Химическое хромирование деталей своими руками

Химическое хромирование: технология и проведение в домашних условиях

Для улучшения характеристик изделий различного назначения используют множество методов, одним из которых является химическое хромирование. Данная технология позволяет значительно улучшить как декоративные характеристики изделия, так и его механические свойства – прочность и износостойкость.

Так выглядит колпак на колесо после нанесения хромового покрытия химическим способом и последующей полировки

Суть технологии

Суть хромирования, выполняемого по любой технологии, заключается в том, что на обрабатываемую поверхность наносится слой хрома, позволяющий значительно улучшить как декоративные, так и механические свойства детали. Покрытие из хрома наделяет изделие следующими качествами:

• исключительными декоративными характеристиками;
• высокой устойчивостью к коррозии;
• жаростойкостью;
• износостойкостью;
• более технологичными электромагнитными и механическими свойствами.

Промышленная линия химического хромирования

Самыми популярными методами, при помощи которых на обрабатываемую поверхность наносится слой хрома, являются гальванический и диффузионный. В отличие от них, хромирование, выполняемое химическим способом, не требует применения специального оборудования и позволяет получать качественные, однородные и надежные покрытия даже на изделиях, отличающихся сложной формой. Химическая металлизация (в частности, хромирование) выполняется с использованием специального водного раствора, нагреваемого до определенной температуры.

Суть химического хромирования заключается в том, что хром, оседающий на обрабатываемой поверхности, восстанавливается из раствора своих солей. Такая восстановительная реакция становится возможной за счет того, что в растворе для химического хромирования содержится гипофосфит натрия. Присутствие в растворе именно данного вещества – это главное отличие химического хромирования от аналогичного процесса, выполняемого с применением электролитического раствора.

Гипофосфит натрия – бесцветные кристаллы, применяемые для химического хромирования в основном металлических изделий, иногда и пластмасс

После проведения химического хромирования готовое покрытие получается матовым, что хорошо заметно даже по видео данного процесса. Чтобы придать такому покрытию характерный хромовый блеск, изделие необходимо подвернуть последующей полировке. Между тем хромовый слой, полученный с помощью данной технологии, хотя и не отличается высокой декоративностью, если сравнивать его с диффузионными и электролитическими покрытиями, обладает более высоким качеством и надежностью. В частности, в таком покрытии содержится фосфор, который придает ему прочность и твердость.

Подготовка к процедуре

За счет своей простоты проведение химического хромирования не требует серьезных финансовых затрат. Выполнить хромирование в домашних условиях при помощи данной технологии несложно, для этого вполне достаточно внимательно изучить теоретический материал и просмотреть соответствующее видео.

Однако следует иметь в виду, что химические реактивы, используемые для хромирования по данной технологии, выделяют токсичные испарения, которые опасны для здоровья человека, поэтому следует строго соблюдать правила техники безопасности.

В процессе химического хромирования следует избегать контакта растворов с незащищенными участками тела

Выполнять такое хромирование в домашних условиях следует только в нежилых помещениях, в которых организована эффективная вентиляция. Кроме того, необходимо использовать средства личной безопасности:

• респиратор, защищающий органы дыхания;
• очки для защиты органов зрения;
• перчатки, одежду и обувь, защищающие кожные покровы;
• клеенчатый фартук.

Растворы для хромирования, выполняемого по химической технологии, а также для проведения всех вспомогательных технологических операций готовятся на основе дистиллированной воды. Реактивы, используемые при этом, должны иметь в своей маркировке букву «Ч», что свидетельствует об их химической чистоте. Посуда, в которой готовят рабочие растворы, может быть только стеклянной или эмалированной.

