No Image

Химическое хромирование в домашних

СОДЕРЖАНИЕ
7 просмотров
21 января 2020

В 1840 году российский учёный-физик немецкого происхождения, Мориц Герман, который после переезда в Российскую империю сменил имя и фамилию на Борис Якоби, пишет работу под длинным названием: «Способ производить, по данным образцам, из медных растворов медные изделия с помощью электричества или Гальванопластика для прикладных искусств». С этого научного труда начинается история гальваники не только в России, но и в мире.

В своих исследованиях Якоби опирался на более ранние работы итальянского физика Луиджи Гальвани, поэтому и назвал процесс гальванопластикой, а емкость в которой происходит сие чудо — гальванической ванной.

В настоящее время гальваника является разделом электрохимии и изучает осаждение электролитов на поверхности металлов. В свою очередь, гальваника разделятся на два больших подотдела:

  • Гальванопластика: электрохимический способ копирования. С его помощью наносят достаточно толстый слой металла и как следствие получают точную копию копируемого предмета. В частности, посредством этого метода изготавливают виниловые пластинки и лазерные компакт-диски.
  • Гальваностегия: электрохимическая технология покрытия подложки слоем металла, с целью получения более прочного или более декоративного слоя. Часто эти две задачи совмещают.

Посредством процесса гальваностегии можно покрыть слоем металла, захромировать практически любую поверхность: металлическую, пластиковую, деревянную, кожаную. Хромированные сапоги или никелированные ботинки — вещь вполне реальная, но не совсем практичная. Гораздо более востребовано покрытие одного металла другим с целью повышения антикоррозийных, прочностных и эстетических характеристик. Такие процессы, как хромирование, никелирование, меднение, цинкование давно стали обычной практикой крупного промышленного производства.

Хромирование в домашних условиях

Химическая металлизация своими руками в домашних условиях. Гальваника в домашних условиях вещь вполне реальная, конечно, при соблюдении определённых требований. Из всех видов домашней гальваники хромировка является, пожалуй, самым сложным видом гальваностегии по двум причинам:

  • Техническая сложность процесса.
  • Крайняя опасность химических компонентов для здоровья.

Первая техническая сложность

Сложность хромирования состоит в том, что предъявляются очень жёсткие требования к режиму функционирования гальванической ванны. Малейшие отклонения от требуемой плотности тока, температуры и концентрации электролита приводят к резкому изменению качества хромового покрытия, вплоть до брака.

Способность хрома сильно меняться в качественном отношении, в зависимости от температуры электролита и силы тока, активно используется на производстве для получения хромовых покрытий с разной степенью блеска, окрашенности и прочности.

  • При температуре электролита от 30−60 градусов поверхность готового изделия будет блестящей.
  • Выше 60 градусов — хромовое покрытие будет иметь молочный оттенок.
  • Ниже 30 градусов — поверхность матовая.

От концентрации состава электролита хром меняет цвет, а вместе с цветом меняются и прочностные характеристики. Цвет меняется от обычного светлого, до темно-голубого, агатового, синего и, наконец, до практически чёрного. По мере изменения цвета меняется и прочность хромового покрытия. Самый мягкий хром имеет обычный светлый цвет, для его получения требуется комнатная температура и сила тока порядка 5 А/кв.дм. Самое прочное хромовое покрытие соответствует хрому чёрного цвета. Но для получения чёрного хрома необходима сила тока 100 А/кв.дм, что в условиях домашнего производства сделать технически невозможно.

Вторая техническая сложность

Вторая сложность состоит в том, что хром не может непосредственно соединяться со сталью, алюминием, чугуном или железом. Поэтому всегда перед хромированием проводят процесс никелирования. Часто с целью получения более качественного результата проводят несколько последовательных нанесений слоёв: никель, медь, снова никель и только в заключение наносят слой хрома.

При этом нужно иметь в виду, что само по себе хромовое покрытие обладает достаточно противоречивыми характеристиками. С одной стороны, хром обладает высокой механической прочностью (намного выше, чем у никеля), химической инертностью и очень ярким блеском. Но одновременно с этим он очень хрупок и обладает пористой структурой. Поэтому подложка из никеля для слоя хрома является необходимой даже в том случае, если хромирование осуществляется на поверхность металла, с которым у хрома хорошая сцепка, например, медь или латунь.

Таким образом, процесс хромирования в домашних условиях автоматически подразумевает проведение как минимум двух последовательных технологических процессов: никелирования и хромирования.

