Химическая металлизация

Суть гальванического хромирования металла

В большинстве гальванических процессов источником покрывающего металла является анод. В отличие от этого при хромировании анионы возникают непосредственно из электролита, основой которого является раствор хромовых кислот, образующихся при растворении хромового ангидрида в воде. В такой технологии катодом обычно является обрабатываемая деталь, а в роли нерасходуемого пассивного анода выступают пластины или облицовка ванны, выполненные из инертного к кислотам электролита металла. Пассивные аноды в хромовой гальванике обычно изготавливают из свинца или его сплавов (с оловом и сурьмой). Хромовая кислота обладает сильными коррозионными свойствами, поэтому при производстве оборудования для хромирования применяют кислотостойкие материалы.

Выделение анионов хрома в объеме электролита в процессе хромирования происходит неравномерно, поэтому гальванические ванны оснащают специальными устройствами, обеспечивающими постоянную подачу перемешанного электролита в зону катода (к поверхности металла хромируемой детали). Кроме того, в связи с постоянным убыванием хрома электролит необходимо периодически регенерировать, добавляя в него хромовый ангидрид и расходуемые в процессе хромирования реагенты. Вид поверхности и механические свойства хромового покрытия напрямую зависят от компонентов электролитического раствора, степени его нагрева и плотности тока.

Это интересно: Технология электроэрозионной обработки металлов: рассказываем суть

Как за хромировать строительную каску

Как с помощью технологии декоративного хромирования, покрыть строительную каску в декоративный хром, не чем не уступающее настоящему хрому, а даже выглядит ярче. Потому, как в этом качестве выступает серебро. Как это видно на конечном результате. Преимущество этого способа перед настоящем хромом в том, что эта технология более простая и доступная. Для примера взял обычную строительную каску. В самом начале, это конечно подготовка поверхности к нанесению базового лака. Это стандартная процедура подготовки к окраске поверхности. Немного шкурнул обычной шкуркой. И закрепил каску на поворотном столике, всех работ по металлизации. Удобный способ оказалось это одеть каску на обрезанную пятилитровую бутылку, наполненную водой. Теперь нужно грунтануть поверхность, перед нанесением базового лака. Можно обычным универсальным грунтом в баллончике. После того как грунт подсохнет, нужно, что называется замыть поверхность. Замываем шкуркой с водой, зернистостью не менее 800. Шкурим тщательно все места, не чего не пропуская.

Основные методы хромирования

1. Процесс химической металлизации.
2. Гальванизация.
3. Вакуумное напыление.
4. Высокотемпературная диффузия.

Два последних метода применяются только на предприятиях промышленности. Дома эти процессы выполнить не получится, поскольку для них необходимы технически сложные установки и повышенные энергетические затраты. А вот химическая металлизация и гальванизация – это как раз те самые процессы, которые могут производиться и в личной мастерской. Рассмотрим подробно, как это делается.

Химическая металлизация поверхностей и деталей

В процессе этой работы используются химические реактивы, компрессор и краскопульт. Выполняются практически те же самые операции, что и при покраске поверхностей акриловым лаком либо эмалью. При хромировании таким способом на детали и конструкции наносится не защитная полимерная пленка, а зеркальный тонкий слой металла. Толщина его в пределах 0,075-0,25 миллиметров. Химико-физические характеристики такого покрытия сопоставимы с теми, что получаются при вакуумном напылении.

Как выполнить химическую металлизацию

1-й метод. Поверхность покрывается специальными химикатами. В результате химической реакции образуется осадок, представляющий собой прочный металлический слой. Покрытие можно делать не только из хрома, но также из серебра.

2-й метод. В процессе восстановительной химической реакции из солей образуется слой хрома. Приготовьте набор из уксусной кислоты, хлористого хромила, хлористого хрома, уксуснокислого хрома, гипософита натрия, едкого натра, фосфата хрома. При этом необходимо помнить, что эти вещества очень ядовиты и опасны для здоровья. И потому следует внимательно проштудировать учебник химии, если уж вы решили провести процесс хромирования этим методом. Но достичь высокого качества очень трудно, даже при наличии подробной инструкции. При всех существующих минусах этот метод используется для хромирования поверхностей в домашних мастерских чаще всего.

Очень удобно проводить процесс покрытия с помощью готовых пробных наборов химических препаратов для хромирования. Их предлагает компания Fusion Technologies. Удобство таких наборов заключается в том, что покрытие можно нанести на любой из перечисленных материалов: металл, керамику, дерево, стекло, пластик. Гальванических установок и специальной сложной техники не потребуется. Все, что вам нужно, это просторное помещение, дистиллированная вода, компрессор, распылитель и набор химических препаратов. Кроме этого нужно приготовить газовую горелку с баллоном газа.

