Никелирование. Технологии Хромирование

Хромирование — электролитическое покрытие хромом, несмотря на вредность производства, оно является одним из самых распространённых видов покрытий. При покрытии любой детали мотоцикла или автомобиля, она становится намного привлекательнее на вид и богаче. И любой чоппер, классический или ретроавтомобиль, после покрытия хромом его деталей, буквально преображаются и притягивают взгляд. В этой статье мы рассмотрим возможно ли хромирование, меднение или никелирование в домашних условиях, какие бывают виды покрытий хромом и чем они отличаются, рассмотрим как химическое так и гальваническое покрытие хромом (а так же современным методом распыления), покрытие деталей никелем и медью, а так же составы различных электролитов и особенности работ.

Многим известно, что хромовое покрытие имеет не только декоративную функцию, но и множество других полезных свойств. Это и стойкость к коррозии, как при нормальной, так и при повышенной температуре, высокая твёрдость с малым коэффициентом трения, стойкость к механическому износу, ну и высокий коэффициент отражения света, что очень полезно при покрытии например отражателей фар.

Вообще покрытие хромом можно разделить на две группы: 1 — декоративное и 2 — функциональное хромирование.

Декоративное покрытие хромом имеет большое применение в мотоциклетной и автомобильной промышленности, да и в многих других областях техники, в которых предъявляются высокие требования как к эстетическому внешнему виду изделий, так и к коррозионной стойкости. Декоративное покрытие наносят в виде очень тонких слоёв (менее 1 мкм) на промежуточные слои, но об.том ниже.

Функциональное покрытие хромом применяют в основном для покрытия инструментов (чаще измерительных), шаблонов, различных форм для отливки деталей под давлением, ну и для покрытия других деталей, которые подвержены механическому износу.

Так же очень полезно функциональное покрытие хромом при восстановлении первоначального размера изношенных деталей и машин. Функциональные покрытия могут наноситься прямо на стальную, или иную подложку. И толщина функциональных покрытий может достигать нескольких миллиметров (особенно при восстановлении изношенных деталей).

Хром имеет свойство покрываться прозрачной и плотной плёнкой (пассивная плёнка), которая увеличивает стойкость к коррозии и препятствует потемнению блестящих декоративных покрытий. Но следует учесть, что сам хром не способен создать хорошую антикоррозионную защиту. И именно поэтому, перед нанесением хрома важно покрыть деталь промежуточными слоями, такими как никель, а ещё лучше медь, потом никель.

Чтобы наносить на поверхность деталей слои меди, никеля и хрома, существуют несколько способов. Первый — это гальваническое нанесение покрытий, второй — химическое нанесение покрытий, и третий способ, который появился не так давно — это нанесение покрытий с помощью распыления. Каждый из этих способов мы рассмотрим ниже, и какой из них предпочтительней, каждый мастер решает сам, исходя из условий и возможностей.

Гальваническое нанесение покрытий.

Гальванический способ нанесения различных покрытий, не смотря на самые большие затраты производства и вредность, имеет главное преимущество перед остальными способами — это возможность нанесения прочной плёнки большой толщины, а значит позволяет восстановить практически любую изношенную деталь.

Причём восстановленная деталь будет износоустойчивее новой, и ресурс её увеличится. Это очень важное свойство полезно например при восстановлении редких антикварных мотоциклов или автомобилей, для которых купить новую деталь, взамен изношенной, не так то просто.

При гальваническом способе нанесения металлических покрытий, требуется изготовить специальные гальванические ванны, в которых растворяют специальные вещества по определённым рецептам (о которых ниже). И количество веществ в этих рецептах, соответствует содержанию их в одном литре приготовленного раствора.

Ещё для электролитического нанесения металлов на детали, потребуется мощный источник постоянного тока, который будет способен при низком напряжении (от 2 до 12 вольт) выдать достаточно большую силу тока — более ста ампер. Но для покрытий небольших деталей (мелочёвки) достаточно не сильно мощного источника питания, подойдёт даже аккумуляторная батарея. Всё зависит от размера детали и чем она меньше, тем меньший потребуется ток (то же самое и с размером ванны, но об этом ниже).

Так же потребуется реостат, для регулировки электрического тока в анодной цепи (анодная цепь подключена к плюсу источника тока). В эту же электрическую цепь следует последовательно подключить амперметр, для контроля силы тока. К тому же потребуется ещё и контроль нужной кислотности электролита, которая определяется измерением концентрации ионов водорода (показатель рН).

Определяется этот показатель с помощью электронного прибора «рН — метра» , у которого показатель рН показывается на шкале, а у более современных приборов на дисплее. У кого нет такого прибора, то можно поискать в продеже специальную индикаторную бумагу, которая погружается в раствор электролита, и изменением своего цвета показывает значение рН.

Для выделения металлических покрытий используются специальные ванны, или сосуды (зависит от формы и габаритов деталей). Мелкие детали можно покрывать металлами в фарфоровых или стеклянных банках (мисках). Для покрытия более крупных деталей, используют специальные ванны, чаще изготовленные из стального листа, которые облицованы различными материалами. Материал облицовки ванн зависит от состава электролита и требуемых рабочих температур. Но чаще всего используют листовую резину.

Детали перед покрытием следует отшлифовать и отполировать до зеркального блеска, иначе любая царапина будет видна после нанесения меди, никеля, хрома. Ржавчина тоже удаляется с деталей, и это можно сделать как механически (стальными щётками), так и химическим способом.

Далее детали обезжириваются химическим или электролитическим способом и тщательно промываются проточной водой. И только после этого детали подвешиваются в ванне, то есть подключаются к отрицательному полюсу (минусу источника питания) и являются катодом. Чаще всего детали подвешиваются на медной проволоке, или на специальных подвесах, предназначенных для нескольких деталей.

К положительному полюсу (плюсу) подключается анод в форме пластины, и подвешивается на проволоке в ванне. Пластина в большинстве случаев изготовлена из того же металла, которым нужно покрыть деталь. Но в редких случаях, когда деталь нужно покрыть каким нибудь редким металлом, используют нерастворимые аноды из платины, нержавейки и даже графита. Периодически следует извлекать аноды из ванны и чистить их щёткой в струе воды, от осаждённых на них осадков.

