Хромирование деталей

Порядок хромирования деталей автотранспортного средства

Используя специальную технологию хромирование алюминиевых деталей для машины, можно добиться увеличения эксплуатационных характеристик как отдельно взятых частей, например, двери, решетка, радиатор, колпак, ручка, болты, так и пластиковые элементы машины. Хромирование кузова автомобиля осуществляется после того, как будут демонтированы обшивка и прочие элементы внутреннего убранства транспортной техники. Для кузова автомобиля допускается металлизация, с использованием метода золочения или серебрения. При этом финишная доработка полирования предусматривает индивидуальную обработку деталей автомобиля, в соответствии с требованиями технологической карты, а также с положениями безопасности передвижения транспортного средства на дорогах страны.

Общий процесс предусматривает использование следующих способов:

Подготовка узлов транспортного средства к химическим работам

Важное условие для каждой детали, необходимо добиться гладкой поверхности.
Газопламенная обработка. Для увеличения адгезивных свойств элементов и узлов, при необходимости применяется газопламенный метод

В конечном итоге можно впоследствии добиться высокой адгезии с предусмотренным покрытием.
Химическое обезжиривание. С учетом технических, физических свойств узлов машины, применяется химическое обезжиривание. Точные пропорции и состав материала определяется на основе технологической карты технического задания.
Приготовление химического состава. Используется деионизированная или дистиллированная вода.
Распыление активатора для получения высокой адсорбции (схватывания).
Промывка изделия от излишков активатора.
Нанесение требуемого слоя покрытия (первичное серебрение).
Тщательная промывка узлов с использованием дистиллированной воды.
Этап сушки серебряного слоя.
Этап нанесения адгезивного грунта перед финишной доработкой, полирование поверхности.
Финишная лакировка по требуемый цвет.

Каждый этап обработки поверхности подбирается для детали тщательно, и в соответствии с технологической картой работы по хромированию дверей авто, ручек, алюминиевых деталей, плунжерных частей и т.д. Только у нас вам будет доступна заводские условия для проведения качественного восстановления деталей автомобилей в Москве, с соблюдением необходимых норм и требований.

Методы гальваники

Формирование защитной пленки посредством распределения другого металла выполняется с помощью 2 технологий:

1. Катодное напыление. При незначительном повреждении слоя происходит образование ржавчины на основном изделии. Это связано с реакцией самого поверхностного покрытия.
2. Анодное нанесение. Метод характеризуется большей эффективностью в сравнении с предыдущим вариантом. Если появляется угроза развития коррозийных процессов, то они происходят только в поверхностном слое. Основная часть изделия долго не теряет начальных внешних свойств. Кроме того, материал остается защищенным от негативных воздействий окружающей среды.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — образование тонкой пленки металла на обрабатываемой поверхности под действием различных химических реактивов. Данным методом можно получить покрытие цинком (цинкование), хромом (хромирование), алюминием (алитирование) и другие. При помощи этой технологии возможно получение ровного слоя металла на материалах с различными видами поверхности: гладкими — стекло, фарфор, полированный камень, или пористыми: дерево, пластик, гипс.

Рабочее место и оборудование

В результате химической реакции выделяется газ, негативно влияющий на слизистые оболочки дыхательных путей, поэтому процесс необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией или на открытом пространстве.

Из оборудования понадобится:

• эмалированная ванна;
• мерные стаканы емкостью 1 л и 250 мл;
• 3 бутылки по 100 мл;
• одноразовые шприцы на 5, 20, 50 мл3;
• одноразовые стаканы по 50 мл;
• кухонные электронные весы.

Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны

Реактивы

В зависимости от материала обрабатываемого изделия и вида покрытия приобретаются реактивы. Для химической металлизации серебром понадобятся реактивы:

• соляная кислота;
• азотнокислое серебро;
• двухлористое олово;
• гидроксид натрия;
• аммиак;
• глюкоза;
• формалин;
• дистиллированная вода.

Приготовление растворов для:

• активации поверхности — двухлористое олово, соляная кислота, дистиллированная вода;
• восстановления — глюкоза, формалин, дистиллированная вода;
• серебрения — азотнокислое серебро, гидроксид натрия, аммиак, дистиллированная вода.

