Хромирование. Хромирование металла
Хромирование - это... Что такое Хромирование?
Хромирование — диффузионное насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электрического тока.
Слой хрома может наноситься для декоративных целей, для обеспечения защиты от коррозии или для увеличения твердости поверхности.
Описание процесса
Твердое хромированиеДеталь, подвергаемая хромированию, как правило, проходит через следующие шаги:
- Очистка для удаления сильных загрязнений.
- Тонкая очистка, для удаления следов загрязнений.
- Предварительная подготовка (варьируется в зависимости от материала основы).
- Помещение в ванну с насыщенным раствором и выравнивание температуры.
- Подключение тока и выдержка до получения нужной толщины
Используемые при хромировании реагенты и отходы процесса чрезвычайно токсичны, в большинстве стран этот процесс находится под строгим регулированием.
Промышленное применение
В промышленности хромирование используется для снижения трения, повышения износостойкости, повышения коррозионной стойкости. Этот процесс обеспечивает повышенную устойчивость стали к газовой коррозии (окалиностойкость) при температуре до 800 °C, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей содержащих свыше 0,3-0,4 %С, повышает также твёрдость и износостойкость. Твердость хрома составляет от 66 до 70 HRC. Толщина хромового покрытия обычно составляет от 0.075 до 0.25 мм, но встречаются и более толстые, и более тонкие слои. Поверхностные дефекты при хромировании усиливаются и поверхность подлежит последующей обработке, так как хромирование не дает эффекта выравнивания.[1]
Хромирование используют для деталей паросилового оборудования, пароводяной арматуры, клапанов, вентилей патрубков, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах.
Технология
Типичными являются следующие растворы для хромирования:
- Шестивалентный хром, чей основной ингредиент — хромовый ангидрид.
- Трехвалентный хром, чей основной ингредиент — Сульфат хрома или хлорид хрома. Ванны с трехвалентным хромом используются довольно редко из-за ограничений, накладываемых на цвет, яркость и толщину покрытия.[источник не указан 1248 дней]
Типичное содержание ванны с шестивалентным хромом:
Ограничения
После того, как шестивалентный хром в 90-е годы ХХ века был признан канцерогеном, в различных странах началась разработка методик его замены. Так, в США и Канаде начала работу Hard Chrome Alternetive team, HCAT. В 2003 году была принята и в 2006 году вступила в силу директива RoHS, которая существенно ограничила применение хромирования в Европе. Результатом стала замена хромирования на другие способы обработки, например, высокоскоростное газопламенное напыление во многих применениях.
См. также
Литература
- Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990.
Примечания
- ↑ Degarmo, E. Paul; Black, J T. & Kohser, Ronald A. (2003), «Materials and Processes in Manufacturing» (9th ed.), Wiley, с. 793, ISBN 0-471-65653-4 .
Обработка металла – стали и цветных металлов
Хромирование применяют для декоративного покрытия, повышения твердости и жаростойкости поверхности металла, а также для образования поверхностей, которые хорошо отражают свет.Хромовые покрытия пористые, поэтому под ними, на черных металлах, со временем возникает коррозия. Для повышения антикоррозийной стойкости применяют многослойное покрытие: медь – никель – хром или никель – медь – никель – хром.Процесс хромирования отмечается высокой чувствительностью к изменениям, как концентрации электролита, так и режима работы ванны (плотности тока).Качество хромового покрытия зависит также от температуры электролита. Например, если ванна работает при температуре 30— 55 °С, то поверхность изделия стала блестящей. При температуре ниже 30°С покрытие приобретает матовый оттенок, а свыше 55-80°С — молочного. В хромовых ваннах анодами служат свинец или сплав свинца (93 %) и сурьмы (7 %).Толщина пленки хрома, которую нужно получить, зависит от состава электролита (табл. 7). (таблица на момент опубликования статьи неготова – ред. ometals)Черное хромирование применяют преимущественно для покрытия оправ в оптике. Сначала делают обычное хромирование, а потом уже переносят изделие в электролит № 5, где откладывание хромового осадка происходит как при обычной температуре, так и при небольшом нагревании, но большим током.Для последних двух электролитов нужна плотность тока лишь 4-5 А/дм2, но они не образовывают качественного покрытия толщиной 0,02-0,03 мм. Электролиты нельзя сохранять продолжительное время, работать ними нужно осторожно, так как фтористые соединения, которые входят в их состав, вредные для здоровья. Чугунные детали перед хромированием обезжиривают химическим способом или с помощью полировальной извести. Стальные изделия до включения тока прогревают непосредственно в хромовой ванне или в ванне для декапирования.Медные и латунные детали сначала прогревают в горячей воде, а потом под током погружают в ванну.Алюминий, и его славы (дюралюминий, силумин) перед хромированием покрывают крепкой пленкой из другого металла. Для этого изделие, поверхность которого подготовлена к хромированию, погружают в раствор такого состава, г:
Хлорное железо………………………………………..20-35Соляная кислота (концентрированная)………..15-20Вода……………………………………………………………1000
Изделие держат в этом растворе 0,5-2 мин, промывают и переносят в хромовую ванну. Для образования пленки из цинка алюминиевое изделие опускают на 2-3 мин в раствор, который состоит из веществ, г:
Сернокислый цинк…………………..200Едкий натр……………………………..200Вода……………………………………..1000
Потом изделие вынимают, промывают и переносят в хромовую ванну. Хромирование деталей, которые уже были покрыты хромом, начинают с того, что на протяжении 30 с пропускают ток в ванне в обратном направлении. Плотность тока, которая отвечает режиму работы ванны, доводят до заданной на протяжении 3-5 мин. Хромированные детали промывают в горячей воде, нейтрализуют в 3%-ном растворе соды, снова промывают и высушивают.Сухие изделия полируют на полировальных кругах специальными пастами. Детали, которые работают под нагрузкой, целесообразно после хромирования прогреть в масляной ванные при температуре 150-200 °С на протяжении 2 ч.