Использование

Применение хрома в черной металлургии велико — это около 2/3 общей выплавки металла. Производство хромированных сплавов выгодно — даже небольшие добавки лигатуры сообщают сплаву лучшие качества стойкого металла.

Рекомендуем: МЕДЬ — фундамент цивилизации

Оставшаяся треть в основном идет на хромирование. Покрытие хромом может быть функциональным, декоративным, или совмещать оба качества.

Хромированные диски

Сантехническая продукция просто создана для хромирования. Жара, влага, химические вещества не испортят ни смеситель, на душ, ни аксессуары для ванной.

Познавательно: часто защитный слой наносят на предварительно созданную «грунтовку» из меди и никеля.

Слой функционального хромирования защищает детали от коррозии, его толщина достигает нескольких миллиметров.

Декоративное хромирование — для красоты, его слой тоненький, всего 0,2-0,7 мкм.

Хромирование бывает:

• электролитическим;
• химическим;
• вакуумным;
• диффузным.

Интересно: разработан способ газоплазменного напыления, делающий процесс хромирования безопасным.

Химическая металлизация в домашних условиях

Если вы решили выполнить химическую металлизацию своими руками, следует не только изучить теоретический материал, но и просмотреть обучающее видео на данную тему. Естественно, необходимо подготовить комплект оборудования и расходных материалов для выполнения этого технологического процесса.

Для химической металлизации используются опасные для здоровья химические реактивы, работая с которыми, следует строго соблюдать требования по технике безопасности. Сама же технология химической металлизации, как уже говорилось выше, не представляет особой сложности и напоминает обычную покраску. Главное при этом – строго придерживаться определенной последовательности действий. Более подробно познакомиться с такой методикой позволяют видео, которые несложно найти в интернете.

Простейшая установка для химической металлизации может состоять из эмалированной емкости и паяльной лампы. Для выполнения обработки потребуются соответствующие реагенты и знание химии, чтобы правильно их смешивать. Изучив теоретический материал, просмотрев соответствующее видео и подготовив свой аппарат для химической металлизации, можно приступать к самой металлизации.

Алгоритм действий в данном случае таков:

1. Проводят тщательную очистку обрабатываемой поверхности от загрязнений.
2. Выполняют обезжиривание. К данному этапу следует подойти очень ответственно, так как от качества его выполнения во многом зависят характеристики наносимого покрытия. Проводить такую процедуру можно при помощи щелочного раствора или качественного моющего средства, позволяющих удалить с поверхности изделия все органические загрязнения.
3. Промывают обезжиренную поверхность водой.
4. Если химической металлизации подвергается не все изделие, то те его участки, на которые не будет наноситься покрытие, необходимо заизолировать при помощи свинца, устойчивого к воздействию электролитического раствора.
5. Изделие крепят на проводе, по которому к нему будет подаваться электрический ток, и опускают в емкость с электролитическим раствором. Выдерживать изделие в таком растворе следует в течение часа.
6. Обработанное изделие извлекают из раствора, просушивают, остужают и, если качество нанесенного покрытия достаточно высокое, полируют.

В домашних условиях можно использовать мини-установку для химической металлизации, работающую от компрессора

Чтобы получить на обрабатываемой поверхности качественный металлический слой и при этом не навредить своему здоровью, следует придерживаться определенных рекомендаций.

• Перед началом процедуры надо проверить надежность всех электрических контактов, на которые будет приходиться основная нагрузка.
• При выполнении всех этапов химической металлизации (особенно при извлечении обрабатываемого изделия из электролитического раствора) следует пользоваться резиновыми перчатками, которые защитят кожу ваших рук от химических и термических ожогов.
• Помещение, в котором выполняется металлизация химическим способом, должно быть хорошо проветриваемым. Объясняется это требование тем, что при выполнении этой процедуры происходит интенсивное выделение газов и образование тумана, раздражающего слизистые оболочки органов дыхания и зрения.
• Не лишним при выполнении химической металлизации будет использование респиратора и защитных очков.

Металлизация с использованием стандартного краскораспылительного оборудования

В целом, если правильно подготовиться к химической металлизации, тщательно изучить все теоретические аспекты данного процесса и просмотреть соответствующее видео, то в результате можно получить качественные декоративные покрытия, отличающиеся еще и отличными защитными свойствами. Используя такую технологию, вы даже в домашних условиях сможете изготавливать различные изделия декоративного назначения, реставрировать поверхности изношенных деталей, наносить на них покрытие, защищающее их от негативного влияния внешней среды.