Подготовка поверхности

поверхность готовят в несколько этапов. Пористые и окрашенные изделия ошкуриваются, снимается старый окрасочный слой, поверхность очищается от пыли, промывается и обезжиривается. Обезжирить можно уайт-спиритом, ацетоном или раствором гидроксида натрия в воде t= +40…+60°С. Поверхности протираются губкой с составом для обезжиривания, затем другой губкой промываются дистиллированной водой. Подготовленная поверхность должна полностью смачиваться водой, без сухих пятен — в этих местах дефекты будут неизбежны.

Покрытие изделия активирующим составом

Обрабатываемый предмет равномерно по всей поверхности поливают двухлористым оловом в течение 1 минуты, затем 3 минуты промывают дистиллированной водой.

Металлизация

Для получения равномерной металлической пленки на изделие одновременно и в равном объеме напыляется раствор восстановителя и серебрения. Так как полученная зеркальная пленка очень тонка и не прочна, ее можно упрочнить защитным лаком — прозрачным или тонированным.

Описанный метод напоминает процесс окраски. Существует другой, более сложный способ выполнения работ — электрохимическая металлизация.

Этап хромирования

Начинается химическая металлизация своими руками в домашних условиях с подогрева электролита в банке до 52±2° с последующим помещением в него детали, к которой предварительно прикрепляется катод. Ток сразу не подают, так как нужно, чтобы декорируемый предмет прогрелся до температуры электролита.

После того, как напряжение подается в систему, деталь находится в электролите минимум 20 минут. Оптимальная плотность тока – 50 – 55 А/дм2. С приобретением опыта домашний мастер легко определяет, нужно ли увеличивать время в зависимости от особенностей детали, так как в отдельных случаях хромирование может продолжаться два — три часа.

После окончания процесса предмет достают, промывают и помещают на 3 часа в сушильный шкаф.

Доступны хромированию пластиковые изделия при условии обработки их на этапе подготовки графитным порошком или графитосодержащим лаком. Затем по методике выполнения гальваники при плотности тока ≈ 0,7 А/дм2 наносят тонкий медный слой, используя электролит из следующих компонентов (г/л воды):

• сульфат меди – 35;
• серная кислота концентрированная – 150;
• спирт этиловый – 10.

После промывания и просушивания деталь может подвергаться хромированию.

Условия проведения обработки

В процессе хромирования независимо от применяемого метода обработки неизбежно выделение вредных испарений, поэтому от жилых помещений сразу стоит отказаться. Оптимальным местом является гараж, подсобка или другое техническое помещение. Но и это не все. Необходимо продумать стабильно работающую вентиляцию с эффективной вытяжкой.

Надеяться на естественное выветривание нельзя, так как вредные вещества могут оказать воздействие уже в ходе проведения работ. Как хромировать металл в домашних условиях, не причиняя вреда здоровью? Даже при наличии вентиляции следует подготовить средства индивидуальной защиты.

Необходимый набор включает в себя строительные очки, респиратор, фартук и перчатки с резиновым покрытием.

Что предусмотреть

• Во-первых, эффективная вентиляция. Причем она должна быть не естественной, а принудительной (вытяжной).
• Во-вторых, респиратор, специальные очки, прорезиненные перчатки и фартук – обязательно.
• В-третьих, как утилизировать «отходы производства»?

Помещение

Если захочется произвести хромировку бампера, дисков колес, то балкона явно не хватит. Понадобится отдельное, просторное помещение.

Подготовительные мероприятия

Во-первых, чтобы качественно отполировать металл, нужно иметь определенные навыки.

Во-вторых, многие ли могут похвастать знанием химии, в частности, специфики процесса электролиза? Кто сможет правильно подобрать долевое соотношение всех ингредиентов? А ведь точность – залог качества.

В-третьих, где взять необходимые материалы? Кислоту еще купить можно, а как быть с ангидридом? Это вещество продается только юрлицам, а зайти купить его «просто так», как «зеленку» или батон хлеба – не получится. Следовательно, придется искать по знакомым. Хорошо, если такие найдутся. Кстати, и H2SO4 должна быть ЧИСТОЙ, а не той, что продается для АКБ.

В-четвертых, сможет ли «самодеятельный» мастер выдержать необходимый «токовый» режим во время приготовления раствора?

Если хотя бы один из пунктов подготовки не будет выполнен с надлежащей точностью, все остальное – «мартышкин» труд.

Необходимость хромирования

Под хромированием металла понимают процесс металлизации хромом для улучшения поверхностных свойств и характеристик элементов. При хромировании происходит диффузное насыщение хромом различных поверхностей из стали. Обработка хромом допустима и в отношении АВС пластика, алюминия, латуни, силумина.