ometals.ru
Хромирование — WiKi
Хроми́рование — диффузионное насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электрического тока. Слой хрома может наноситься для декоративных целей, для обеспечения защиты от коррозии или для увеличения твердости поверхности[1].
Описание процесса
Твердое хромированиеДеталь, подвергаемая хромированию, как правило, проходит через следующие шаги:
- Очистка для удаления сильных загрязнений.
- Тонкая очистка, для удаления следов загрязнений.
- Предварительная подготовка (варьируется в зависимости от материала основы).
- Помещение в ванну с насыщенным раствором и выравнивание температуры.
- Подключение тока и выдержка до получения нужной толщины
Используемые при хромировании реагенты и отходы процесса чрезвычайно токсичны, в большинстве стран этот процесс находится под строгим регулированием.
Промышленное применение
В промышленности хромирование используется для снижения трения, повышения износостойкости, повышения коррозионной стойкости. Этот процесс обеспечивает повышенную устойчивость стали к газовой коррозии (окалиностойкость) при температуре до 800 °C, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей содержащих свыше 0,3—0,4 %С, повышает также твёрдость и износостойкость. Твердость хрома составляет от 66 до 70 HRC. Толщина хромового покрытия обычно составляет от 0,075 до 0,25 мм, но встречаются и более толстые, и более тонкие слои. Поверхностные дефекты при хромировании усиливаются и поверхность подлежит последующей обработке, так как хромирование не дает эффекта выравнивания.[2]
Хромирование деталей пар трения, работающих в жёстких условиях (поршневые кольца, зеркало цилиндра ДВС), как показала практика, требует создания покрытия с порами сравнительно крупного размера, способными удерживать масло. Без этого противоизносные и противозадирные свойства покрытия даже хуже, чем у нехромированной детали. Для расширения естественных канальцев на поверхности покрытия используется кратковременное электрохимическое травление обратным током (деталь-анод).
Хромирование используют для деталей паросилового оборудования, пароводяной арматуры, клапанов, вентилей патрубков, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах.
Чёрное хромовое покрытие, полученное в ванне специального состава (не путать с декоративной виниловой плёнкой), отличается большим светопоглощением в сочетании с гладкостью и используется там, где необходимо отсутствие бликов (оптические приборы, автомобильные детали в поле зрения водителя и т.п.)
В отдельных случаях хромирование применяется для ремонта деталей путём наращивания сопрягаемой поверхности в случае прослабленной посадки. В настоящее время может использоваться как "гаражная" или "холодная" альтернатива плазменному напылению металла, аналогичного материалу детали.
Технология
Типичными являются следующие растворы для хромирования:
- Шестивалентный хром, чей основной ингредиент — хромовый ангидрид.
- Трехвалентный хром, чей основной ингредиент — Сульфат хрома или хлорид хрома. Ванны с трехвалентным хромом используются довольно редко из-за ограничений, накладываемых на цвет, яркость и толщину покрытия.[источник не указан 3263 дня]
Типичное содержание ванны с шестивалентным хромом:
Нарушение состава и температуры ванны легко приводит к разнообразным дефектам покрытия (пятна, матовость, отслаивание), разрушению свинцовой футеровки ванны. При превышении плотности тока на краях и углах деталей могут образовываться наросты-дендриты разнообразной формы - "сувениры из гальванического цеха".