Реактивы для химического хромирования

Перед началом химического хромирования поверхность изделия следует подвергнуть тщательной очистке и обезжириванию. Надежность и качество хромового покрытия в большой степени определяются тщательностью выполнения данных процедур. Если обрабатываемая поверхность достаточно сильно загрязнена и на ней имеются остатки старого покрытия или следы коррозии, то ее обрабатывают при помощи пескоструйной установки или наждачной шкурки, добиваясь металлического блеска. Сформировать более надежное и качественное хромовое покрытие позволяют предварительные шлифовка и полировка изделия. После выполнения этих технологических процедур обрабатываемую поверхность обезжиривают при помощи водного раствора, включающего в свой состав такие компоненты, как:

1. каустическая сода – 100–150 г/л;
2. карбонат натрия – 40–50 г/л;
3. жидкое стекло – 3–5 г/л.

Промывка и обезжирование деталей перед хромированием

Чтобы выполнить обезжиривание, полученную смесь подвергают нагреву до 60–100° и только после этого опускают в нее обрабатываемое изделие. В зависимости от степени загрязнения поверхности изделие держат в нагретом растворе от четверти часа до 60 минут. Чтобы улучшить сцепление хрома с обрабатываемой поверхностью, можно дополнительно выполнить ее декапирование, которое проводится в растворе соляной и серной кислот.

Следует иметь в виду, что хромовое покрытие будет держаться тем прочнее, чем чище и ровнее поверхность, на которую оно наносится.

При необходимости выполнения химического хромирования алюминия изделие из данного металла подвергают еще и цинкатной обработке, после которой его промывают. Перед химическим хромированием деталей из стального сплава на их поверхность предварительно наносится слой меди. Для этого используется водный раствор, включающий следующие компоненты:

1. сульфат меди – 50 г/л;
2. концентрированную серную кислоту – 5–8 г/л.

Рабочая температура такого раствора, в котором изделие выдерживается в течение нескольких секунд (5–10), должна составлять 15–25°. После выдержки в растворе для омеднения изделие промывают водой и просушивают. Если сталь после омеднения дополнительно покрыть никелевым слоем, толщина которого будет составлять порядка 1 микрометра, то хромирование, выполняемое в дальнейшем, будет более качественным.

Приготовление рабочих растворов

Растворы для химического хромирования надо готовить в следующей последовательности.

1. Все используемые химические реагенты, кроме гипофосфита натрия, смешиваются или растворяются в воде.
2. Полученный раствор подвергают нагреву до рабочей температуры.
3. В нагретый до рабочей температуры раствор добавляют гипофосфит натрия.

Изделие, которое необходимо подвергнуть хромированию, подвешивают в подготовленном и разогретом растворе и выдерживают в нем в течение 5–8 часов. Время выдержки зависит от требуемой толщины слоя хрома. Чтобы удалить с поверхности только что нанесенного покрытия остатки химических реактивов, обработанное изделие кипятят в воде в течение получаса. Более подробно изучить процедуру химического хромирования позволяет видео на данную тему.

Изделия, на поверхность которых нанесен слой хрома, подвергают термической обработке, способствующей протеканию низкотемпературной диффузии, а значит, улучшающей адгезию нанесенного слоя с основным металлом. Выполняется термообработка при температуре 400°. В таких условиях изделие выдерживается в течение часа.

Печь для сушки и термической обработки хромированных изделий

Отдельные изделия из стали, такие как ножи, рыболовные крючки, пружины и др., после термообработки могут утратить свою твердость, поэтому их выдерживают при температуре 270–300° в течение трех часов. Термообработка после химического хромирования, с порядком осуществления которой также можно познакомиться по соответствующему видео, позволяет повысить твердость нанесенного покрытия.

Готовое хромовое покрытие после просушки изделия, на которое оно нанесено, имеет сероватый матовый налет. Чтобы придать хрому характерный блеск, поверхность детали подвергают полировке.

Химические реактивы

Для химического хромирования используют несколько основных растворов, которые делятся на кислые (pH 4–6,5) и щелочные (pH больше 6,5). Ниже приведены химические составы таких растворов.

Химический состав растворов для хромирования

И в заключение небольшое видео об оборудовании и реагентах, используемых при химическом хромировании.