Меры безопасности.

При работе с гальваническими ваннами следует соблюдать ряд условий, что бы потом не ходить с угробленным здоровьем. Для гальваники следует использовать отдельное помещение, иначе в вашей мастерской инструменты будут довольно быстро покрываться ржавчиной.

И первое, что нужно будет сделать в этом помещении, причём прямо над гальванической ванной — это принудительная вытяжка. Вытяжка 0 это первое и важное условие, на что следует потратиться. Следует так же учесть, что во многих странах, после вытяжки должны стоять специальные фильтры, иначе такому производству просто не дадут работать.

Вытяжная вентиляция просто необходима и должна быть установлена прямо над ванной, так как даже ванны, которые не находятся под током, но при рабочей температуре, выделяют вредные для человеческого организма пары.

Ещё следует иметь в виду, что большинство электролитов состоят из сильно едких веществ (щёлочь, кислота), поэтому обязательно следует работать в резиновых перчатках, резиновом фартуке, а если в цехе имеются несколько больших ванн, то не помешают и резиновые сапоги. А при переливании электролитов, или его фильтрации, приготовлении и т.п., следует одеть защитную маску для лица.

Следует помнить, что некоторые вещества для ванн являются опасными ядами (соединения ртути, цианиды, сурьма, мышьяк). Поэтому работать с ними нужно очень осторожно и хранить такие вещества следует в отдельном месте (лучше в сейфе). А вообще для открытия производства во многих странах, и работы с такими веществами, нужны квалифицированные лица, которые имеют разрешение на работу с ядами.

Если некоторых останавливает то, что написано выше, тогда следует выбрать другие способы хромирования, то есть пропустить несколько абзатцев, и спустившись ниже почитать о них. Если же вам нужно использовать именно гальванический способ, позволяющий получить наиболее толстые и стойкие покрытия — так называемый настоящий хром (или восстановить размер изношенной детали), тогда читаем дальше.

Меднение гальваническим способом.

Состав под номером 1 в таблице, рекомендуется перемешивать, и предназначен он для матового меднения (выход по току составляет 95 — 98 процентов).
Раствор под номером 2 лучше подходит для блестящего меднения, и перемешивать его при процессе не нужно.
Раствор электролита под номером 3 больше подходит для быстрого меднения, но его рекомендуется перемешивать.
Ну и раствор под номером 4 служит для получения блестящих и гладких покрытий, потому что содержит блескообразующую и выравнивающую добавку. К тому же покрытая в этом электролите медь, обладает хорошей пластичностью и низкими внутренними напряжениями.

Только следует учесть, что при приготовлении электролита под номером 4, требуется химическая чистота всех компонентов состава, и наличие хлористого натрия, который добавляется в дистиллированную воду, на основе которой готовится электролит. А если постоянно перемешивать состав, то плотность тока в таком электролите можно увеличить до трёх или четырёх ампер на квадратный дециметр объёма состава.

Для непосредственного покрытия стали (и цинка) применяются цианидные составы, которые несмотря на токсичность широко применяются. Тем более медь осаждается при их использовании очень быстро (да и в растворах с большой концентрацией меди допускается большая плотность тока).

Для покрытия стали и цинковых сплавов медью, широко применяется достаточно простой состав электролита, состоящий всего из двух компонентов: цианистый натрий свободный 10 — 20 (грамм на литр), и цианистая медь (цианистая соль) — 40 — 50 г.л. Рабочая температура раствора 15 — 25 градусов, а плотность тока равна примерно 0,5 — 1 ампер на квадратный дециметр; выход по току 50 — 70%.

Другие цианистые электролиты отличаются лишь различными добавками, которые немного ускоряют процесс осаждения меди, или улучшают внешний вид покрытий. Например если добавить 50- 70 грамм на литр калия-натрия виннокислого (сегнетова соль), то в процессе покрытия будет растворяться пассивная плёнка на анодах.

Если есть желание наиболее полно заменить токсичные и вредные цианистые растворы, то можно использовать электролит на основе железистосинеродистого калия и сегнетовой соли. Точный состав электролита следующий: медь 20-25 грамм на литр, железистосинеродистый калий 180 -220 г.л., сегнетова соль 90-110 г.л., едкое кали 8-10. При этом рабочая температура раствора должна быть в пределах 50-60-ти градусов, плотность тока1,5 — 2 ампера на квадратный дециметр, выход по току 50 — 60 %.

Вместо цианистых электролитов ещё можно использовать электролит, состоящий из ортофосфорной кислоты, с концентрацией 250 — 300 грамм на литр. Анодная обработка производится при комнатной температуре и при плотности тока от 2 до 4 ампер на дм², со средней выдержкой минут 10.

После этого детали промывают в воде и вывешивают под током в любой из сернокислых медных электролитов, и затем наращивают заданную толщину слоя меди. Для кого всё это сложновато, то можно покрыть деталь медью более простым способом, описанным .

Никелирование.

Как я уже писал выше, перед хромированием, нужно нанести на деталь слой меди, потом никеля и только затем хрома. Поэтому никелирование стоит описать тоже подробно, как меднение и хромирование. К тому же никелирование самый популярный гальванический процесс.

И никелированные детали на кастомах и хотродах служат своеобразным модным стилевым решением. Ведь никелированные детали имеют привлекательный внешний вид, достаточно высокую коррозионную стойкость и неплохие механические свойства.

Но следует учесть, что никель, который наносится непосредственно на голую сталь, является катодным покрытием, и значит защищает её от коррозии только механически. И пористость никелевого покрытия способствует образованию коррозионных пар, в которых сталь является растворимым электродом.

От этого под покрытием возникает коррозия, которая разрушает стальную основу и способствует отслаиванию никелевой плёнки. Чтобы исключить описанные выше неприятности, сталь нужно сначала или покрыть медью, или покрывать голую сталь плотным и толстым слоем никеля (и без пор).

Никель так же как и хром, из-за высоких механических свойств применяется для восстановления изношенных деталей двигателей и других агрегатов машин и механизмов. К тому же в химической промышленности толстым слоем никеля покрывают детали, которые подвержены воздействию на них крепких щелочей (например корпуса щелочных аккумуляторов).