Нанесение хрома на самопассивирующиеся металлы (алюминий, титан) затруднено и требует тщательной предварительной очистки травлением или производится по подслою другого металла (медь, никель). Может потребоваться подключение источника тока до помещения детали в ванну.
Хромирование стали по подслою улучшает антикоррозионные свойства покрытия, перекрывая естественные микропоры хрома; в то же время подслой никеля образует с хромом гальваническую пару и может корродировать сам по себе вплоть до отслаивания хрома. Для закрытия пор хрома может применяться насыщение поверхности плёнки лаками или маслами, в том числе при повышенной температуре или под вакуумом.
Полученный на деталях слой хрома, как правило, сравнительно хрупок, и для улучшения его свойств может применяться термообработка в виде длительной выдержки при температуре порядка 200°C.
Электролитическое хромирование пластмасс производится по предварительно напылённому или осаждённому слою другого металла, например, меди.
Ограничения
После того, как шестивалентный хром в 90-е годы XX века был признан канцерогеном, в различных странах началась разработка методик его замены. Так, в США и Канаде начала работу Hard Chrome Alternаtive team, HCAT. В 2003 году была принята и в 2006 году вступила в силу директива RoHS, которая существенно ограничила применение хромирования в Европе. Результатом стала замена хромирования на другие способы обработки, например, высокоскоростное газопламенное напыление во многих применениях.
См. также
Литература
- Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990.
Примечания
ru-wiki.org
Хромирование - это... Что такое Хромирование?
Электролитическое Х. — наиболее распространённый гальванический процесс, вошедший в промышленную практику в 20-х гг. 20 в. Х. подвергают преимущественно изделия из стали и чугуна, а также из сплавов на основе меди, цинка, никеля и алюминия. Хромовое покрытие характеризуется высокой химической стойкостью, обусловленной способностью хрома пассивироваться. Из-за трудностей получения тонкого беспористого покрытия надёжная защита от коррозии может быть достигнута при нанесении более экономичного трёхслойного защитно-декоративного покрытия медь-никель-хром (толщина слоя хрома 1 мкм). Осажденный на предварительно отполированную поверхность хром имеет зеркальный блеск и серебристый с синеватым отливом цвет. Для предотвращения коррозии и придания декоративного вида хромируют многие детали автомобилей, велосипедов, трамвайных и ж.-д. вагонов, измерительных приборов, счетных и пишущих машин, часов, паро- и водопроводной арматуры, медицинские инструменты и т.д. Другое ценное свойство хромового покрытия — высокое сопротивление механическому износу — достигается при осаждении хрома по специальному режиму т. н. «молочных» осадков. Для повышения поверхностной твёрдости и износостойкости хромируют трущиеся детали, например цилиндры двигателей внутреннего сгорания, поршневые кольца, калибры. В этих случаях наносят покрытия толщиной более 1 мм. Разработан способ т. н. пористого Х., заключающийся в анодной обработке хромированных деталей, при котором в покрытии формируются поры, удерживающие смазку. Иногда стальные изделия подвергают комбинированному Х., обеспечивающему как защиту металла от коррозии, так и высокое сопротивление износу.
Главный компонент электролита при электролитическом Х. — хромовая кислота. Электролиты для Х. можно условно разделить на 3 группы: кислые (хромовая и серная кислоты), нейтральные (хромовая кислота и сульфат хрома) и основные (хромовая кислота, сульфат хрома и хромат хрома).
Диффузионное Х. осуществляется 4 методами: из твёрдой, паровой, газовой и жидкой фаз (см. Диффузионная металлизация). Диффузионным Х. подвергают различные детали машин и полуфабрикаты из стали, сплавов на основе никеля, молибдена, ниобия, меди и др. элементов. Диффузионное Х. придаёт изделиям жаростойкость в воздушной среде или в среде газов, содержащих серу и ванадий (до 1000 °С), износостойкость, жаропрочность, сопротивление эрозии, усталости, коррозии в агрессивных средах (h3O2, HNO3, NaCI), высокие электромагнитные свойства. Применение диффузионного Х. (вместо гальванического) не только повышает качество изделий, но и удешевляет их производство, а также способствует охране окружающей среды (отсутствие сливов вредных электролитов). В зависимости от требуемых свойств диффузионное Х. проводят при 900—1250 °С. Толщина диффузионного слоя от 40 мкм до 3 мм.Лит.: Дубинин Г. Н., Диффузионное хромирование сплавов, М., 1964; Лайнер В. И., Защитные покрытия металлов, М., 1974.
Г. Н. Дубинин, В. И. Лайнер.
dic.academic.ru