Для защиты неустойчивых материалов и их декорирования могут применяться различные технологии обработки. Химическая металлизация – процесс, заключающийся в образовании тонкого защитного слоя на поверхности самой различной формы. У данной технологии есть большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Назначение гальванического метода

Гальванику металла на поверхности используют для придания им свойств конкретного материала (серебро, золото, никель и т.д.). Либо если из этого материала невозможно изготовить предмет, а также если цена будет неоправданно высока.

Например, нанесение хрома придает твердость и антикоррозионные свойства простой стали. Эта технология широко применялась для покрытия деталей и механизмов станков. Хром кроме твердости, дает зеркальный блеск, и обеспечивает хорошую защиту от коррозии. Хром твердый, но хрупкий металл, и изготовление из него деталей и предметов не возможно. Нанесение его на поверхность гальваникой хорошая тому альтернатива, а также возможность использовать свойства хрома в обиходе.

Процесс гальваники проводят в специальных ваннах. Туда заливается электролит, содержащий соли того металла, который осаждается на поверхности обрабатываемой детали. По сравнению с прочими методами, технология гальваники имеет преимущества. При применении, например, пульверизатора или иных приспособлений для распыления (очень многие организации выдают такой метод металлизации за гальванику) невозможно добиться идеально ровного покрытия, качественной адгезии и получить на поверхности свойства металла. Обычно путем распыления наносят непроводящий полимерный слой, проще говоря, краску, либо тонкий серебряный слой (реакция серебряного зеркала см. школьную программу), а сверху прозрачный или калорированный лак. Процесс гальваники позволяет получать равномерное, плотное, хорошо адгезированное покрытие, обладающее всеми свойствами осажденного металла.

Основные проблемы при хромировании и методы их решения

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

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

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

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

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

Решение: добавить в раствор серной кислоты.

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

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

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

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

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

Решение: фильтрация электролита и контроль качества подготовки деталей.

Реагенты и оборудование

Для начала необходимо закупить реагенты и посуду. Реагенты ищем, в так называемых медицинских складах, — это организации торгующие медицинским оборудованием и реагентами. Посуду можно найти в обычных хозяйственных магазинах.

На картинке представлен минимальный набор, необходимый для первого опыта химической металлизации зеркального серебрения, методом распыления.

Из реагентов понадобится:

• Азотнокислое серебро — 20 гр.
• Двухлористое олово —- 10 гр.
• Глюкоза ——————— 25 гр.
• Аммиак ——————— 50 мл.
• Формалин 37% ————— 10 мл.
• Натрия Тиосульфат —— 5 гр. (замедлитель реакции)
• Гидроксид натрия ——— 100 гр. (и для обезжиривания)
• Соляная кислота ——— 200 мл. (или аккумуляторный электролит)

Этого «Стартового набора декоративного хромирования» хватит на 5 литров растворов. Можно 10 раз повторить опыт описанный здесь (разводить по 0,5 литров растворов на один опыт). Это до 15 кв.м покрытия.

Внимание! Если есть проблемы с приобретение реагентов в вашем городе (нету вообще или физ. лицам не продают)

Или просто для «попробовать» нет смысла приобретать в больших объёмах. Например двухлористое олово, глюкоза и гидроксид натрия продаётся на вес килограммами, а соляная кислота, формалин и аммиак продаются в литровых бутылках, и продавать в меньших объёмах вряд ли будут. Так же, как и азотнокислое серебро менее 50 грамм не продают.

Помогу приобрести «Стартовый набор декоративного хромирования» на 15 м2 покрытия. Перейти на страницу стартового набора.

Из посуды понадобится:

• Мерные стаканы для химии 4 штуки на 1 литр. Или можно обойтись одним стаканом, но его придётся каждый раз хорошенько споласкивать дистиллированной водой, после каждого предыдущего раствора.
• Один мерный стакан на 200 мл.
• Бутыльки на 100 мл. — 3 шт. (в них отлить соляную кислоту, аммиак и формалин, из литровых бутылок, как то не удобно набирать).
• Одноразовые шприцы на 3, 20 и 50 кубиков.
• Одноразовые стаканы на 50 мл. (для взвешивания химии), ножи (для перемешивания растворов).
• Сухую химию удобнее поместить в пищевые пластиковые контейнеры — 3 шт.
• Ручные бытовые распылители на 0,5 литра — 3 шт.
• Один 1,5 литровый, пневматический, садовый распылитель для дистиллированной воды.

