Хроматирование и хромирование в чем разница
Разница между хроматированием и наполнением в растворе хроматов
Уважаемые господа, здравствуйте.
Извините за мой вопрос, возможно, он дилетантский, я недавно окунулась в область гальванопокрытий.
В соответствии с ГОСТ 9.306 существуют виды дополнительной обработки нхр. (наполнение в растворе хроматов) И хр. (хроматирование). Не нашла нигде подробного описания этих процессов, в чем разница (по свойствам полученного покрытия, по технологии и т.д.).
С уважением, технолог ОАО «Петрозаводскмаш»
Термин «наполнение» подразумевает наполнение (заполнение) пор в каком либо пористом покрытии. К сожалению, некоторые виды покрытий являются пористыми и по этой причине недостаточно надёжно защищают изделия от коррозии. С целью повышения защитной способности пористых покрытий производят наполнение (закупорку) пор. Наиболее часто наполняют пористые химические покрытия, такие как фосфатные, оксидные или оксидно-фосфатные.
Повышение защитной способности осуществляется за счёт:
Сущность процесса заключается в следующем: Хроматные растворы, являясь сильными окислителями, взаимодействуют с незащищённым металлом на донышке поры и пассивируют его. Образующиеся продукты взаимодействия нерастворимы и, оставаясь в порах, закупоривают их. Например,
Таким образом, образующиеся нерастворимые оксиды трёхвалентного хрома и оксиды железа пассивируют незащищённый металл на донышке пор и закупоривают их.
Наполнение пор может производиться не только путём хроматной обработки. Нередко поры оксидных покрытий наполняют маслом или специально разработанными полимерными композициями.
Пористые оксидные плёнки на алюминии часто наполняют окрашенными веществами, что позволяет не только повысить защитную способность, но и улучшить декоративные качества.
Хромирование и хроматирование это одно и то же? Чем они отличаются?
Вроде речь идёт про хром
Во всяком сходстве можно увидеть и отличия.
Ценности у людей вроде одни.
Вроде как одно и то же,но значение вещам придается индивидуальное,и абсолютно разное.
Суть такова,что внешне все мы одинаковы.А внутри мы разные.
Отличия наши в том,что нашим сходствам придаем свои ценности,вкладываем другой смысл,и тем самым сходства становятся отличиями.Так мы познаем человека.И каждый человек-новая загадка.Познавая нового человека,мы открываем,что-то новое для себя.
Вывод: все мы в одинаковой степени равны как в наших Сходствах,так и в наших Отличиях.
Древний булгарский праздник Нардуган похож манерой празднования на наши Святки (двенадцать дней от Рождества до Крещения). В Нардуган как и на Ствятки по домам ходили ряженные, пели обрядовые песни, желали всем здоровья и достатка, за это они получали угощения. В этот праздник также как и на святочные праздники присутствовали гадания.
Если дружба состоялась, то схожесть или различия не имеют значения. И потом, все друзья одинаково хороши. Дружба не знает степеней превосходства, человек вам либо друг, либо нет. Когда говорят «лучший друг», то слегка перевирают. На самом деле друг один, а остальные не друзья, а приятели.
Что такое хроматирование
Хроматирование это процесс химической пассивации металлических изделий с предварительно нанесенным на них цинковым или кадмиевым покрытием. Хроматирование цинковых и кадмиевых покрытий позволяет улучшить их декоративные и защитные свойства. Химическая пассивация позволяет значительно увеличить коррозионную стойкость оцинкованных деталей.
Процесс основан на частичном растворении цинка или кадмия при их взаимодействии в растворах хромовой кислоты или ее солей с хроматами. Получаемая в результате на поверхности изделий тонкая (до 0,5 мкм) пленка содержит хроматы цинка или кадмия, имеет радужный зеленоватый и желтый оттенок.