Стоимость реагентов вместе с пистолетом примерно 380 — 400 евро. А портативная установка для напыления, может стоить примерно 1700 евро. Но профессиональные установки (с большими объёмами) могут стоить примерно 4000 евро, а некоторые ещё дороже (например установка Devil стоит 5000 евро — показана на фото слева).

К тому же профессиональные установки могут оснащаться двойным пистолетом (385 евро) как на фото, который более экономичен.

Вообще подробно описать такие установки в пределах одной статьи нереально, и заинтересованные люди могут зайти на специальные сайты продажники такого оборудования и подробно ознакомиться с многими моделями и их ценами. К тому же технический процесс с каждым днём развивается, и с каждым месяцем появляется что-то новенькое и более совершенное.

Вот вроде бы и всё. Надеюсь данная статья будет кому то полезна, и каждый выберет для себя метод хромирования деталей, наиболее подходящий для своих возможностей и своей мастерской, удачи всем.

Никелированные покрытия обладают рядом ценных свойств: они хорошо полируются, приобретая красивый долго сохраняющейся зеркальный блеск, отличаются стойкостью и хорошо предохраняют металл от коррозии.

Цвет никелевых покрытий серебристо-белый с желтоватым оттенком; они легко полируются, но со временем тускнеют. Покрытия характеризуются мелкокристаллической структурой, хорошим сцеплением со стальной и медной основой и способностью пассивироваться на воздухе.

Никелирование широко применяют в качестве декоративного покрытия деталей светильников, предназначенных для освещения общественных и жилых помещений.

Для покрытия стальных изделий никелирование часто производят по промежуточному подслою из меди. Иногда применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. В отдельных случаях на слой никеля наносят тонкий слой хрома, при этом образуется покрытие никель-хром. На детали из меди и сплавов на ее основе никель наносят без промежуточного подслоя. Суммарная толщина двух и трехслойных покрытий регламентирована нормалями машиностроения, обычно она составляет 25–30 мкм.

На деталях, предназначенных для работы в условиях влажного тропического климата, толщина покрытия должна составлять не менее 45 мкм. При этом регламентируемая толщина слоя никеля не менее 12–25 мкм.

Для получения блестящих покрытий никелированные детали полируют. В последнее время широко применяют блестящее никелирование, при котором исключается трудоемкая операция механического полирования. Блестящее никелирование достигается при введении в электролит блескообразователей. Однако декоративные качества поверхностей, полированных механическим путем, выше, чем поверхностей, полученных способом блестящего никелирования.

Осаждение никеля происходит при значительной катодной поляризации, которая зависит от температуры электролита, его концентрации, состава и некоторых других факторов.

Электролиты для никелирования относительно просты по своему составу. В настоящее время применяют сульфатные, борфтористоводородные и сульфамитные электролиты. На светотехнических заводах используют исключительно сульфатные электролиты, которые позволяют работать с высокими плотностями тока и получать при этом покрытия высокого качества. В состав этих электролитов входят соли, содержащие никель, буферные соединения, стабилизаторы и соли, способствующие растворению анодов.

Достоинствами этих электролитов являются недефицитность компонентов, высокая устойчивость и невысокая агрессивности. Электролиты допускают в своем составе высокую концентрацию соли никеля, что позволяет увеличивать катодную плотность тока и, следовательно, повышать производительность процесса.

Сульфатные электролиты обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью.

Широкое применение получил электролит следующего состава, г/л:

NiSO4·7H2O240–250

*Или NiCl2·6H2O – 45 г/л.

Никелирование проводят при температуре 60°C, pH=5,6÷6,2 и катодной плотности тока 3–4 A/дм2.

В зависимости от состава ванны и режима ее работы можно получить покрытия, обладающие различной степенью блескости. Для этих целей разработано несколько электролитов, составы которых приведены ниже, г/л:

для матового покрытия:

NiSO4·7H2O180–200

Na2SO4·10H2O80–100

Никелируют при температуре 25–30°C, на катодной плотности тока 0,5–1,0 A/дм2 и pH=5,0÷5,5;

для полублестящего покрытия:

Сернокислый никель NiSO4·7H2O200–300

Кислота борная H3BO330

2,6–2,7-Дисульфонафталиновая кислота5

Фтористый натрий NaF5

Хлористый натрий NaCl7–10

Никелирование ведут при температуре 20–35°C, катодной плотности тока 1–2 A/дм2 и pH=5,5÷5,8;

для блестящего покрытия:

Никель сернокислый (гидрат) 260–300

Никель хлористый (гидрат) 40–60

Борная кислота30–35

Сахарин0,8–1,5

1,4–бутиндиол (в пересчете на 100%) 0,12–0,15

Фталимид0,08–0,1

Рабочая температура никелирования 50–60°C, pH электролита 3,5–5, плотность катодного тока при интенсивном перемешивании и непрерывной фильтрации 2–12 A/дм2, плотность анодного тока 1–2 A/дм2.

Особенностью никелирования является узкий диапазон кислотности электролита, плотности тока и температуры.

Для поддержания состава электролита в требуемых пределах в него вводят буферные соединения, в качестве которых чаще всего используют борную кислоту или смесь борной кислоты с фтористым натрием. В некоторых электролитах в качестве буферных соединений используют лимонную, винную, уксусную кислоту или их щелочные соли.

Особенностью никелевых покрытий является их пористость. В отдельных случаях на поверхности могут появляться точечные пятна, так называемый "питтинг".

Для предотвращения питтинга применяют интенсивное воздушное перемешивание ванн и встряхивание подвесок с укрепленными на них деталями. Уменьшению питтинга способствует введение в электролит понизителей поверхностного натяжения или смачивающих веществ, в качестве которых применяют лаурилсульфат натрия, алкилсульфат натрия и другие сульфаты.

Отечественная промышленность выпускает хорошее антипиттинговое моющее средство "Прогресс", которое добавляют в ванну в количестве 0,5 мг/л.