Особняком стоят миниатюрные электронные весы, измерением до 200 гр. Их можно приобрести в магазинах радиокомпонентов.

Химическая металлизация: особенности технологии

Основная цель химической металлизации состоит в улучшении декоративных свойств изделия. Этот способ обработки позволяет также скрыть возможные дефекты поверхности (микротрещины, мелкие поры и т.д.). Иногда такой метод применяют для полного восстановления разрушенных поверхностей.

Использование химической металлизации дает возможность улучшить следующие характеристики изделия:

• износоустойчивость;
• коррозионную устойчивость:
• твердость;
• декоративные свойства.

При выполнении химической металлизации важно обеспечить наилучшие условия для хода окислительно-восстановительных реакций. Если такие условия созданы, из состава исходного вещества будет происходить вылет атомов с наибольшим потенциалом

Контролировать этот процесс визуально бывает сложно, однако результат будет заметен сразу: цвет обрабатываемой поверхности изменится.

Суть технологии состоит в обработке поверхности особыми реагентами, которые вступают в определенные реакции между собой. Результатом химического взаимодействия становится формирование на поверхности тонкого слоя металла. При определенных условиях можно добиться не только получения нужного цвета, но и выполнить плавные переходы между разными цветами поверхности.

Зеркальные покрытия, полученные методом химической металлизации, по внешнему виду практически ничем не отличаются от аналогичных металлических покрытий, полученных методом осаждения. Такие зеркальные покрытия не тускнеют и не подвергаются коррозии даже при длительной эксплуатации в неблагоприятных условиях.

Введение в грунт и лак пластифицирующих добавок придает готовому изделию хорошую эластичность. Это позволяет применять технологию металлизации для тех изделий, которые при эксплуатации подвержены механическим деформациям.

Методы химической металлизации

Тип используемого оборудования определяет особенности технологии. Химическая металлизация может поводится следующим образом:

1. Гальванический метод характеризуется применением ванной со специальным электролитам. Среди особенностей этой технологии отметим то, что ее применение позволяет покрывать даже сложные поверхности, имеющие большое количество переходов и граней.
2. Электродуговая технология предусматривает использование специальных электродов, которые расплавляются при подаче электричества. Расплавленное вещество подается при помощи сжатого воздуха. Подобная металлизация в домашних условиях проводится крайне редко.
3. Газоплазменное напыление – технология, которая заключается в расплавлении реагентов до мелкодисперсного состояния и его нанесения при непосредственном контакте полученного вещества с поверхностью детали. Эта технология достаточно сложна в исполнении, может проводиться только при установке специального оборудования.
4. Горячий метод формирования покрытия заключается в полном погружении изделия в ванную со смешенными реагентами.
5. Диффузный метод предусматривает проведение процесса при воздействии повышенной температуры. За счет неполного перестроения атомной решетки частицы переносимого сплава проникают в структуру подложки.
6. Плакирование – технология, которая заключается в нанесении химических веществ, после чего проводится горячий прокат.

Кроме этого классификация методов обработки проводится по виду наносимого вещества. Наиболее распространенными можно назвать:

1. Хром.
2. Цинк.
3. Алюминий.

Приведенные выше сплавы не реагируют на воздействие влаги и некоторых химических веществ, а также обладают привлекательными декоративными качествами.

Химическая металлизация хромом

Металлизация в домашних условиях зачастую проводится путем нанесения химического вещества, которое вступает в реакцию. Химическая металлизация активатор можно приобрести в специализированном магазине.

Подготовка к хромированию металла

Подготовительный этап заключается в выполнении нескольких обязательных действий:

1. Подготовка поверхности заготовки посредством шлифовки и полировки.
2. Очистка от загрязнений с помощью специального средства и дистиллированной воды и протирка ветошью.
3. Полное изолирование поверхности, куда не нужно наносить хром, заделка отверстий (если не нужно покрывать внутренние полости).
4. Установка изделия на специальную подвеску.
5. Полное обезжиривание.
6. Промывка водой.
7. Декапирование.

Роль шестивалентного хрома выполняет хромовый ангидрид, трёхвалентного — сульфат или хлорид хрома.

Гальваническую ванну покрывают серной кислотой, а после помещения обрабатываемой заготовки в раствор поддают ток с определенными показателями плотности.

Также необходимо соблюдать подходящий температурный режим раствора в ванной, который устанавливается с учётом особенностей хромирования.