Подготовка деталей к хроматированию
Перед процессом хроматирования цинковые и кадмиевые покрытия на деталях осветляют в растворе азотной кислоты (20-30 г/л) либо в растворе, содержащим в своем составе хромовый ангидрид (150-200 г/л), азотную кислоту (50-70 г/л) и серную кислоту (8-10 г/л).
Варианты хроматирования
В настоящее время гальванические производства используют несколько вариантов составов реактивов для хроматирования, которые позволяют получать защитные пленки различной толщины и оттенка. В таблице представлены различные варианты работы ванн химической пассивации цинковых и кадмиевых покрытий.
Растворы хроматирования и режимы процесса
Натрий двухромовокислый, г/л
Хромовый ангидрид, г/л
Хлористый натрий, г/л
Аммоний молибденовокислый, г/л
Аммоний хлористый, г/л
По варианту А получают толстые пленки золотистого цвета. Вариант В используется для получения пленок золотисто-красного оттенка. Вариант С используется в автоматических линиях – отсутствие хроматов позволяет решить проблему экологической безопасности процесса.
Особенности процесса хроматирования и свойства покрытий
Общей проблемой хроматирования, за исключением использования растворов не содержащих хроматов (вариант С) является проблема очистки сточных вод и экологической безопасности. Кроме того, использование концентрированных растворов может привести к растворению тонких пленок цинкового или кадмиевого покрытия в углубленных местах изделий. Следует также учитывать, что при нагреве свыше 60 0 С защитные свойства хроматных пленок снижается. Общим свойством хроматных пленок является также их низкая стойкость к истиранию и средняя или низкая пластичность.
Преимущества хроматных пленок кроме очевидного увеличения защитных свойств покрытий является способность восстановления небольших повреждений покрытия со временем («самозалечивание» хроматной пленки). Для резьбовых деталей, подвергнутых хроматированию преимуществом является их легкая «свинчиваемость».
Гальванические производства предлагают услуги хроматирования с использованием специальных добавок и составов, позволяющих получить, например, пленки цвета хаки. Детали с такими покрытиями используются в военной технике. Или пленки глубокого черного цвета, которые обладают повышенной коррозионной защитой и позволяют заменять химическое оксидирование металлических поверхностей.
Контроль качества хроматных пленок
Контроль качества пассивирующей пленки на изделии проводится капельным методом. На поверхность детали наносят каплю раствора уксуснокислого свинца (50 г/л) с РН 7,7. Качественными считаются покрытия, на которых не происходит потемнение капли индикатора в течение 60 секунд на цинковых покрытиях и 10 секунд на кадмии.
Хромирование деталей
Хромирование деталей – это процесс металлизации хромом с целью придания поверхности физико-механических и химических свойств и характеристик, которые отличаются от исходного материала детали. Хромирование используется с целью повышения коррозионностойкости, эрозионностойкости, механической стойкости, декоративной отделки и прочего.
Процесс хромирования деталей
Способы нанесения слоя хрома на поверхность металлизируемой детали отличаются методами схватывания (удержания) между собой. Классифицировать их можно следующим образом:
Технология хромирования подразумевает несколько этапов:
Подготовительный этап. На этой стадии выполняются те типы работ, которые позволят слою хрома надежно закрепиться и удерживаться на поверхности длительное время. Перед хромированием изделий они подвергаются шлифовке, а при необходимости полируются. После финишной операции изделия промываются, сушатся и протираются мягким материалом. Те поверхности (отверстия, внутренние полости), которые не подлежат металлизации, подвергаются изолированию. Детали устанавливаются (вывешиваются) на приспособлении, которое предназначено для введения деталей в зону обработки. Производится обязательный процесс обезжиривания. Выполняется декапирование, позволяющее повысить способность к адгезии.
Процесс нанесения хрома на поверхность. Технология хромирования деталей, в зависимости от метода нанесения, происходит тремя видами:
Например, во время электролитического метода изделия помещаются в ванну с раствором-электролитом. Рабочая температура электролита зависит от его состава. Заданная температура должна сохраняться на протяжении всего процесса, что гарантирует однородную структуру наносимого слоя и равномерную толщину.