Никелирование очень чувствительно к посторонним примесям, которые попадают в раствор с поверхности деталей или за счет анодного растворения. При никелировании стальных де-

талей раствор засоряется примесями железа, а при покрытии сплавов на основе меди – ее примесями. Удаление примесей осуществляют путем подщелачивания раствора карбонатом или гидроокисью никеля.

Органические загрязняющие вещества, способствующие питтингу, удаляют при кипячении раствора. Иногда применяют тонирование никелированных деталей. При этом получают цветные поверхности, обладающие металлическим блеском.

Тонирование осуществляют химическим или электрохимическим способом. Сущность его заключается в образовании на поверхности никелиевого покрытия тонкой пленки, в которой происходит интерференция света. Такие пленки получают путем нанесения на никелированные поверхности органических покрытий толщиной несколько микрометров, для чего детали обрабатывают в специальных растворах.

Хорошими декоративными качествами обладают черные никелевые покрытия. Эти покрытия получают в электролитах, в которые дополнительно к сульфатам никеля добавляют сульфаты цинка.

Состав электролита для черного никелирования следующий, г/л:

Сульфат никеля40–50

Сульфат цинка20–30

Роданистый калий25–32

Сернокислый аммоний12–15

Никелирование ведут при температуре 18–35°C, катодной плотности тока 0,1 A/дм2 и pH=5,0÷5,5.

2. ХРОМИРОВАНИЕ

Хромовые покрытия обладают высокими твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойки к действию ртути, прочно сцепляются с основным металлом, а также химически и нагревостойки.

При изготовлении светильников хромирование применяют для получения защитно-декоративных покрытий, а также в качестве отражающих покрытий при изготовлении зеркальных отражателей.

Хромирование производят по предварительно нанесенному подслою медь-никель или никель-медь-никель. Толщина слоя хрома при таком покрытии обычно не превышает 1 мкм. При изготовлении отражателей хромирование в настоящее время вытесняется другими способами покрытия, однако на некоторых заводах он еще применяется для изготовления отражателей зеркальных светильников.

Хром обладает хорошим сцеплением с никелем, медью, латунью и другими материалами, на которые выполняют осаждение, однако при осаждении других металлов на хромовое покрытие всегда наблюдается плохое сцепление.

Положительным свойством покрытий из хрома является то, что детали получаются блестящими непосредственно в гальванических ваннах, для этого не требуется их полировать механическим путем. Наряду с этим хромирование отличается от других гальванических процессов более жесткими требованиями к режиму работы ванн. Незначительные отклонения от требуемой плотности тока, температуры электролита и других параметров неизбежно приводят к ухудшению покрытий и массовому браку.

Рассеивающая способность хромовых электролитов невысокая, что приводит к плохому покрытию внутренних поверхностей и углублений деталей. Для повышения равномерности покрытий применяют специальные подвески и дополнительные экраны.

Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты.

Промышленное применение нашли три типа электролитов: разбавленные, универсальные и концентрированные (табл.1). Для получения декоративных покрытий и для получения отражателей используют концентрированный электролит. При хромировании применяют нерастворимые свинцовые аноды.

Таблица 1 – Составы электролитов для хромирования

В процессе работы концентрация хромового ангидрида в ваннах снижается, поэтому для восстановления ванн проводят ежесуточную корректировку путем добавления в них свежего хромового ангидрида.

Разработано несколько рецептур саморегулирующихся электролитов, в которых автоматически сохраняется соотношение концентрации

Состав такого электролита следующий, г/л:

Хромирование производят при катодной плотности тока 50–80 А/дм2 и температуре 60–70°C.

В зависимости от соотношения между температурой и плотностью тока можно получить различные виды хромового покрытия: молочные блестящие и матовые.

Хром/Hикель

(слишком старое сообщение для ответа)

2005-03-27 19:01:08 UTC

Никелирования?
Знаю что и то и другое применяют для покрытия металлических поверхностей чтобы
сделать их блестящими и защитить от коррозии.

Разница в стоимости?

Олег ICQ#168343240

Кто рано встаёт - тот всех достаёт

Leizer A. Karabin

2005-03-28 04:58:10 UTC

Добрый день, Oleg свет Antoshkiv!

Я, собственно, просто так вышел Monday March 28 2005 00:01,
тут слышу - Oleg Antoshkiv говорит All (ну я встрял, конечно):

OA> Вопрос чисто из любопытства: чем отличается хромирование от
OA> никелирования?

Hадеюсь, этот вопрос - риторический. Или поясни.

OA> Знаю что и то и другое применяют для покрытия металлических
OA> поверхностей чтобы сделать их блестящими и защитить от коррозии.
OA> Как на глаз отличить хромированную поверхность иот никелированной?

Hикель чуть желтоват, хром чуть голубее.

OA> Какая разница в механической прочности, химической стойкости?

Для подручной и домашней химии оба абсолютно стойки.

OA> Разница в стоимости?

Хромирование обязательно дороже.

OA> Одинакова ли технология покрытия?

Очень разная. Hапример, традиционная технология хромирования бамперов
это никель - медь - никель - блест. никель - хром по стали. или без первого
подслоя никеля, если получить разрешение на медь из цианидного эл-та.

Если тебе казалось, что бывают просто однослойные
декоративно-антикоррозионные покрытия, то только китайско-подпольные часы.
Полмикрона хрома или золота по бронзе на пару недель ношения хватает.

OA> Есть ли разница какие металлы можно покрывать тем и другим?

Разница в технологии, но в общем любые можно чем угодно покрыть.

Тебе зачем, выяснить, что где, или сам собрался? Последнего "М-нээ, не
советую, съедят-с!" (С)

За сим навеки и проч. Leizer (ICQ 62084744)

2005-03-28 08:07:29 UTC

Приветствую Вас, Oleg!

Понедельник Март 28 2005 00:01, Oleg Antoshkiv -> All:

OA> Вопрос чисто из любопытства: чем отличается хромирование от
OA> никелирования?

металлы разные

OA> Знаю что и то и другое применяют для покрытия
OA>
OA> коррозии. Как на глаз отличить хромированную поверхность иот
OA> никелированной?

Hикель обычно просто белый, а хромированое покрытие может поменять цвет, хотя
обычно слегка фиолетовое.

OA> Какая разница в механической прочности, химической стойкости?

