Химическая металлизация что это
Что такое металлизация химическая? Химическая металлизация своими руками
Виды металлизации
В зависимости от оборудования и технологии различают несколько разновидностей металлизации:
Технологические особенности
Как правило, происходит улучшение следующих характеристик:
Технология химического способа металлизации следующая: изделие покрывается специальными химическими реагентами, которые вступают в реакции между собой. В результате поверхность покрывается тонким слоем металла. Такое металлическое покрытие может быть не только определенного цвета, но и с несколькими оттенками, с плавными переходами между этими оттенками. Если понаблюдать за химической металлизацией, то можно сделать вывод, что метод не сложный. Сам процесс выглядит как простая покраска поверхности.
Оборудование для химической металлизации
В домашних условиях достаточно часто проводится химическая металлизация. Оборудование при этом специальное не требуется. Самой простейшей установкой для химической металлизации может быть эмалированная емкость и паяльная лампа. Также металлизация может проводиться стандартным краскораспылительным оборудованием или с помощью мини-установок, работающих от компрессора.
В общем, вариантов здесь много. Стоит учитывать и то, что изделия небольших размеров и несложной формы можно обрабатывать без специального оборудования. При имеющемся устройстве химическая металлизация в домашних условиях может проводиться и на габаритных деталях со сложной конфигурацией.
Выполняя химическую металлизацию самостоятельно, нужно быть предельно осторожным, так как работа проходит с использованием специальных реактивов. Правильная подготовка оборудования и материалов для проведения химической металлизации позволяет получить качественное покрытие на изделиях, которое практически не будет отличаться от заводского.
Материалы для химической металлизации
Химическая металлизация проводится с применением специальных веществ. Реактивы для химической металлизации обладают активирующими и восстанавливающими свойствами. Также в процессе процедуры понадобится грунтовка. Ее наносят на обрабатываемую поверхность. После нанесения грунтовки потребуется еще лак, который защищает готовые покрытия от негативных внешних факторов. Перед нанесением финишного лакового покрытия нужно выбрать качественный материал, у которого достаточная твердость и износостойкость.
Химическая металлизация своими руками в домашних условиях
Если вы впервые выполняете химическую металлизацию в домашних условиях, то стоит заранее изучить теоретические материалы, просмотреть видео по данной теме. Конечно, нужно подготовить оборудование и расходные материалы. В процессе химической металлизации применяются опасные химические реактивы, с которыми нужно обращаться очень аккуратно, соблюдать требования техники безопасности. Сама химическая металлизация, как уже говорилось выше, не сложный метод, и ее без труда можно провести в домашних условиях. Несмотря на все достоинства метода, не стоит забывать, что даже в домашних условиях достаточно дорого обходится химическая металлизация. Цена заводского покрытия еще выше и будет зависеть от площади покрытия поверхности.
Последовательность действий в процессе химической металлизации
Несмотря на то что данный процесс является несложным, важно выполнять все действия в строгой последовательности:
Условия безопасности
Подготовка поверхностей для химической металлизации
Перед началом процедуры металлизации нужно обязательно подготовить поверхность изделия. Изначально ее очищают, а потом избавляют от остатков жира. Чем ответственнее подойти к этим процедурам, тем прочнее и долговечнее будет будущее металлизированное покрытие. Чтобы выполнить данные процедуры, нужно правильно подобрать оборудование. Эффективно удалить ненужные слои лакокрасочного покрытия, ржавчину, а также различные загрязнения можно с помощью функционального пескоструйного аппарата.
Если случай не такой запущенный, то поверхность поможет очистить крупнозернистая наждачная бумага. Вся эта процедура совсем не сложная, и ее легко можно выполнить в домашних условиях. Главное, подойти к этому ответственно.
Обезжиривание поверхности
Выполняя химическую металлизацию, отполированное и отшлифованное изделие нужно обязательно обезжирить. По правилам делают это с помощью специального раствора. Для приготовления самого простого состава потребуется:
Для обработки старых алюминиевых изделий используют другой раствор:
В такой раствор изделие можно опустить лишь на несколько секунд (не больше 10 секунд).
Процесс металлизации
Для получения нужного внешнего вида изделия его подвергают химической металлизации, которая происходит с помощью специального оборудования и химических реагентов. Время процесса может быть различным. Оно зависит от желаемых результатов и от того, какова должна быть толщина металлического слоя. Обычно процесс продолжается 5-8 часов. Также нужно помнить, что металлизация химическая проходит при определенной температуре. Она должна поддерживаться во время всего процесса.
После того как металлизация химическая проведена, изделие достают, моют и просушивают. На поверхности нельзя оставлять химические реактивы, так как они опасны для здоровья. Для более эффективного устранения всех остатков после промывания изделие нужно прокипятить в специальном оборудовании.