Металлизируемые изделия выполняют роль анода. Продолжительность процесса хромирования напрямую зависит от требуемой толщины покрытия.
Декоративное хромирование детали
После нанесения хрома изделия подвергаются сушке. Если сушку проводить в сушильном шкафу, то ее продолжительность составит 5-10 минут при температуре 85°С-100°С. Если сушку проводить методом обдува сжатым воздухом, то ее продолжительность составит 0,5-3 минут при температуре 18°С-25°С.
Для повышения прочности и твердости покрытого слоя он подвергается термической обработке. Продолжительность выдерживания в печи составляет несколько часов при температуре порядка 200°С.
Толщина покрытия, нанесенного на сталь колеблется от 0,003 мм до 0,025 мм. Если использовать изменение полярности тока (реверс), то толщину хромирования доводят до 0,03 мм.
Виды хромирования
Согласно классификации процесс металлизации, происходящий за счет механического сцепления, относится к первой группе, а за счет атомарных механических связей – ко второй группе. Вторая группа делится на две подгруппы:
2а — приграничная диффузия;
2б – полная диффузия.
В группу 1 входят следующие методы хромирования:
Результат хромирования детали
К группе 2 относятся:
Твердое хромирование
Твердое хромирование нашло широкое применение при изготовлении деталей, подвергающихся высокому износу, активной коррозии в агрессивных средах, при восстановлении металлических деталей, для увеличения срока эксплуатации инструментов (режущего, измерительного), а также для декоративной отделки изделий изготовленных из неметаллических материалов.
Твердое хромирование проводят следующими методами:
Термохимическим методом хромирование производят в карбюризаторе, состоящем из измельченного хрома и каолина в пропорции 55-45%. Для предотвращения окисления хрома при высоких температурах через ящики с деталями и карбюризатором продувают водород. Продолжительность хромирования составляет три часа. За это время толщина слоя достигает при температуре 1300°С 0,15 мм, а при температуре 1400°С 0,8 мм.
Хромирование электролизом
Хромирование электролизом заключается в легком выведении водорода по сравнению с хромом из электролита. Электролитом выступает хромовая кислота. Ванны оборудуются свинцовыми нерастворимыми анодами.
Широкое использование получил сульфатный электролит на основе хромового ангидрида с серной кислотой CrO3:H2SO4.
Концентрация раствора подбирается исходя из характера покрытия и сложности формы детали.
При невысокой температуре металлизации (не выше 35°С) хромированная поверхность имеет серый матовый оттенок. Интенсивность и плотность тока не влияет на процесс. При повышении температуры до 65°С и плотности тока поверхность получается блестящей. Дальнейшее повышение температуры и плотности тока (до 30 А/дм2) хром имеет молочный оттенок.
Также качество покрытой поверхности зависит от концентрации электролита. Хромированное покрытие, полученное при использовании концентрации до 150 г/л отличается высокой твердостью и износостойкостью. Высококонцентрированные электролиты, до 450 г/л используются для декоративных покрытий.
Гальваническое хромирование
Гальваническое хромирование — наиболее распространенный современный способ хромирования. Осуществляется двумя способами: в среде электролита и диффузионным. Электролитический способ аналогичен хромированию электролизом, они отличаются лишь режимами проведения процесса.
Диффузионный способ — это процесс насыщения поверхности при определенных условиях из нанесенных реагентов. Отделанные детали обладают: прочностью и твердостью, вязкостью и упругостью, износо-, жаро-, коррозионностойкостью.
Оборудование для хромирования
Рынок предлагает разнообразное оборудование для нанесения хромового слоя как отечественного производства, так и зарубежного. Частное зарубежное предпринимательство подвигло разработчиков на создание компактных установок, которые легко разместить в гараже или маленькой мастерской.
Непрофессиональное оборудование только имитирует качественное хромирование, качество при этом не столь хорошее. Работы проводятся в следующей последовательности:
очищение от старого покрытия;
шлифовка;
обезжиривание;
нанесение грунтовки;
нанесение хрома распылением;
сушка;
защита лаком от повреждений.