При использовании терморежима необходимо придерживаться одних и тех же температурных показателей на протяжении всего мероприятия. Любые отклонения от установленного стандарта могут привести к ухудшению адгезионных свойств покрытия, в результате чего гальваника потеряет правильную структуру, а на поверхностном слое появятся различные дефекты, такие как разводы, наросты и сталактиты.

Продолжительность гальванической обработки определяется требуемой толщиной хромированного слоя.

В процессе обработки из раствора выделяется ряд вредных паров, поэтому все мероприятия нужно проводить с учетом всех тонкостей техники безопасности и с использованиием средств персональной защиты.

В отдельных условиях металлизацию проводят лишь после травления или нанесения на заготовку другого металла, например, меди или никеля. Таким образом осуществляется укрепление полученного слоя.

Чтобы заделать образованные поры хрома, деталь дополнительно покрывают маслом или лаком. Образовавшуюся хромовую пленку дополнительно защищают термической обработкой, в процессе чего заготовку выдерживают под воздействием высоких температур (около двухсот градусов Цельсия) на протяжении некоторого времени.

Хромирование конструкций и деталей в домашней мастерской

Для защиты деталей разнообразных механизмов или частей металлических конструкций от коррозии, придания им дополнительной износоустойчивости, твердости и улучшения эстетического вида применяются хромирование либо никелирование. Эти способы подразумевают нанесение на поверхности конструкций химически инертного покрытия из хрома или никеля, улучшение эстетичности. Нанесение такой пленки – процесс энергозатратный. Технологически он сложен, но является защитой не на один десяток лет без ощутимых потерь для внешнего вида.

Нередко появляется необходимость в покрытии декоративной пленкой тех изделий, которые изначально не подвергались процессу хромирования. Таким образом при желании можно, к примеру, изменить вид скульптуры, сделать современным интерьер любого жилого помещения. Можно украсить по своему вкусу автомобиль или мотоцикл. Сделать это совсем не трудно даже собственными руками, то есть, не применяя усложненных технологий. Нанести пленку из хрома можно даже на конструкции со сложным рельефом, а не только выпуклые, плоские либо вогнутые.

Основные методы хромирования

1. Процесс химической металлизации.
2. Гальванизация.
3. Вакуумное напыление.
4. Высокотемпературная диффузия.

Два последних метода применяются только на предприятиях промышленности. Дома эти процессы выполнить не получится, поскольку для них необходимы технически сложные установки и повышенные энергетические затраты. А вот химическая металлизация и гальванизация – это как раз те самые процессы, которые могут производиться и в личной мастерской. Рассмотрим подробно, как это делается.

Химическая металлизация поверхностей и деталей

В процессе этой работы используются химические реактивы, компрессор и краскопульт. Выполняются практически те же самые операции, что и при покраске поверхностей акриловым лаком либо эмалью. При хромировании таким способом на детали и конструкции наносится не защитная полимерная пленка, а зеркальный тонкий слой металла. Толщина его в пределах 0,075-0,25 миллиметров. Химико-физические характеристики такого покрытия сопоставимы с теми, что получаются при вакуумном напылении.

Как выполнить химическую металлизацию

1-й метод. Поверхность покрывается специальными химикатами. В результате химической реакции образуется осадок, представляющий собой прочный металлический слой. Покрытие можно делать не только из хрома, но также из серебра.

2-й метод. В процессе восстановительной химической реакции из солей образуется слой хрома. Приготовьте набор из уксусной кислоты, хлористого хромила, хлористого хрома, уксуснокислого хрома, гипософита натрия, едкого натра, фосфата хрома. При этом необходимо помнить, что эти вещества очень ядовиты и опасны для здоровья. И потому следует внимательно проштудировать учебник химии, если уж вы решили провести процесс хромирования этим методом. Но достичь высокого качества очень трудно, даже при наличии подробной инструкции. При всех существующих минусах этот метод используется для хромирования поверхностей в домашних мастерских чаще всего.

Очень удобно проводить процесс покрытия с помощью готовых пробных наборов химических препаратов для хромирования. Их предлагает компания Fusion Technologies. Удобство таких наборов заключается в том, что покрытие можно нанести на любой из перечисленных материалов: металл, керамику, дерево, стекло, пластик. Гальванических установок и специальной сложной техники не потребуется. Все, что вам нужно, это просторное помещение, дистиллированная вода, компрессор, распылитель и набор химических препаратов. Кроме этого нужно приготовить газовую горелку с баллоном газа.