Рекомендации
Для получения качественного металлического слоя на изделиях и для того, чтобы не навредить своему здоровью, нужно обязательно выполнять следующие рекомендации:
Чудеса химической металлизации — технология
Часто, беря в руки блестящий металлом предмет, удивляешься его малому весу, и понимаешь, что это пластик или дерево с металлическим покрытием. Получить зеркальное или матовое никелевое, хромовое, медное или алюминиевое покрытие на обычном черном металле или неметаллической поверхности помогает химическая металлизация. Технология, доступная не только на производстве, но и в домашних условиях.
Разнообразие процессов металлизации
Первые 6 способов обработки поверхностей выполняются по сложной технологии, требуют специального оборудования, такие покрытия наносят в производственных условиях. Последняя, химическая металлизация, оптимальна для выполнения в домашних условиях.
Преимущество
Качество пленки зависит от состава металла:
При проведении работ основное условие для получения результата — соблюдение технологии.
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.
Металлизация серебром
Выполнение химической металлизации в домашних условиях вполне возможно, но требует тщательной подготовки.
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.
Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны.
Реактивы
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.
Электрохимическая металлизация
Данная технология требует знания правил электротехнических работ, использования резиновых перчаток и соответствующей обуви во избежание ожогов и поражения током.
Оборудование
Для выполнения работ понадобится эмалированная ванна, паяльная лампа. Готовится установка для металлизации — токопроводящее основание, к которому будут крепиться обрабатываемые детали. Подводится ток.
Реагенты
Процесс проводится в растворе электролита, для подготовки поверхности необходим щелочной раствор или раствор гидроксида натрия в теплой воде. Для хромирования деталей используют 6-валентный хромовый ангидрид и 3-валентный сульфат или хлорид хрома.
Подготовка изделия
Поверхности тщательно зачищаются от жировых, масляных пятен, окрасочных слоев с помощью наждачной бумаги, очищается от пыли, затем промывается обезжиривающим составом и дистиллированной водой.
Процесс металлизации
Для получения качественного результата важно соблюдать температурный режим (80°С) и постоянную плотность тока. Изделия закрепляются на токопроводящем основании, подводится ток, опускаются в ванну с электролитом на 1 час.
Для укрепления слоя хрома предварительно возможно нанесение промежуточного слоя из другого металла — меди или никеля. Хромированное изделие для увеличения прочности слоя и долговечности можно покрыть прозрачным или тонированным лаком.
Металлизация изделий из пластмасс
Химическая металлизация пластмасс выполняется чаще всего электрохимическим способом. Способ увеличивает прочность, износостойкость, улучшают декоративные качества.
Само покрытие может быть медным, никелевым, хромовым, цинковым, оловянным.
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
Заключение
Химическая металлизация своими руками вполне возможна, но требует соблюдения мер предосторожности: использования защитных перчаток, респиратора, очков, спецодежды, а при работе электрохимическим методом — еще и знания техники безопасности при электротехнических работах. Только соблюдая технологию и технику безопасности можно получить красивое и долговечное покрытие медью, серебром, хромом или другим металлом на любых изделиях от пуговицы до автомобильных дисков.
Химическая металлизация
Кроме электрохимической гальванизации, использующей для покрытия поверхностей прохождение электрического тока, в последнее время широкое распространение получила химическая гальванизация. Технология используется во время изготовления печатных электронных плат, металлизации пластиков, керамики и иных материалов. Процесс происходит без электричества, что расширяет сферы использования.
Принципиальное описание химической металлизации
Метод основан на процессе восстановления ионов различных металлов на каталитически активных поверхностях электродов восстановителем, имеющимся в составе раствора. Химическим методом восстанавливаются ионы хрома, платины, палладия, железа, никеля, кобальта, меди, золота, серебра и прочих металлов. Помимо чистого покрытия, металлизация химическая позволяет получить сплавы металлов с неметаллами, входящими в состав восстановителей: фосфором, бором, углеродом и пр.
В качестве восстановителей применяются соли натрия, формальдегид, гипофосфит натрия и иные растворы, имеющие отрицательные потенциалы восстановления в щелочной среде. За счет этого появляется возможность осаждать ионы металлов, имеющие относительно высокие значения стандартных потенциалов. К преимуществам химической металлизации относятся следующие показатели:
Металлизация химическая дает возможность получать осадки с рядом уникальных свойств: повышенная микротвердость, магнитные характеристики и устойчивость к коррозионным процессам. Таких показателей невозможно добиться иными используемыми методами металлизации поверхностей. Недостатками считаются необходимость частой замены растворов, высокая цена растворов в руб., необходимость поддерживать высокую температуру, замедление скорости нанесения покрытий в зависимости от концентрации реактивов. Технологически химическая металлизация более сложная, чем электрическая, она требует особо точного выдерживания режимов и состоит из увеличенного количества этапов.