Источник

Как можно самостоятельно хромировать детали в домашних условиях?

Необязательно быть химиком со стажем, чтобы провести хромирование деталей в домашних условиях своими руками. Данный метод доступен рядовому умельцу, не нуждается в привлечении профессиональных знаний и потому остается популярным способом обработки. Технология позволяет получить блестящую поверхность на металлической, пластмассовой, стеклянной или деревянной основе, не теряющую своего блеска под влиянием воздуха и воды.

Существуют схожие операции получения дополнительного металлического слоя: цинкование, никелирование, серебрение. Хромировка деталей (процесс нанесения хрома на изделие) включает несколько функций:

1. Защитную. Слой хрома устойчив к температурным перепадам; он улучшает физико-химические характеристики поверхности, защищая ее от окисления, предавая предметам (деталям автомобилей, велосипедов, приборов) дополнительную прочность.
2. Декоративную. Результатом гальванизации становится привлекательный внешний вид любого транспортного средства. Декоративное хромирование выгодно преображает детали интерьера — крепежные элементы потолочных карнизов, фурнитуру (ручки дверей или мебельные), декоративные подставки, сувениры.
3. Восстанавливающую. Продлевает срок службы изношенной поверхности валов, втулок (если глубина износа не превышает 1 мм), тем самым увеличивая срок эксплуатации.
4. Повышает износоустойчивость двигателей внутреннего сгорания (осаждается на трущиеся поверхности), всевозможных штампов и матриц, мерильных инструментов.
5. Улучшает отражательные свойства (хромирование отражателей фар, производство прожекторов, технических и бытовых зеркал).

Технологии хромирования

Хромирование в домашних условиях может осуществляться несколькими способами:

• Гальванический (электролитический) метод. Атомы хрома из раствора электролита осаждается на поверхность заготовки под действием электрического тока. Наиболее популярный, способ имеет широкую сферу применения, включая создание изделий, обладающих отражающими свойствами. Гальваническое осаждение хрома позволяет добиться качественного покрытия, устойчивого к механическим и химическим повреждениям.
• Химический (каталитический). Метод основан на взаимодействии реагентов и восстановлении хрома из своих солей; электрический ток не применяется. Получаемый слой первоначально имеет серый цвет и нуждается в полировке. Химическое хромирование, из-за присутствия среди реагентов фосфора, позволяет покрывать качественным твердым слоем изделия сложной формы, включающие полости.
• Диффузионный метод (напыление хрома осуществляется с использованием гальванической кисти). Хромирование деталей в домашних условиях диффузным методом — компактный способ обработки, не требующий организации ванны. Контроль толщины и качества покрытия возможен непосредственно во время операции.

Подготовка рабочего места

Металлизация хромом — химический процесс, сопровождающийся выделением токсичных (канцерогенных) веществ, наносящих вред здоровью человека и природной среде. Поэтому для гальваники в домашних условиях подбирается нежилое, безупречно проветриваемое помещение. Лучшим выбором является гараж или отдельно стоящая мастерская с эффективной принудительной вентиляцией (вытяжкой). Следует продумать утилизацию отходов.

Хромовый электролит выделяет летучие соединения, способные вступать в контакт и разрушать любую органику. Пары несут опасность для кожи и слизистых оболочек. Для защиты от испарений используют очки и маску-респиратор.

Оборудование

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

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

Источник питания

Для гальваники в домашней лаборатории подойдет заземленный источник постоянного тока с регулируемым напряжением 1,5-12 В, с максимальным током 20 А (для регулировки выходной мощности удобно пользоваться реостатом).

Выбор сечения соединительных проводов делают с учетом максимальной нагрузки (силы тока). Для хромирования мелких деталей используют провода с сечением 2,5 мм.