Опасность для здоровья

Основной компонент электролита для хромирования — оксид хрома (CrO3) или, как его ещё называют, хромовый ангидрид. Так уж получилось, что хромовый ангидрид является сильнейшим ядом и одновременно одним из самых сильных канцерогенов. Смертельная доза для человека при приёме внутрь составляет приблизительно 4−6 грамм, в зависимости от веса индивида. При попадании на открытые участки кожи чистого оксида хрома или его растворов возникают химические ожоги, которые затем переходят в дерматиты и экземы, с последующим перерождением в рак кожи.

При соединении оксида хрома с веществами, имеющими органическую природу, такими как технические растворители, бензин, керосин, происходит мгновенное возгорание и взрыв.

Понятно, что такое «прекрасное» химическое вещество невозможно просто взять и купить в магазине хим. реактивов. Оборот хромового ангидрида жёстко регулируется государством и продажа разрешена только юридическим лицам, имеющим лицензию на соответствующий род деятельности.

Необходимое оборудование

Хромирование на кухне жилой квартиры способен проводить только потенциальный самоубийца. Для того чтобы начать процесс хромирования фары, необходимо иметь для этого специальное помещение, максимально удалённое от жилых построек. Лучше всего для этих целей подойдёт просторная мастерская или гараж. Обязательно наличие хорошей принудительной вентиляции. Предварительно из помещения должны быть удалены все ёмкости с бензином, красками, лаками и прочими растворителями. В обязательном порядке приобретается хороший огнетушитель и прорабатывается вариант запасного выхода из помещения в случае возникновения нештатной ситуации.

Читайте также:  Вин на прадо 150 где расположен

Для хромирования необходимо иметь:

  • Гальваническая ванна. Либо из стекла, либо из прочного пластика, способного выдерживать повышение температуры до 100 градусов.
  • Выпрямитель. Источник постоянного тока с возможностью регулировать выходное напряжение. Параметры — 12В/50А. Если речь идёт о мелких деталях, то можно использовать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
  • Нагреватель. Должен выдерживать долговременное пребывание в агрессивной кислой среде. Например, керамический тэн. Обычный тэн не подойдёт.
  • Термометр. С делениями от 0 до 100 градусов. Оптимальная температура для проведения процесса составляет 45−55 градусов.

Нужно иметь в виду, что для оптимизации процесса необходимо оборудовать как минимум две такие установки, одна для хромирования, а вторая для никелирования. В противном случае придётся постоянно менять реактивы в одной ёмкости, что крайне неудобно и затратно.

Три составляющие гальванического процесса

Гальваника в домашних условиях, хромирование — это гальванический процесс. Поэтому для его проведения необходимо наличие трёх составляющих: катода, анода и электролитической среды, в которой будет происходить перенос заряженных частиц металла.

  • Катод. Пластина чистого свинца либо сплав свинца с оловом. Необходимо помнить, что площадь катода должна быть больше площади анода. Катод подсоединяется к положительному выходу выпрямителя.
  • Анод. Это и есть сама хромируемая деталь. Он должен висеть в среде электролита таким образом, чтобы не касаться стенок и дна емкости. Кроме того, анод ни в коем случае не должен касаться катода.
  • Электролит. Для хромирования требуется особо тщательная подготовка электролита.

Приготовление электролита

В набор электролитической жидкости для хромирования входят следующие компоненты:

  • Хромовый ангидрид: 250 гр/л.
  • Серная кислота: 2−3 гр/л. Химически чистая, концентрированная. Техническая серная кислота не годится.
  • Вода дистиллированная.

Вода нагревается до температуры 60−80 градусов. После этого в ней растворяется ангидрид. Раствор чуть охлаждается и затем в него добавляется тонкой струйкой необходимое количество серной кислоты.

Подготовка поверхности хромируемого изделия

Состоит из трёх этапов:

  • Механическая очистка, шлифовка и полировка.
  • Обезжиривание.
  • Никелирование.

Особенностью хромирования является то, что оно, наоборот, подчёркивает все имеющиеся неровности, сколы и трещины на поверхности изделия. Поэтому с поверхности хромируемой детали предварительно должны быть удалены следы старой краски, ржавчина, сколы, трещины и прочие дефекты. Подготовка хромируемой поверхности состоит из следующих этапов:

  • Пескоструйная обработка.
  • Полировка мелкой шкуркой.
  • Шлифовка мягкими материалами и полировочной пастой.