Используемое оборудование для химической металлизации должно обеспечивать две основные реакции: окисление и восстановление, протекающие во время переноса электронов. Во время металлизации металлических поверхностей с более положительными потенциалами по сравнению с осадком для начала процесса нужно сместить их потенциал в отрицательные поля. Эффект достигается за счет их погружения в раствор, имеющий в своем составе металлы с более отрицательными параметрами.
Подготовка поверхностей перед химической металлизацией
Для повышения качества осадков используются различные методы подготовки поверхностей.
Активация поверхностей Процесс металлизации может активно протекать только на поверхностях с каталитическими свойствами. Для этого детали подвергаются дополнительной подготовке – на них наносится связующий грунт. За счет этого поверхности приобретают каталитические свойства по отношению к реакции восстанавливаемых ионов осаждаемого материала. Химические способы активации могут применяться к любым материалам, связующий грунт наносится непосредственно перед началом технологического процесса. Самый простой способ химической активации – связующий грунт добавляется в раствор, обработка деталей производится в коллоидном растворе каталитически активного металла покрытия.
Химическая металлизация хромом Химическое хромирование позволяет добиваться равномерного и прочного покрытия деталей, хромирование широко используется в машиностроении и при изготовлении товаров широкого потребления. Стоимость хромирования не оказывает значительного влияния на общепроизводственные затраты, что позволяет выпускать конкурентную продукцию. К преимуществам химической металлизации хромом относятся следующие характеристики:
Для процесса металлизации хромом используются ванны с таким составом:
Химическое хромирование деталей из стали
Хромирование деталей из латуни, меди и других цветных металлов выполняется в ванне:
Хромирование деталей из латуни, меди и других цветных металлов
В обеих ваннах процесс металлизации протекает со скоростью 2,5 мкм/час. Ванны изготавливаются из пластика, стекла или фарфора, для удаления из воздуха вредных химических соединений используются воздуховоды пластиковые. Растворы приготовляются по такой технологии: последовательно растворяется хлористый хром, фтористый хром, лимонно-кислый натрий и самым последним гипофосфит натрия. В концентрированный раствор добавляется вода в расчетном количестве, раствор доводится до планируемой концентрации. При приготовлении второго раствора последними добавляются уксусная кислота и едкий натр.
Фтористый хром очень токсичен, при работе с ним нужно соблюдать правила техники безопасности. Подготовленная ванна может нормально работать на протяжении восьми часов, в дальнейшем металлизация химическая замедляется. Для поддержки стабильных процессов ежечасно в ванну нужно добавлять по 2,8 г на литр раствора гипофосфита и по 2,5 мл уксусной кислоты и щелочи. При своевременном корректировании концентрации раствора одна ванна может работать в течение 2–4 суток. Для улучшения качества покрытия выполняется постоянное или периодическое фильтрование.
Набор для химического хромирования
Хромирование сопровождается постоянным выделением водорода, по его интенсивности можно следить за состоянием процесса. Практически доказано, что химическое хромирование более эффективно с экономической точки зрения, если в ванне одновременно находятся детали из латуни или меди и стали. При этом более толстый осадок образуется на цветных металлах, стальные поверхности покрываются очень тонким слоем. Увеличить скорость химической металлизации можно за счет добавления в раствор солей щавелевой кислоты, в таких условиях хромирование происходит со скоростью до 7,5 мкм/час. Ион хрома во время взаимодействия со щавелевой кислотой образует активный комплексный ион, восстановление до металла которого ускоряется гипофосфитом. Ускоренная металлизация химическая производится в следующих растворах:
Растворы для ускоренного хромирования
Хромирование плотное, без пор покрытия, сцепление с основой удовлетворительное. Промышленное оборудование в последнее время использует новые составы, имеющие более низкую стоимость в руб.
Растворы для промышленного хромирования
Возможные виды брака при химической металлизации
Наиболее распространенный брак – образование раковин и отслоение. Современное оборудование при беспрекословном выполнении рекомендованных технологий минимизируется риски образования раковин. За счет этого уменьшается себестоимость производства в руб., повышается качество и пропускная способность линий, хромирование полностью отвечает запланированным техническим параметрам.
При химической металлизации деталей из стеклоэпоксидного материала могут возникать пропуски, хромирование не происходит на внутренних поверхностях высверленных отверстий. Причина – некачественная пропитка заготовок эпоксидной составляющей, отрывание частичек стекловолокна во время сверления, осколки сверления, заусеницы. Для предупреждения появления дефектов детали перед покрытием погружаются в нагретый щелочной перманганатный раствор для эффективного травления поверхностей.