Состав и методика подготовки электролита

В смеси для осаждения хрома содержится:

• Дистиллированная (из аптеки) либо водопроводная (прокипяченная и отстоянная, идеально — фильтрованная) вода.
• Хромовый ангидрид (CrO3), из расчета 250 г на 1 л воды.
• Серная кислота (H2SO4) – 2-2.5 г/л (с удельной плотностью 1,84 г/см3).

1. Сосуд наполовину заполнить водой, разогретой до 60º С.
2. Всыпать хромовый ангидрид; добиться полного растворения, размешивая.
3. Долить оставшуюся воду, осторожно добавить кислоту, перемешать.
4. Электролит выдерживается 3,5 часа под номинальным током (для выравнивания плотности).

Подготовка поверхности

Чем лучше подготовить поверхность изделия, тем меньше проблем возникнет во время гальванического хромирования и качественнее будет покрытие.

• Предварительная механическая и химическая очистка. Удаляются сильные загрязнения (лак, краску, пятна ржавчины). Ржавчину с поверхности металла можно удалить травлением в кислоте, остатки краски — наждачной бумагой.
• Тонкая очистка. Следы загрязнений тщательно удаляются чистым куском материи.
• Обезжиривание. Для процедуры нужен раствор из 150 г едкого натра, 50 г кальцинированной соды и 5 г силикатного клея (расчет на 1 литр воды). Предмет выдерживается в растворе 20-60 минут при 90° С; на время влияет сложность формы.

Хромирование

1. Электролит подогревается до 52±2°С (во время процесса поддерживается неизменный температурный режим).
2. В сосуд (с закрепленным анодом) помещается деталь с прикрепленным катодом и прогревается до уравнивания температур.
3. Подается напряжение. Время осаждения составляет от 20 минут до 1-2 часов, что определяется формой предмета.
4. Деталь вынимается, промывается в дистиллированной воде (несколько раз) и сушится 3 часа; во время сушки прикасаться к ней нельзя. По такой методике хромируют детали из стали, латуни, бронзы.

Способ хромирования пластика дома

Чтобы обеспечить хромирование пластика в домашних условиях, целесообразно изготовить гальваническую кисть (метод применим и для металлических изделий):

• Щетина (подойдет от малярной кисти) диаметром 20-25 мм плотно обматывается свинцовым проводом. Ее закрепляют с торца сосуда цилиндрической формы, который заправляется электролитом. Удобно использовать емкость, сделанную из оргстекла (контроль уровня раствора). В другом торце крепится диод.
• В схеме используется понижающий трансформатор (12 В, 0,8-1 А). Минус трансформатора крепится на хромируемый предмет (зажимом «крокодил»). Плюс идет на анод диода, катод диода подсоединяется к обмотке щетины.
• Слой жидкости наносится на обрабатываемую поверхность плавными равномерными движениями; каждый участок проходится кистью не менее 20 раз, не отрывая ее от поверхности.
• По завершении гальванотехники предмет промывают и сушат; грязь убирают компрессором.

Видео: уникальная методика хромирования в домашних условиях.

Возможные дефекты и их причины

1. Хром не оседает на заготовке. Причина может заключаться в слабом контакте, пленке окислов или маленьком расстоянии между электродами. Процесс нарушается из-за неверно подобранного сечения проводников, избытка серной кислоты, малой плотности тока или слишком горячего электролита.
2. Блеск поверхности отсутствует или неравномерный (с потемнениями и пятнами). Не соблюден температурный режим электролита и концентрация реактивов. Превышена сила тока.
3. Наблюдаются наросты металлического хрома на углах предмета. Плотность тока выше рекомендованной.
4. Дефекты (раковины) на хромировке. Плохая очистка. Избыточный ток, задержка водорода.
5. Отслоение покрытия. Некачественное обезжиривание, скачки напряжения, плотности тока или температуры.

Украсить пластик слоем хрома в домашней мастерской не сложнее, чем металл. Залогом блестящего результата станет доскональное соблюдение правил безопасности и внимание к деталям технологического процесса.

Источник