а – в электролите состава 250 г/л CrO3; 2,5 г/л H2SO4; CrO3 :  SO4 = 100 : 1;
б – в электролите состава 400 г/л CrO3; H2SO4 = 4,0 г/л; CrO3 : SO4 = 100 : 1.

 

Покрытие хромом металла в итоге дает более прочную плоскость, чем другие гальванические материалы. Твердость Cr уступает только алмазу и корунду: 500 – 1000 HB. Она снижается в процессе нагревания при 370 – 400 0С и выше в течение часа. Затем не меняется.

Обычное хромирование металлических изделий дает плохой результат, когда изделия эксплуатируются при большом давлении и большой t, потому что простой хромовый слой не лучшим образом контактирует со смазочными маслами из-за недостаточной глубины и ширины трещин, которые есть на нормальном покрытии.

Поверхности деталей, которые подвержены трению, задираются, хром выкрашивается. Как следствие – изделие изнашивается быстрее.

В этом случае прибегают к пористому хромированию.

Покрытие металлических изделий хромом таким способом дает идеально гладкую поверхность, которая перекрещивается узкими каналами ниже поверхности контакта трущихся деталей. Каналы и поры создают емкости, в которых собирается смазка, выдавливаемая на поверхность при деформации сплава. Под действием капиллярных сил, она двигается по каналам от тех мест, где ее в избытке, туда, где смазки не хватает.

 

Существует 3 способа, чтобы получить пористые покрытия из Сr: механический, химический и электрохимический.

Механическим способом наносят микрорельеф на поверхность с помощью режущего инструмента, а также обдувкой песком или дробью. Рельеф не исчезает после хромирования.

При использовании и химического способа детали обрабатывают соляной кислотой и получают шероховатую поверхность.

Электрохимический способ состоит в том, что хромированные изделия сверх того обрабатывают в электролите того же состава, в котором происходило само хромирование.

Пористое хромирование применяют, чтобы защитить трущиеся детали от изнашивания – поршневые кольца, цилиндры в двигателях внутреннего сгорания и т.д. В результате износостойкость хромированного цилиндра повышается в 7 – 8 раз, а износостойкость колец увеличивается в 5 раз.

Покрытие хромом металла

Рисунок 2. Как температура и плотность тока влияют на твердость хромовых покрытий.
Цифры на кривых – плотность тока, А/дм2.

 

ПОКРЫТИЕ ХРОМОМ МЕТАЛЛА С БУФЕРНЫМИ СЛОЯМИ В ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ЦЕЛЯХ

Толщина слоя с декоративной целью не больше 1 мкм. Здесь основная его функция – уберечь металл от потускнения. Для защиты детали от коррозии внешней среды дополнительно перед хромом нужно нанести тонкий слой меди и никеля. Размер промежуточных покрытий определяют, исходя из условий эксплуатации.

Последовательность нанесения слоев разнообразная.

Например, на детали из стали наносят медь в цианистом или пирофосфатном электролите, потом медь в кислом электролите, никель, а уже затем хром.

Бывает так, что обходятся покрытием толстого слоя меди в цианистом или пирофосфатном электролите.

Существует и такой способ: металлические изделия покрывают никелем в 1 — 2 мкм, после этого медью в кислом электролите, снова никелем, а в завершение — хромом.

На цинковые детали, как правило, наносят медь в цианистом электролите, а после покрывают никелем и хромом.

Медные и латунные детали никелируют и хромируют.

Толщина промежуточных слоев и никелевого слоя, который находится под хромом, определяется в каждом конкретном случае. Иногда требуется наносить беспористое покрытие из хрома прямо на сталь. Это нужно в тех случаях, когда кроме защитных противокоррозионных свойств требуется сопротивление механическому износу.

 

КОМБИНИРОВАННОЕ ПОКРЫТИЕ ХРОМОМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И МЕХАНИЧЕСКОГО ИЗНОСА

Электролиты для комбинированного хромирования содержат 150 – 250 г/л CrO3 при весовом соотношении CrO3 : SO4 = 100 : 300.

Степень стойкости складывается из числа центров коррозии на 1 см2 площади.

Покрытие хромом металла

Таблица 1. Исследование на коррозию образцов из стали 45, покрытых хромом.

 

Самыми чувствительными к коррозии оказываются осадки, которые получили при плотности тока примерно 50 А/дм2.

Более стойкие выходят при высокой температуре (70 0С) и маленькой плотности тока (30 А/дм2).

Для надежной защиты хром должен быть определенной толщины, чтобы покрытие получалось менее пористое.

В результате опытов самыми стойкими к коррозии получились осадки молочного хрома с наименьшей толщиной покрытия 20 мкм. Наиболее благоприятные данные для получения износостойкого хромового покрытия сверху молочного Cr: 50 – 55 0С, плотность тока 40 – 45 А/дм2.

 

Хромирование металлических изделий комбинированным способом происходит в определенно порядке:

  • Сначала наносят молочный хром при 70 0С и плотности тока 30 А/дм2. Толщина 20 мкм.
  • После покрывают изделие блестящим хромом при 50 – 55 0С и плотности тока 40 – 45 А/дм2. Размер слоя 20 – 25 мкм.

Чтобы слои лучше сцеплялись между собой проводят обработку катодами молочного осадка хрома в той же ванне при плотности тока 5 А/м2 в течение 5 минут.

После этого плотность тока увеличивают до стандартного значения и завершают покрытие хромом металла до нужной толщины. Состав электролита для молочного и блестящего покрытия может быть одинаковым – 250 г/л хромового ангидрида и 2,5 г/л серной кислоты.

Комбинированный метод хромирования применяют для изделий, которые будут работать в условиях высокой влажности и температуры.

 

ХРОМИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЦИНКОВОГО СПЛАВА

Изделия из цинкового сплава широко применяют в автомобильной промышленности и при производстве других видов транспорта. Большую часть деталей покрывают защитно-декоративным слоем медь-никель-хром, потому что хромированные изделия из цинка больше подвержены коррозии, чем стальные хромированные.

Чтобы повысить коррозионную стойкость цинковых деталей, выделяют 3 способа:

a) применение двухслойного никеля поверх обычной меди. Сверху обычный хром.

b) блестящий беспористый хром в сочетании с двухслойным никелем и обычной медью;

c) хромовое покрытие с микротрещинами по блестящему никелю и обычной меди.

Чтобы хромированное покрытие надежно защищало от коррозии и не теряло блеск, нужно учитывать не только методы нанесения, но и условия, в которых будет использоваться инструмент, состав сплава, из которого выплавлена деталь и, что немаловажно – возможности производства, на котором будет проходить покрытие металлических изделий хромом.

Ознакомьтесь с другими статьями в блоге ООО ЛипецкТехноЛит.

Поделитесь статьей с друзьями↓