Для контроля качества поверхностей применяется специальное оборудование, для особо важных деталей может использоваться электронный микроскоп. С его помощью определяется пористость осадка методом подсветки. В зависимости от фактического состояния поверхностей качество металлизации может быть отличным, удовлетворительным, плохим или очень плохим.
Что такое химическая металлизация
Содержание статьи
Сферы применения химической металлизации
Химическая металлизация выполняет две основные функции: защита поверхности от износа и декоративное оформление изделия. Эта технология широко применяется как на производстве, так и в условиях домашних мастерских. Способ пригоден для обработки любых поверхностей с жесткой структурой.
Этапы химической металлизации
Различают несколько стадий процесса декоративного хромирования:
Первый этап химической металлизации состоит в нанесении на поверхность изделия слоя особого связующего грунта. Для этого используется краскораспылитель.
Грунт наносят несколькими слоями, пока не образуется гладкая стекловидная поверхность, обладающая глянцевыми свойствами. Одна из функций грунтовки – обеспечение адгезии слоя наносимого металла, то есть его сцепления с поверхностью. Высохший грунт становится активным по отношению к слою металлизации. Это обеспечивает достаточную скорость осаждения, отличное сцепление и характерный блеск металлического покрытия.
Когда связующий грунт высыхает, при помощи установки для металлизации на поверхность наносят химические реагенты. Известно несколько методов перенесения реагентов на обрабатываемую поверхность. Все они имеют свои особенности, достоинства и недостатки. Выбор конкретного способа определяется характером поверхности изделия.
Поверхность изделия активируют посредством нанесения на нее активатора. Активатор определяют эксплуатационные свойства поверхности. Вид будущей поверхности указывается обычно на этикетке реактива (например, медь, хром, золото).
Затем изделие омывают деминерализованной или дистиллированной водой. Теперь нужно распылить реагенты – модификатор и восстановители.
Между покрытием и поверхностью изделия в ходе металлизации формируется надежная и устойчивая связь, которая способна сохраняться очень долго.
В результате химической реакции получается зеркальное металлическое покрытие. Защитить зеркальную поверхность от механического износа и потускнения позволяет нанесение специального лака. Его наносят несколькими слоями. Если в лак добавить красящий пигмент, поверхности изделия можно придать различные оттенки. Таким способом удается получить имитацию различных металлов и их сплавов (золото, бронза, медь, хром).
Удобно наносить на металлизированную поверхность защитный лак при помощи специального краскопульта. Лак должен обладать хорошей проникающей и смачивающей способностью. Отличными рабочими характеристиками обладает лак с добавками в виде светопропускающих пигментов: такой состав придает поверхности вид драгоценных металлов и редких сплавов.
Виды химической металлизации
Суть метода состоит в нанесении на поверхность очень тонкого слоя металла. Подобная обработка пригодна для металла, древесины, стекла, пластика и ряда других материалов.
Наиболее популярные виды химической металлизации:
Разновидности метода химической металлизации:
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:
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.
Оборудование и материалы для химической металлизации
Данную технологию можно использовать не только на производстве или в исследовательской лаборатории, но даже в условиях домашней мастерской. Но без применения специального оборудования удастся металлизировать только простые по форме поверхности небольшого размера.
Набор реактивов для химической металлизации включает в себя активатор и восстановитель. Понадобится также грунтовка и лак. При этом для финишной отделки поверхности нужно выбирать лакокрасочные материалы, которые обладают повышенной износостойкостью и твердостью. Не мешает также иметь под рукой специальные смывочные растворы: их применяют для удаления свежего покрытия, если оно по каким-то причинам не удовлетворяет нужным требованиям.
Реактивы, применяемые в процессе химической металлизации, не содержат в себе канцерогенов, тяжелых металлов и едких веществ, а также взрывоопасных компонентов. Отходы этой технологии без труда переводятся в совершенно безвредные соединения и утилизируются.
Самая простая установка для химической металлизации состоит из паяльной лампы и эмалированной емкости.
Алгоритм выполнения химической металлизации:
При проведении хромирования в домашних условиях важно качественно подготовить изделие, удалив все загрязнения. Между будущим металлическим слоем и основанием не должно быть никаких прослоек. В противном случае рабочие характеристики изделия будут существенно ниже, срок эксплуатации изделия уменьшится. Обезжиривать поверхность лучше всего щелочным раствором, а затем тщательно промыть чистой водой. Если на изделии есть участки, которые не нужно металлизировать, их следует обработать свинцом. Этот металл не реагирует на действие электролитического раствора.