Покрытие хромом придает внешнему виду деталей более красивый вид, облагораживает их. Хромовый слой обеспечивает оригинальный цвет «металлик», литые диски автомобиля, отражатели фар, запчасти мотоциклов, сувениры или предметы интерьера для дома начинают выглядеть более эстетично.

Прочие достоинства хромирования:

1. Защита. Нанесение слоя хрома помогает повысить стойкость изделий к перепадам температур, увеличивает коррозионную и эрозионную устойчивость, снижает подверженность механическим повреждениям. Детали становятся сверхтвердыми (950 – 1100 единиц по соответствующей шкале), поэтому меньше реагируют на химическое повреждение, не окисляются.
2. Восстановление. Срок службы основания серьезно повышается, крупные и мелкие детали становятся очень стойкими к износу. При низкой глубине износа хромирование полностью восстанавливает изделие (например, у валов и втулок закрываются трещинки до 1 мм глубиной).
3. Отражательные качества. Некоторые элементы автомобиля хромируют для повышения различимости в темноте. Отражение улучшает декоративные качества техники.
4. Чистота. Хромирование изделий защитит их от грязи и пыли, поскольку предотвращает прилипание различных загрязнений.

По сравнению с никелированием хромирование имеет меньше недостатков: стоимость услуг ниже, покрытие будет более твердым и прочным. Применение никеля выигрывает лишь по декоративным качествам, так как поверхность становится еще эстетичнее.

Обработка посредством напыления

Напыление деталей хромом (каталитическое хромирование) осуществляется с помощью реакции «серебряного зеркала». В качестве реагентов используются комплексные серебряные слои в щелочных растворах аммиака. Роль восстановителя выполняет раствор инвертного сахара, гидразина или формалина.

При одновременном напылении серебра и восстановителя металлическая заготовка обретает красивое белоснежное зеркальное покрытие.

Для таких изделий характерна отличная отражательная способность. На следующем этапе каталитического хромирования происходит покрытие заготовки защитным лаком с добавлением красящего светостойкого тонера. Такое средство получается с помощью смешивания фиолетового, синего и черного цветов в соотношении 3:1:1.

Обработка посредством «серебряного зеркала» состоит из нескольких процессов:

1. Анализ и подготовительный этап. Необходимо подготовить поверхность детали, очистив её и промыв специальным средством. Чтобы улучшить адгезию, поверхность предварительно шлифуют с помощью шлифовальной бумаги с показателями зернистости Р500−600.
2. Использование глянцевой основы. Подготовленный материал покрывается черным глянцевым покрытием, которое полностью исключает желтизну зеркального слоя. Сушку нанесенных лаков осуществляют в температурном режиме 20−25 градусов Цельсия без использования дополнительных сушильных приборов. Для высушивания заготовку оставляют на 8 часов. Если речь идёт о сушке в окрасочно-сушильной среде с температурным режимом 60 градусов, то там достаточно 45 минут просушивания.
3. Следующий этап заключается в сушке.
4. Затем происходит травление поверхности заготовки для улучшения адгезии серебра, а также очистка материала с помощью дистиллированной воды.
5. Дальше выполняют сенсибилизацию или специальную обработку поверхностного слоя с помощью активатора. Таким образом поверхность покрывается защитной пленкой.
6. На следующем этапе осуществляют металлизацию с помощью серебра.
7. Затем на заготовку наносят защитный лак, который надёжно защищает обработанную поверхность от потускнения и потери эксплуатационных свойств из-за длительного использования и агрессивных воздействий.

Опасность для здоровья

Да, хромированный металл – это материал, защищенный от коррозии, но наносить столь полезное покрытие необходимо с величайшей осторожностью. Потому что один из двух главных компонентов электролита, а именно ангидрид (CrO3) очень токсичен

Как в виде кристаллов, так и растворенный в воде и образующий кислоты, он является источником канцерогенов. Соли и оксиды Cr малолетучи, но это не должно успокаивать, так как в результате нагрева (под воздействием электролита) они могут испаряться, примешиваться к водным парам и после оседать на коже.

Именно поэтому так важно работать в очках, респираторе, перчатках и спецодежде – чтобы вредные вещества попадали на ткань. Помните, если столь вредное вещество впитается сквозь поры, попадет в организм через слизистые оболочки или каким-то другим путем, это чревато развитием серьезнейших заболеваний, вплоть до опухолей

Поэтому соблюдать технику безопасности необходимо просто неукоснительно.