Широко на производстве используется электролитическое (гальваническое) хромирование. Для этого используются специальные ванны, электроустановки, система вентиляции, моющие и сушильные установки. При горячем способе нанесения хрома используются печи и вакуумные установки.
Но независимо от типа используемого оборудования во время процесса хромирования происходят физические и химические реакции, которые сопровождаются выделением продуктов распада.
Сфера применения технологии
Декоративное хромирование деталей позволяет повысить визуальные характеристики изделий как из металлов, так и из различного вида пластмасс, стекла и прочих материалов. Для быта хром используется для покрытий:
Хромирование деталей автомобилей
Сантехническое оборудование обязательно хромируется для защиты от водного окисления (коррозии), будь то недорогой силумин или дорогая латунь с бронзой.
Промышленность использует хромирование для повышения стойкости деталей, работающих в условиях большого трения:
Также хромирование используется при изготовлении инструмента и оснастки:
Технология хромирования позволяет продлить жизнедеятельность элементов механизма или придать изделиям притягательный вид.
Электрохимическое хромирование. Блестящее, твердое хромирование
Предприятие оказывает услуги по хромированию деталей из любых марок сталей, алюминиевых сплавов и титана. Возможно хромирование деталей длиной до 1000 мм. и массой до 50 кг.
Хромирование в теории и на практике
Хромирование занимает особое место среди гальванических покрытий и находит применение во многих областях. К достоинствам хромирования относят высокую твердость покрытия (в среднем выше чем у закаленной стали), стойкость хромированных деталей к коррозии и воздействию агрессивной среды, жаростойкость, а также красивый внешний вид.
Хромированная деталь автомобиля
В зависимости от назначения хромовые покрытия подразделяют на декоративные и функциональные. Декоративные покрытия наносят в виде тонкого (менее 1 мкм) слоя на подслой меди или никеля. Обработанные таким образом изделия кроме привлекательного внешнего вида (блестящий светлый металлик) приобретают стойкость к коррозии. Функциональные покрытия наносят непосредственно на металл, толщина таких покрытий может достигать нескольких миллиметров. Практическое применение функционального хромирования – покрытие инструмента, шаблонов, пресс-форм, ремонт изношенных деталей, снижение трения сопряженных деталей и т. д. Хром устойчив во влажной атмосфере, в сероводороде, растворах щелочей, азотной кислоты и органических кислот. В атмосфере из-за сильно выраженной способности к пассивации хром длительное время сохраняет цвет и блеск. Существуют черные хромовые покрытия, которые, в основном, применяются для придания изделиям защитно-декоративных свойств.
Особенности процесса хромирования
Процесс хромирования имеет ряд отличительных особенностей:
Подробнее с информацией по подготовке поверхности изделия к гальванической обработке, шероховатости поверхности и классам чистоты можно ознакомиться в статье.
Отдельные участки изделия, хромирование которых не требуется изолируют с помощью цапон лака (раствор целлулоида в ацетоне). Лак наносят кистью в несколько слоев, каждый слой перед нанесением последующего сушат. После нанесения покрытия слой изоляции удаляется механически.
Состав электролитов и режимы хромирования
Состав электролита и режим работы
Электролит А
Электролит В
Электролит С
Хромовый ангидрид, г/л
Температура хромирования, 0 С
Катодная плотность тока, а/дм 2
Как видно из таблицы, электролит для хромирования представляет собой смесь из хромового ангидрида и серной кислоты. Содержание серной кислоты составляет примерно 1% от содержания ангидрида.