Хромирование дает более твердое покрытие нежели никель, химически хром
продолжает защищать основной метал (если это сталь) при небольших повреждениях
покрытия, в случае никеля корозия при повреждении покрытия только ускоряется.

OA> Разница в стоимости?

фиг его знает

OA> Одинакова ли технология покрытия?

По крайне мере на стальные изделия хром осаждают непосредственно, а никель
через подложку(медь).

OA> Есть ли разница какие металлы можно покрывать тем и другим?

C уважением, Sergey Din.

Andrew Mitrohin

2005-03-28 13:26:07 UTC

*_Будь здрав_*, /_Oleg_/!

OA> Вопрос чисто из любопытства: чем отличается хромирование от
OA> никелирования? Знаю что и то и другое применяют для покрытия
OA> металлических поверхностей чтобы сделать их блестящими и защитить от
OA> коррозии.
OA> Как на глаз отличить хромированную поверхность иот никелированной
OA> ?

Цвет разный.

OA> Какая разница в механической прочности, химической стойкости?

Хром по этим параметрам лучше.

OA> Разница в стоимости?

Перед покрытием никелем метал покрывают медью и полируют.
Перед покрытием хромом - метал покрывают сначала медью, потом никелем и
уж потом хромом. Тогда покрытие прочное.

OA> Одинакова ли технология покрытия?

Разная, про хром дома лучше забыть. Используется хромовый ангидрид,
который очень токсичен.

OA> Есть ли разница какие металлы можно покрывать тем и другим?

Все зависит если не ошибаюсь от активности металла.

/С уважением/, _/Andrew/_...
- [Русский Рок] -

1. НИКЕЛИРОВАНИЕ

2. ХРОМИРОВАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. НИКЕЛИРОВАНИЕ

Сульфатные электролиты обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью.

Широкое применение получил электролит следующего состава, г/л:

NiSO4·7H2O 240–250

*Или NiCl2·6H2O – 45 г/л.

Никелирование проводят при температуре 60°C, pH=5,6ч6,2 и катодной плотности тока 3–4 A/дм2.

для матового покрытия:

NiSO4·7H2O 180–200

Na2SO4·10H2O 80–100

Никелируют при температуре 25–30°C, на катодной плотности тока 0,5–1,0 A/дм2 и pH=5,0ч5,5;

для полублестящего покрытия:

Сернокислый никель NiSO4·7H2O 200–300

Кислота борная H3BO3 30

2,6–2,7-Дисульфонафталиновая кислота 5

Фтористый натрий NaF 5

Хлористый натрий NaCl 7–10

Никелирование ведут при температуре 20–35°C, катодной плотности тока 1–2 A/дм2 и pH=5,5ч5,8;

для блестящего покрытия:

Никель сернокислый (гидрат) 260–300

Никель хлористый (гидрат) 40–60

Борная кислота 30–35

Сахарин 0,8–1,5

1,4–бутиндиол (в пересчете на 100%) 0,12–0,15

Фталимид 0,08–0,1

Особенностью никелирования является узкий диапазон кислотности электролита, плотности тока и температуры.

Состав электролита для черного никелирования следующий, г/л:

Сульфат никеля 40–50

Сульфат цинка 20–30

Роданистый калий 25–32

Сернокислый аммоний 12–15

Никелирование ведут при температуре 18–35°C, катодной плотности тока 0,1 A/дм2 и pH=5,0ч5,5.

2. ХРОМИРОВАНИЕ

Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты.

Таблица 1 – Составы электролитов для хромирования

Разработано несколько рецептур саморегулирующихся электролитов, в которых автоматически сохраняется соотношение концентрации .

Состав такого электролита следующий, г/л:

Хромирование производят при катодной плотности тока 50–80 А/дм2 и температуре 60–70°C.

Молочное покрытие получается при температуре 65–80°С и

низкой плотности тока. Блестящее покрытие получается при температуре 45–60°C и средней плотности тока. Матовое покрытие получается при температуре 25–45°C и высокой плотности тока. При производстве светильников чаще всего используют блестящее хромовое покрытие.

Для получения зеркальных отражателей хромирование проводят при температуре 50–55°C и плотности тока 60 A/дм2. при изготовлении зеркальных отражателей производят предварительное осаждение меди и никеля. Отражающую поверхность полируют после нанесения каждого из слоев. Технологический процесс включает в себя следующие операции:

шлифование и полирование поверхности;

меднение;

никелирование;

полирование, обезжиривание, декапирование;

хромирование;

чистое полирование.

После каждой технологической операции производят 100% -ный контроль качества покрытия, так как несоблюдение требований технологии приводит к отслаиванию подслоя вместе с хромовым покрытием.

Изделия из меди и медных сплавов хромируют без промежуточного подслоя. Детали погружают в электролит после подачи на ванну напряжения. При нанесении многослойных покрытий на стальные изделия толщина слоя регламентируется ГОСТ 3002-70. Значения толщины приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Минимальная толщина многослойных гальванических покрытий

Ванны хромирования оборудуются мощной вытяжной вентиляцией для удаления паров ядовитой хромовой кислоты.

При хромировании часть шестивалентного хрома Cr6+ попадает в сточные воды, поэтому для предотвращения выбросов Cr6+ в открытые водоемы применяют защитные меры – устанавливают нейтрализаторы и очистные сооружения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Афанасьева Е.И., Скобелев В.М. "Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов", 2-е изд., перераб., М: Энергоатомиздат, 1986, 270с.

Боленок В.Е. "Производство электроосветительных приборов: Учебник для техникумов", М: Энергоиздат, 1981, 303с.

Денисов В.П. "Производство электрических источников света", М: Энергия, 1975, 488с.

Характеристика твердых отходов процесса хромирования. Титрование сульфатом железа и перманганатом. Теория определения хрома экспериментально. Качественный анализ компонентов твердых отходов процесса хромирования. Колометрические методы определения хрома.

Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту около 99,9%. В большинстве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так, различные виды железа и стали, содержат наряду с металлическими добавками незначительны...

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физико-химические и термодинамические свойства концентрированных водных растворов, содержащих компоненты электролитов осаждения сплава железо-никель. Кинетические закономерности анодного растворения сплава железо-никель в нестационарных условиях.