Мы поэтапно рассмотрели, как происходит хромирование деталей, как к нему подготовиться, о чем нужно помнить при проведении процесса

Теперь, когда вы понимаете все риски химического осаждения в домашних условиях, мы призываем подойти к процедуре с максимальной ответственностью и осторожностью

Электролиты для нанесения.

Для никелирования применяют сульфатные, хлоридные, сульфаминовые, борфторидные, щавелевокислые и другие электролиты, в которых никель находится в виде двухвалентного катиона. Разработано большое количество составов и режимов осаждения, позволяющих получать осадки никеля с различными физико-химическими свойствами.

Чаще всего используют сульфатный электролит Уоттса, так как вещества, которые в него входят, наиболее доступны, он прост в приготовлении и обслуживании.

Основным компонентом сульфатного электролита является сульфат никеля  NiSO₄•7H₂O. Технический сульфат никеля марки СН-1 представляет собой кристаллы зеленого цвета. Растворимость без подогрева достигает 300 г/л.

Кроме никелевых солей, являющихся источниками катионов никеля, в состав электролита входят компоненты, предназначенные для того, чтобы повысить электропроводность, стабилизировать кислотность (буфферные добавки), улучшить растворимость анодов (хлориды), придать блеск осадкам, предотвратить различные дефекты, встречающиеся при никелировании.

Если концентрация NiSO₄•7H₂O не превышает 300 г/л, в электролит для увеличения электропроводности иногда вводят Na₂SO₄•10H₂O и MgSO₄•7H₂O. Сульфат натрия обладает значительно большей электропроводностью, однако магний включается в никелевые покрытия, при этом они становятся более мягкими и светлыми.

В качестве буферного соединения наиболее широко применяется борная кислота. Борная кислота регулирует рН не только в общем объеме электролита, но и в прикатодном слое, у которого вследствие разряда и выделения водорода непрерывно повышается уровень рН.  При рН>4 осаждение происходит через пленку образующегося гидроксида никеля. Для электролитов с низким значением рН более эффективными являются добавки фторидных соединений.

Цели гальваники.

Главная цель – получение нужных свойств у изделия. Например, защита от коррозии. Представьте, что на огромной фабрике заржавел и сломался механизм основного двигателя и все процессы остановились. Это миллионы рублей потерь в день. Гораздо проще гальванически защитить от ржавчины все детали механизма и не допускать подобного.

Иногда вместо того, чтобы изготовить изделие полностью из дорогого металла, экономнее выполнить его из дешевого и покрыть гальваникой. Например, таким образом изготавливают медали для чемпионатов, делают из латуни, покрывают золотом, серебром и бронзой.

Далее приведем основные металлы, наносимые в гальванике, и укажем, какие свойства они обеспечивают для изделия:

Цинк (защита от коррозии, улучшение внешнего вида)

Олово (защита от коррозии, улучшение электропроводности, улучшение паяемости, улучшение свинчиваемости резьбовых соединений)

Никель (защита от коррозии, увеличение твердости, увеличение износостойкости, улучшение электропроводности, улучшение паяемости, улучшение внешнего вида)

Медь (применяется как мягкий подслой под другие покрытия, улучшение свинчиваемости, улучшение тепло- и электропроводности)

Хром (защита от коррозии, увеличение твердости, увеличение износостойкости)

Серебро (улучшение электропроводности, улучшение паяемости, улучшение внешнего вида)

Свинец (антифрикционные свойства, улучшение паяемости, защита от кислот)

Кадмий (защита от коррозии в морских условиях)

Оксиды. (увеличение износостойкости, защита от коррозии). Это отдельная группа. О ней читайте в п.6

Это не полный перечень металлов и их свойств. Подробнее читайте в каталоге статей по гальванике в разделах “Как выбрать покрытие?” и “Где какие покрытия применяются?”

Защитно-декоративное хромирование

Как сказано ранее защитно-декоративное хромирование предназначено для придания изделиям красивого внешнего вида – блестящей металлической поверхности и повышению коррозионной стойкости.