Приготовление и корректировка электролита
Для приготовления электролита используется дистиллированная вода. Состав готовится непосредственно в ванне хромирования – рассчитанное количество хромового ангидрида растворяют, после чего производится замер количества серной кислоты, попавшей в раствор (хромовый ангидрид имеет незначительные примеси серной кислоты). По результатам анализа в раствор добавляют недостающее количество серной кислоты, раствор тщательно перемешивают. Перед тем как приступить к процессу хромирования электролит проходит проработку током при использовании свинцовых анодов и стальных катодов. Температура процесса подготовки 45-60 0 С, плотность тока такая же, как при хромировании. Подготовка проводится с целью накопления в гальванической ванне 2-3% трехвалентного хрома, что требует от 2-х до 6-ти часов. Содержание трехвалентного хрома не должно превышать указанной величины, так как в обратном случае качество покрытия снижается. Анализ состава электролита проводят обычно не реже одного раза в неделю. При необходимости производится его корректировка. Содержание хромового ангидрида в электролите проверяется каждую смену. Замер удельного веса электролита производят с помощью ареометра, затем, по специальной таблице определяют содержание ангидрида.
Рассмотрим подробнее виды покрытия хромом.
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.
 |  |  |
Твердое хромирование
Основная сфера применения твердого хромирования — это изготовление инструмента или деталей, подверженных в процессе эксплуатации интенсивным механическим воздействиям. Применение твердого хромирования значительно увеличивает твердость, износостойкость и срок службы инструмента и деталей, работающих на износ. Одним из требований к твердому хромированию является обязательное условие – стальная основа при нанесении таких покрытий должна быть твердой и закаленной.
Хромированный инструмент
Приведем рекомендуемые толщины твердого хромового покрытия для различных типов изделий: режущий инструмент – 5-8 мк, матрицы и пуансоны прессового оборудования – 50-100 мк, пресс-формы для пластмассы – 10-20 мк, ремонтное хромирование автозапчастей – до 200 мк.
Мерное хромирование
Осаждение хрома на поверхности изделия происходит с небольшой скоростью. Благодаря этому есть возможность выдерживать точные значения толщины слоя. Точность может быть доведена до 1 мк. Вышеперечисленное делает возможность доводить рабочие части измерительного инструмента до необходимых значений нанесением хрома без дальнейшей обработки. Толщина покрытия при мерном хромировании обычно составляет 25 мк, при износе инструмента в процессе эксплуатации до 1-2 мк толщины слоя, оставшийся хром с поверхности снимают, инструмент заново подвергают хромированию.
Процесс проводится следующим образом – детали на подвесках помещают в доведенный до нужной температуры электролит и прогревают без подключения тока в течении 1-2 минут, затем подключается обратный ток той же плотности, как и прямой на 30 секунд, затем начинают прямой процесс хромирования. Длительность хромирования определяется опытным путем.
На рабочих участках инструмента, по окончанию хромирования не допускается наличие даже небольших наростов хрома и непокрытых участков.
Мерное хромирование применяется при изготовлении шаблонов, калибров и другого претензионного измерительного инструмента.
Пористое хромирование
Пористое хромирование применяют к деталям, работающим в сопряжениях, поверхность детали после нанесения такого покрытия значительно лучше обычной удерживает смазочный материал. Обычно этому виду обработки подвергают одну из трущихся деталей, при этом значительно возрастают антифрикционные свойства, улучшается приработка деталей. Различают два вида пористости – канальчатую и точечную. Получают пористую хромовую поверхность путем применения обратного тока (анодированное покрытие), обычно непосредственно в той же ванне, в которой проходило хромирование. Используется электролит стандартного состава.
Холодное хромирование
Черное хромирование
Черный хром используется исключительно в декоративных целях. Для получения черное цвета деталь, ранее прошедшую стандартное хромирование помещают в состав, содержащий кроме 250г/л хромового ангидрида уксусную кислоту в количестве 6-6,5 г/л. Процесс проводится при катодной плотности тока 25 а/дм 2 (t= 18-25 0 С) или при плотности тока 100 а/дм 2 (t=50 0 С) в течении 4-6 минут.