Начните с ванны

Составы электролитов
Не забывайте о режимах хромирования!

Хромируем алюминиевые сплавы

Промежуточные покрытия

Цинкование

Никелирование (Химическое)

Нанесение хрома через соль никеля

Нанесение хрома через анодную обработку

Приспособления, оправки.

Хромирование стальных деталей
Дефекты хромирования и их причины

По материалам журнала "Моделист-Конструктор". Начало в №5 за 1989г.

Хромирование, одно из самых нужных двигателистам покрытий, относится к наиболее трудоемким процессам гальванотехники. Оно требует особой тщательности и соблюдения чистоты как при приготовлении электролита, так и самих веществ, входящих в его состав. Вода используется дистиллированная или (лишь в крайнем случае!) основательно прокипяченная.

Начните с ванны

Занятия модельной гальванотехникой начните с изготовления ванны, Прежде всего подберите кастрюлю на 10 л и трехлитровую стеклянную банку. Емкости меньшего размера лучше не применять-это может усложнить регулировку параметров процесса, да и при приведенных величинах объема ванны хватает лишь для хромирования 6-8 гильз цилиндров. Склеив из 1-1,5 мм фанеры корпус, соберите ванну согласно приведенному рисунку и закройте все фанерным кольцом. Работа над ванной заканчивается вытачиванием крышки кастрюли и монтажом на ней ТЭНов и контактного градусника. Теперь - электрооборудование. Для питания ванны можно использовать любой источник постоянного тока с подключенным на выходе электролитическим конденсатором 80000 мкф X 25 В. Провода питания должны иметь сечение не меньше 2,5 мм2. Регулятором силы тока, заменяющим регулятор напряжения, может служить секционный реостат. Он включается последовательно с гальванической ванной и состоит из параллельных, включаемых однополюсными рубильниками секций. Каждая последующая имеет сопротивление вдвое больше предыдущей. Число таких секции 7-8. На передней панели блока литания установите две розетки на 15 А, одну - нормальной полярности, другую-обратной. Это позволит быстро провести анодную обработку детали и перейти на хромирование простым переставлением вилки. Розетки с тремя выходами, чтобы не ошибиться в полярности (подключаются, конечно, только два гнезда). Для поддержания постоянной температуры электролита ванна снабжается контактным градусником. Напрямую управлять работой ТЭНов он не может из-за больших токов, поэтому потребуется собрать несложное устройство, схема которого приведена на рисунках.

Детали терморегулятора: транзисторы МП 13 - МП16, МП39-МП42 (VT1); 213-217 (VT2) с любыми буквенными обозначениями; резисторы МЛТ-0,25, диод- Д226, Д202-Д205; реле-ТКЕ 52 ПОДГ или ОКН паспорт РФ4.530.810.
Наладка терморегулятора: если при закорачивании точек 1-2 репе не срабатывает, соединяют эмиттер и коллектор VT1. Включение реле указывает на неисправность или малый коэффициент усиления VT1. В противном случае неисправен транзистор VT2 или он имеет недостаточный коэффициент усиления. Собрав и наладив устройство ванны, можно приступать к приготовлению электролита.

Для этого необходимо:
1. - налить в банку чуть больше половины подготовленной дистиллированной воды, подогретой до 50°
2. - засыпать хромовый ангидрид и размешать
3. - долить воду до расчетного объема
4. - влить серную кислоту
5. - проработать электролит 3-4 ч из расчете 6-8 А г/л.
Последняя операция нужна для накопления небольшого количества монов Сг3 (2-4 г./л), присутствие которых благоприятно сказывается на процессе осаждения хрома.

Составы электролитов
Хромовый ангидрид-250 г/л или 1 50 г/л
Серная кислота-2,5 г/л или 1,5 г/л

Не забывайте о режимах хромирования!

Процесс хромирования в сильной степени зависит от температуры электролита и плотности тока. Оба фактора влияют на внешний вид и свойства покрытия, а также на выход хрома по току. Необходимо помнить, что с повышением температуры выход по току снижается; с повышением плотности тока выход по току возрастает; при более низких температурах и постоянной плотности тока получаются серые покрытия, а при повышенных - молочные. Практическим путем найден оптимальный режим хромирования: плотность тока 50-60 А/дм2 при температуре электролита 52° - 55° ±1°.
Чтобы быть уверенным в работоспособности электролита, в приготовленной ванне можно покрыть несколько деталей, подобных по форме и размерам рабочим образцам. Подобрав режим и узнав выход по току простым замером размеров до и после хромирования, можно приступать к покрытию гильз.

По предложенной методике накладывают хром на стальные, бронзовые и латунные детали. Подготовка их заключается в промывке поверхностей, подлежащих хромированию, бензином и затем мылом (с помощью зубной щетки) в горячей воде, зарядке в оправку и размещении в ванне. После погружения в электролит нужно подождать 3-5 с и затем включить рабочий ток. Задержка нужна для того, чтобы деталь прогрелась. Одновременно происходит активирование поверхности деталей из латуни и меди, так как эти металлы хорошо травятся в электролите. Однако больше 5 с ждать не следует - в составе этих металлов есть цинк, присутствие которого в электролите недопустимо.

Определение содержания хромового ангидрида СгОз в зависимости от удельного веса раствора
удельный вес при 15 С	Содержание CrO3
удельный вес при 15 С	В молях	В г/л
1,07	1,00
1,08	1,14
1,09	1,29
1,10	1,43
1,11	1,57
1,12	1,71
1,13	1,85
1,14	2,00
1,15	2,15
1,16	2,25
1,17	2,43
1,18	2,57
1,19	2,72
1,20	2,83
1,21	3,01
1,22	3,16
1,23	3,30
1,24	3,45
1,25	3,60
1,26	3,75
1,27	3,90
1,28	4,06
1,29	4,22
1,30	4,38
1,31	4,53
1,32	4,68

Хромируем алюминиевые сплавы

На процессах нанесения хрома на алюминиевые сплавы нужно остановиться особо. Выполнение таких покрытий всегда сопряжено с рядом трудностей. Прежде всего это необходимость предварительного нанесения промежуточного слоя. Сплавы алюминия, содержащие большое количество кремния (до 30%, сплавы марок АК12, АЛ25, АЛ26, САС-1), можно хромировать следующим образом:
- промывка детали в бензине,
- промывка в горячей воде со стиральным порошком или мылом,
- обработка детали в растворе азотной и плавиковой кислот (отношение 5:1) в течение 15-20 с,
- промывка в холодной воде,
- установка детали на оправке и хромирование (загрузка в ванну под током!).