Широкое применение защитно-декоративное хромирование находит в автомобильной промышленности. Трудно представить себе классический автомобиль или классический чоппер без хромированных деталей интерьера или экстерьера. В современных автомобилях количество хрома значительно меньше, но почти все мастерские по тюнингу предлагают достаточно востребованные услуги по нанесению хромового покрытия на различные элементы автомобилей или мотоциклов. Множество мастерских занимаются хромированием автомобильных дисков, многие предлагают услуги по восстановлению изношенных деталей автомобилей и мотоциклов, придания им первоначального красивого внешнего вида. Если применять твердое хромирование, то время службы отдельных деталей и узлов может быть значительно увеличена (твердость хромового покрытия значительно выше твердости стали).  Довольно распространено нанесение хромовых покрытий химическим способом, но только при электролитическом хромировании возможно получить покрытие, которое не только выглядит привлекательно, но и обладает повышенной стойкостью к воздействию агрессивной среды (грязь, песок, реагенты) и к постоянным механическим воздействиям.

Еще одной сферой применения декоративного хромирования является изготовление торгового, рекламного и выставочного оборудования. В качестве примера можно привести хромирование металлических торговых корзин, тележек или подвесов – изделия получают значительно более высокие эксплуатационные и декоративные характеристики по сравнению с оцинкованными.  Повышенная цена по сравнению с оцинкованными изделиями (примерно на 30-50%) нивелируется значительным увеличением срока службы, а при изготовлении выставочного оборудования привлекательный, яркий внешний вид зачастую становится основным критерием в выборе покрытия.

Для получения качественного защитно-декоративного покрытия на сталь сначала осаждают медь и никель, и только потом непосредственно хром. Каждый слой перед нанесением следующего должен быть отполирован. Слой меди осаждают до получения покрытия толщиной 10-15 мк при этом необходимо обеспечить припуск на полировку толщиной примерно 3 мк, при толщине слоя меди выше 15 мк припуск должен быть не менее 7 мк. Слой никеля толщиной 15 мк должен иметь припуск от 2 до 5 мк. Возможно нанесение хрома непосредственно на поверхность стали, при этом толщина слоя должна составлять не менее 40 мк.

Изделия из цветных металлов – меди или латуни перед хромированием покрывают слоем никеля. Если эксплуатация таких изделий не предусматривает интенсивного механического воздействия на их поверхность, то возможно нанесение слоя хрома непосредственно на металл.

История

Гальванопластику открыл российский физик Борис Якоби, брат математика Карла Якоби. Первым изделием, полученным с помощью гальванотехники, стала монета. Якоби сначала использовал монету для получения матрицы-негатива, а с неё создал копию, находящейся в обороте, монеты. Осознав, что он открыл новый метод фальшивомонетничества, учёный уничтожил полученное изделие. Технология быстро распространилась в Российской империи. В частности, таким способом были созданы скульптуры на нефах Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге (см. рисунок). Борис Семёнович получил за своё открытие Демидовскую премию и большую золотую медаль Парижской выставки.

Гальванопластические скульптуры на Исаакиевском соборе

Особенности процесса металлизации пластиков

Процесс электрохимической металлизации пластиков отличается от химической металлизации использованием промежуточных слоев. Грунтовочные, промежуточные слои снимают внутренние напряжения, возникающие из-за различных коэффициентов теплового расширения разнородных материалов.

Металлический грунтующий подслой наносят на пластиковые изделия при помощи тока плотностью 0,5…1 А/дм2. Использование тока большей плотности может привести к расслоению грунта в местах присоединения токопроводящих элементов. Избежать дефектов помогает нанесение дополнительного медного или никелевого грунтовочного покрытия, также током низкой плотности. Металлизацию финишным слоем выполняют на обычном режиме.

Металлизация пластика медью

Процесс нанесения слоя меди на пластик поэтапно:

1. Подготовка. Изделие ошкуривают и обрабатывают абразивным составом, снимая все выпуклости и выравнивая дефекты. 2. Обезжиривание. Акрилатный пластик обезжиривают раствором каустической соды в течение суток, полиамидные пластикаты обрабатывают бензином или уайт-спиритом, затем промывают дистиллированной водой. 3. Сенсибилизация. На поверхности формируют пленку гидроокиси олова, помещая на 1 минуту в 0,5% раствор литра хлористого олова и 40 гр соляной кислоты. 4. Активация. Обрабатываемый предмет в течение 3-4 мин погружается в азотнокислое серебро. 5. Металлизация. Процесс проводится в растворе 200 г на литр карбоната меди, 200 г на литр глицерина 90%, 1 литра 20% каустической соды при t=18…25C . Медное покрытие можно дополнительно защитить лаком.