Молочное хромирование
Комбинированное хромирование
При комбинированном хромировании покрытие обладает свойствами молочного хрома – покрытие с высокими антикоррозионными свойствами и блестящего хрома – минимальная пористость. Проводится комбинированное хромирование в двух ваннах, в первой по режиму молочного хромирования (Т=70 0 С, плотность тока 30 а/дм 2 ) и во второй ванне, в которую изделия помещаются без промывки, по режиму блестящего хромирования (Т=50 0 С, катодная плотность тока 40-50 а/дм 2 ). При комбинированном хромировании толщина слоя молочного хрома 15-20 мк, блестящего – 35 мк.
Хромирование алюминия
Хромирование алюминия и его сплавов применяется для повышения износостойкости деталей и придания им защитно-декоративных свойств. Процесс хромирования алюминия проводится в обычном электролите по режиму блестящего хромирования. Основной задачей для получения качественного покрытия на алюминии является комплекс подготовительных операций по удалению окисных пленок и повышению прочности сцепления покрытия с основным металлом. Осаждать хром можно непосредственно на поверхности алюминиевой детали или на предварительно нанесенном никелевом подслое. Толщина покрытий может варьироваться в широких пределах – от 0,5 до 80 мк.
Химическое хромирование
Химическое хромирование представляет интерес прежде всего тем, что в отличии от электролитического метода химическим путем несложно получить равномерный слой хрома даже на деталях сложной конфигурации. Поверхность изделия перед химическим нанесением хрома обрабатывается аналогично, как и при гальваническим. В результате получается пластичное, обладающее высокими адгезионными свойствами покрытие светло-серого цвета. Декоративные свойства химического покрытия низкие, получить блестящую поверхность можно только после механической полировки детали.
Финишная обработка изделий
Обработку изделий после покрытия хромом проводят следующим образом: по окончании процесса изделия извлекают из ванны хромирования и промывают в холодной, а затем в горячей воде. Нормализацию проводят в 3% растворе соды, затем опять промывают и сушат. Детали, предназначенные для работы под воздействием больших нагрузок или в агрессивной среде, дополнительно прогревают в течение 1,5 – 2 часов при температуре 150-200 0 С для удаления водорода, что способствует повышению прочности хромового покрытия и увеличивают прочность сцепления хрома с основным металлом. Изделия, покрытые хромом с декоративными целями нагреву не подлежат.
В случае необходимости изделия проходят дополнительную механическую обработку – полирование.
Удаление некачественного покрытия
Удалить некачественный хром можно двумя способами. Первый – химическое растворение, проводится в 50% растворе серной кислоты. Изделия помещают в емкость с серной кислотой и выдерживают до полного растворения покрытия. Второй – способ анодного растворения, проводится в гальванической ванне. Изделия, погружаются в ванну с 20%-ным раствором едкого натра и подключаются в качестве анода, в качестве катода используются стальные листы или детали. Процесс проходит при температуре 70-80 0 С и анодной плотности тока 20-25 а/дм 2 до полного растворения хрома. Перед повторным хромированием, изделия прогревают в течение 1,5 часов при температуре 150-200 0 С для удаления водорода.
Основные проблемы при хромировании и методы их решения
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.
Решение: корректировать соотношение плотности тока и температуры, увеличить расстояние между анодами и катодами, очистить аноды, контролировать прогрев деталей перед погружением в ванну хромирования.
Решение: добавить в раствор серной кислоты.
Решение: кроме прогрева электролита и добавления серной кислоты следует проработать электролит током.
Решение: откорректировать температурный режим хромирования, улучшить подготовку поверхности изделия.
Решение: фильтрация электролита и контроль качества подготовки деталей.
Контроль качества хромовых покрытий
Для определения толщины слоя хромового покрытия используют стандартные химические или физические методы контроля. Качество покрытия оценивают прежде всего визуально – покрытие должно быть ровным и гладким, без наростов и прогара.
Данная обзорная статья предназначена для ознакомления заказчика с процессом хромирования и помощи в принятии решения о нанесении на свои изделия того или иного типа покрытия. Администрация благодарит технолога участка гальваники Скворцова С. И. за предоставленные знания.