Другое дело, если необходимо покрыть хромом сплав АК4-1. Его удается отхромировать только с помощью промежуточного слоя. К таким методам относятся: цинкатная обработка; по подслою никеля; через соль никеля; через анодную обработку детали в растворе фосфорной кислоты.

Во всех случаях детали подготавливают следующим образом:
- шлифование (и притирка);
- очистка (удаление жировых отложений после шлифовки в бензине или трихлорэтилене, затем в щелочном растворе),
- промывка в проточной холодной и теплой (50-60°) воде,
- травление (для удаления частиц, оставшихся на поверхности после шлифовки и притирки, а также для улучшения подготовки поверхности детали к нанесению хрома).

Для травления используется раствор едкого натра (50 г/л), время обработки 10-30 с при температуре раствора 70-80°.
Для травления сплавов алюминия, содержащих кремний и марганец, лучше использовать такой раствор, в весовых частях:
азотная кислота (плотность 1,4)-3, плавиковая кислота (50%)-1. Время обработки деталей 30-60 с при температуре раствора 25-28°. После травления, если это гильза цилиндра, ее надо немедленно промыть в проточной воде и на 2-3 с опустить в раствор азотной кислоты (50%) с последующей промывкой водой.

Промежуточные покрытия

Цинкование

Алюминиевые изделия при комнатной температуре опускают на 2 мин в раствор (едкий натр 400 г/л, сернокислый цинк 120 г/л, соль Рошеля 5-10 г/л. Или: едкий натр 500 г/л, окись цинка 120-140 г/л) при постоянном его перемешивании. Покрытие достаточно равномерное и имеет серый (иногда голубой) цвет.
Если цинковое покрытие легло неравномерно, деталь опускают в стравливающий 50-процентный раствор азотной кислоты на 1-5 с и после промывки повторяют Цинкование. Для магнийсодержащих сплавов алюминия двойное Цинкование обязательно. Нанеся второй слой цинка, деталь промывают, заряжают в оправку и под током (без подачи напряжения цинк успевает частично раствориться в электролите, загрязняя его) устанавливают в ванне. Предварительно оправка с деталью погружается в стакан с водой, нагретой до температуры 60°. Процесс хромирования обычный.

Никелирование (Химическое)

Если цинк не ложится на алюминий (наиболее часто это происходит на сплаве АК4-1), можно попытаться нанести хром через никель. Порядок работы таков:
- притирка поверхности,
- обезжиривание,
- травление 5-10 с в растворе азотной и плавиковой кислот, смешанных в соотношении 3:1,
- никелирование.

Последняя операция - в растворе следующего состава: сернокислый никель 30 г/л, гипофосфит натрия 10-12 г/л, уксуснокислый натрий 10-12 г/л, гликоколь-30 г/л. Составляется он сначала без гипофосфи-та, который вводится перед никелированием (с гипофосфитом раствор долго не хранится). Температура раствора при никелировании 96-98°. Можно использовать раствор и без гликоколя, тогда температура должна быть снижена до 90°. За 30 мин на деталь осаждается слой никеля толщиной от 0,1 до 0,05 мм. Посуда для работ - только стеклянная или фарфоровая, так как никель осаждается на все металлы восьмой группы периодической таблицы. Хорошо поддаются никелированию латунь, бронза и другие медные сплавы.

После осаждения никеля проводится термообработка для улучшения сцепления с основным металлом (200-250°, выдepжka 1-1,5 ч). Затем деталь монтируется на оправке для хромирования и опускается на 15- 40 с в раствор 15% серной кислоты, где обрабатывается обратным током из расчета 0,5-1,5 А/дм2. Происходит активирование никеля, удаляется окисная пленка, и покрытие приобретает серый цвет. Кислота должна применяться только химически чистая (в самом крайнем случае аккумуляторная). Иначе никель приобретает черный цвет, и хром на такую поверхность никогда не ляжет.
После этого оправку с деталью загружают в ванну хромирования. Вначале дают ток в два раза больший, затем "в течение 10-12 мин его уменьшают до рабочего.

Дефекты химического никелирования:
- никелирование не происходит: деталь не прогрелась, следует подождать некоторое время,
- пятна на поверхности (характерно для АК4-1): плохая термообработка детали, нужно ее термообрабо-тать при 200-250° в течение 1,5-2 ч.

Удаление никеля с алюминиевых сплавов можно производить в растворе азотной кислоты.
Иногда в процессе никелирования происходит саморазряд - выпадение порошкообразного никеля. В этом случае раствор выливают, а посуду обрабатывают раствором азотной кислоты для удаления с ее поверхности никеля, который будет мешать осаждению на детали.

Хотелось бы отметить, что никель-фосфор сам по себе обладает весьма интересными свойствами, не присущими хромовым покрытиям. Это равномерность слоя на поверхности деталей (после осаждения доводки не требуется); высокая твердость после термообработки (режим 400° в течение часа дает твердость покрытия HV 850-950 и больше); низкий коэффициент трения по сравнению с хромом; очень незначительное расширение; высокий предел прочности при растяжении.

Никель-фосфор без дальнейшего нанесения хрома может использоваться не только как промежуточное покрытие на гильзах, но и как рабочее, снижающее трение и износ, для золотников и поршневых пальцев. После двух лет активной эксплуатации двигателя с деталями подобной отделки на них отсутствовала явная выработка, характерная для стальных каленых поверхностей.

Нанесение хрома через соль никеля

Весь процесс сводится к следующему:
- травление в растворе едкого натра (50 г/л, t=.80°, 20 с),

- нанесение 1-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
- стравливание промежуточного слоя в растворе азотной кислоты (раствор кислоты 50%, 1 мин),
- нанесение 2-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
- промывка водой,
- травление (азотная кислота 50%, 15с).
- промывка в проточной воде,
- загрузка в ванну хромирования под током.