Для обезжиривания нельзя использовать бензин или Уайт Спирит. В противном случае будут проблемы с качеством хромирования. Оптимальный вариант — приготовить специальный раствор:

  • Натр едкий: 150 гр/л;
  • Сода, кальцинированная: 50 гр/л;
  • Клей силикатный: 5 гр/л.

Раствор подогревается до 90 градусов. После этого в него опускают деталь и выдерживают 20−40 минут, в зависимости от площади и рельефа поверхности детали.

Никелирование является последним этапом подготовки детали к хромированию. Процесс никелировки производят в специальной гальванической ванне. Катодом в этом случае является металлический никель, а в качестве электролита выступает раствор серной кислоты и солей никеля.

Этапы хромирования

Непосредственно хромирование состоит из ряда последовательных этапов:

  • Процесс начинается с поднимания температуры электролита в ванне до 50−54 градусов.
  • Помещается хромируемая деталь с предварительным присоединением к ней катодного выхода.
  • После этого выдерживают некоторое время, не подавая напряжения в систему. В течение этого времени температура детали и электролита должны выровняться.
  • После подачи напряжения обрабатываемая деталь находится в растворе как минимум 20 минут. В некоторых случаях хромирование может продолжаться 2−3 часа. Всё решается в индивидуальном порядке в зависимости от размера детали и необходимых конечных характеристик хромированного покрытия.
  • После окончания процесса деталь достаётся из раствора, промывается и помещается в сушильный шкаф на 2−3 часа.

В интернете очень много видеоуроков по гальванике, в частности, по хромированию металлов. Поэтому все детали этого процесса можно почерпнуть там.

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.

Читайте также:  Самая высокая резина на 14

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.

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.

Читайте также:  Автодорога челябинск санкт петербург

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.

Правила техники безопасности

  1. Устройство вентиляции в помещении мастерской. Открытием дверей и окон проблему не решить. Вмонтируйте в форточку обыкновенный кухонный вентилятор. Этого будет достаточно для любительской работы. Если же вы планируете работу в объемах частного предприятия, хромирование большого количества запчастей для автомобилей, декоративных предметов интерьера, то потребуется установка более эффективной и мощной вентиляции.
  2. Оборудование канализационных стоков. Работа потребует большого расхода воды для промывки деталей. Дополнительная очистка ее не нужна, так как она в химическом отношении инертна. А вот сток в канализационный канал должен быть оборудован обязательно.
  3. Чтобы не подвергать органы дыхания и кожу опасному воздействию реактивов, рекомендуется работать с применением защитных средств. Запаситесь респираторами, специальными защитными очками и прочным фартуком. Еще понадобится несколько пар резиновых перчаток.

При выполнении химической металлизации в личной мастерской не забывайте о строгом соблюдении технологии. Реактивы наносить на поверхность следует в указанной очередности. Затем следует нанесение тонкого слоя серебра. Этот металл безопасен в отличие от хрома и соединений. Финишный слой по характеристикам ни в чем не уступает хромированному.

Набор реактивов для металлизации состоит из модификаторов А и Б, восстановителя и активатора. В самом начале работы в указанном объеме дистиллированной воды разводятся реактивы. Пропорции строго соблюдаются. Хранить растворы следует в прохладном месте. Необходимые для работы лаки и пигменты покупать можно в том же магазине, где куплены реактивы.

Порядок выполнения работы

Гальванизация

Гальванический способ – это покрытие чугунных, стальных, латунных или медных конструкций слоем хрома. Но не только металлические изделия можно подвергать хромированию способом гальванизации. Пользоваться этим способом можно и с целью хромирования также и пластмассовых, деревянных изделий. Но в этих случаях процесс будет дорогим и технологически сложным. Для прочного удержания на поверхности деталей покрытия из хрома даже металлические изделия требуют еще одного предварительного покрытия. Для этой цели используют никель, латунь либо медь.

Гальванизация требует создания гальванической установки. Кроме этого, нужен источник постоянного тока и набор реактивов. Набор этот состоит из ангидрида хрома, серной кислоты, соды кальцинированной и гидроокиси натрия.

Следует учесть, что при работе по этому методу требуется, чтобы не было перепадов силы тока. Также нужно постоянно контролировать уровень концентрации солей в электролите и строго соблюдать температурный режим довольно длительный срок (от 5 до 8 часов). Выполнение всех перечисленных условий в домашних мастерских – задача не из легких. Именно по этой причине описывать процесс гальванизации в подробностях в этом обзоре не станем.

Комментировать
7 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
Adblock detector