Нанесение хрома через анодную обработку

Вместо промежуточных слоев можно выполнять анодную обработку в растворе 300--350 г/л фосфорной кислоты при температуре 26-30°, напряжении на зажимах 5-10 В и плотности тока 1,3 а/дм2. Ванну следует охлаждать. Для сплавов, содержащих медь и кремний, применяют раствор 150-200 г/л фосфорной кислоты. Режим - 35°, время обработки 5-15 мин.
После анодной обработки следует провести кратковременную катодную обработку в щелочной ванне, которая частично снимает оксидный слой. Как показали исследования, в процессе анодной обработки алюминиевых сплавов в фосфорной кислоте на деталях образуется шероховатая поверхность, которая способствует прочному сцеплению наносимого впоследствии покрытия.

Приспособления, оправки.

Хромирование гильзы
Для выполнения работ с гильзой цилиндра изготавливается оправка. Ее устройство понятно из приведенного рисунка, остановимся лишь на отдельных деталях.
Анод - стальная шпилька; с одного ее конца на длине 50-60 мм наплавляется свинец с сурьмой (7-8%). Свинец протачивается по наружному диаметру до 6 мм (для гильз рабочим 0 15 мм). С другой стороны шпильки нарезается резьба для фиксации провода.

Катодом служит кольцо с внутренним диаметром, на 0,5 мм превышающим внутренний размер гильзы. В него вчеканивается отрезок изолированного провода. Медные и латунные проводники лучше не использовать - электролит растворяет их, иконтакт может быть нарушен. Перед монтажом оправки в ванне полезно проверить надежность контактов тестером.

1 - крышка (винипласт), 2 - верхняя часть оправки (фторопласт), 3 - нижняя часть оправки (фторопласт), 4-анод (сталь), 5 - катод, 6 - сквозное окно для прохода электролита, 7 - покрываемая гильза, 8 - насадка-изолятор

Хромирование стальных деталей
(коленвал, палец кривошипа, палец поршня, обоймы подшипников)
Хромирование стальных деталей ведется по следующей технологии:
- удаление жировых пятен с помощью бензина,
- промывка в горячей воде с мылом,
- обработка детали обратным током в течение 2-3 мин,
- переключение в режим хромирования с током, в 2-2,5 раза большим расчетного, и постепенное снижение тока в течение 10-15 мин.

Расчетный ток определяется перемножением площади хромируемой поверхности на ток процесса. Для стали последняя величина-50 А/дм2. При хромировании, например, посадочного места под коренной подшипник на коленвале двигателя КМД-2,5 расчетный ток будет равен 0,03 дм2 x 50 А/дм2 x 1,5 А.

Для хромирования пальца кривошипа понадобится новая оправка. Как и при обработке коленвала, все открытые участки поверхности закрываются клеем "АГО". Анод вытачивается из стали с последующей заливкой свинцом и расточкой отверстия под палец. Применение стальной детали объясняется необходимостью обеспечить надежный контакт - в свинце резьбовые соединения ненадежные. Расчеты токов аналогичны. Работа проводится в оправке вала с помощью специальной насадки.

Практически ничем не отличается хромирование подшипников. Единственное - для предохранения внутренней части детали ее заполняют солидолом или другой консистентной смазкой, которая после нанесения покрытия вымывается бензином. Оправка для хромирования внешней обоймы шарикоподшипника:
1-корпус оправки подшипника; 2-шарикоподшипник; 3-фигурная гайка; 4-анод (свинец); 5-центральная часть оправки для хромирования; 6-катод (сталь); 7-крышка; 8-сквозное окно для прохода электролита.

Дефекты хромирования и их причины
1. Хром не оседает на изделие:
- плохой контакт у анода или катода,
- мало сечение проводников,
- на поверхности анода образовалась толстая пленка окислов (удаляется в растворе соляной кислоты),
- мала плотность тока,

- мало расстояние между электродами,
- избыток серной кислоты.

2. Покрытие отслаивается:
- плохое обезжиривание поверхности,
- нарушалась подача тока,
- колебание температуры или плотности тока.

3. На поверхности хрома - кратеры, отверстия:
- на поверхности детали задерживается водород
- изменить подвеску так, чтобы газ свободно удалялся,
- на поверхности основного металла имеется графит,
- поверхность основного металла окислена, пориста.

4. На выступающих частях утолщенное покрытие:
- повышенная плотность тока.

5. Покрытие жесткое, отслаивается:
- мала плотность тока, повышена температура электролита,
- в процессе хромирования изменялась температура электролита,
- в процессе шлифования изделие перегрелось.

6. Хром не оседает вокруг отверстий детали:
- большое выделение водорода - закрыть отверстия пробками из эбонита.
- избыток серной кислоты.

7. На покрытии коричневые пятна:
- нехватка серной кислоты,
- избыток трехвалентного хрома (более 10 г/л)-выдержать ванну под током без деталей, увеличив поверхность анодов и уменьшив - катодов.

8. Мягкое "молочное" покрытие:
- высока температура электролита,
- мала плотность тока.

9. Покрытие матовое, неровное, трудно притирается:
- нехватка хромового ангидрида.
- велика плотность тока,
- нехватка серной кислоты,
- избыток трехвалентного хрома.

10. Покрытие пятнистое и матовое:
- в процессе хромирования прерывалась подача тока,
- изделие перед загрузкой было холодное.

11. В одних местах покрытие блестящее, в других матовое:
- велика плотность тока,
- низка температура электролита,
- неодинакова плотность тока на выступающих и углубленных частях детали.

Концентрация хромового ангидрида в электролите контролируется с помощью ареометра. Концентрацию же серной кислоты удается определять лишь, к сожалению, косвенно, по качеству покрытия. В процессе хромирования идет испарение электролита. В этих случаях доливают воду до нужного уровня. Делается это без установки деталей - возможно изменение температуры электролита. После хромирования все изделия подвергают термообработке в течение 2-3 ч для удаления водорода, при температуре 150-170°. Все работы ведутся под вытяжным приспособлением, в резиновых перчатках и в очках.