Что такое хромирование?

Что такое хромирование?

Хромирование обычно имеет следующие характеристики:

• Твердость и износостойкость
• Низкий коэффициент трения
• Глянцевость

Хромирование можно в целом разделить на декоративное хромирование и твердое хромирование.

Традиционно для хромирования использовался шестивалентный хром, но в последние годы все чаще используется трехвалентный хром.

Причина этого в том, что шестивалентный хром вреден для человеческого организма, а директива RoHs, принятая Европейским союзом в 2006 году, ограничила использование опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании.

Применение хромирования

Ниже приводится описание применений хромирования для каждого из видов твердого хромирования и декоративного хромирования.

Твердое хромирование

Твердое хромирование используется для деталей промышленного оборудования, требующих стойкости к истиранию и низкого износа. Примерами применений, где используется твердое хромирование, являются детали автомобильных двигателей, ролики для прокатки металла, формы и лезвия буров.

Декоративное хромирование

Это покрытие используется для деталей, которым требуется коррозионная стойкость и красивый глянцевый дизайн. Примерами использования декоративного хромирования являются внешние части автомобилей и мотоциклов, арматура кранов и декоративные аксессуары.

Принцип хромирования

Самый простой метод хромирования заключается в использовании раствора, называемого ванной Сарджента. Типичный состав ванны Сарджента — 250 г/л хромового ангидрида и 2,5 г/л серной кислоты.

Изделие, которое должно быть покрыто, является катодом, а свинцовый сплав — анодом. Когда постоянный ток подается на оба полюса, на катоде происходит реакция восстановления, и осаждается хромовое покрытие.

Существует два типа хромирования: твердое хромирование и декоративное хромирование.

Процесс твердого хромирования

В большинстве случаев в качестве материалов для твердого хромирования используются стальные детали. Процесс твердого хромирования выглядит следующим образом:

1. Обработка поверхности
2. Очистка поверхности
3. Маскирование
4. Монтаж приспособления
5. Анодирование
6. Хромирование
7. Отделка

Декоративное хромирование

При декоративном хромировании в качестве материалов используются не только металлические материалы, но и пластиковые детали. Промежуточное покрытие медью и никелем выполняется перед хромированием.

1. Обработка поверхности
2. Очистка поверхности
3. Маскирование
4. Монтаж приспособлений
5. Анодирование
6. Меднение
7. Никелирование
8. Хромирование
9. Отделка

Опасности хромирования

Хром подразделяется на трехвалентный и шестивалентный хром в зависимости от степени окисления. Шестивалентный хром — это вещество, использование которого запрещено директивами RoHS и RoHS2 из-за его загрязнения окружающей среды и токсичности для организма человека. Конкретные примеры токсичности шестивалентного хрома включают повреждение кожи и слизистых оболочек, к которым прилипает шестивалентный хром, а также печеночную и почечную недостаточность.

Что касается хромирования, то в прошлом широко применялся шестивалентный хром. Однако в последние годы токсичность шестивалентного хрома стала широко известна, и в качестве альтернативы стали использоваться процессы гальванизации с использованием трехвалентного хрома. Трехвалентное хромирование превосходит другие по однородности, и были разработаны методы, обеспечивающие коррозионную стойкость, эквивалентную обычной гальванизации. Кроме того, оно безвредно для человеческого организма, что делает его простым в использовании методом гальванизации с точки зрения обрабатываемости.

Ржавчина и микротрещины при хромировании

Известно, что хромирование имеет трещины, называемые микротрещинами. Эти трещины простираются от поверхности вовнутрь, позволяя влаге и грязи проникать через поверхность во внутренний материал, вызывая коррозию.

С другой стороны, считается, что эта структура препятствует развитию коррозии. Если рассматривать хром как анод, а металл внутри как катод, то можно увидеть, что образуется коррозионная ячейка, в которой различные металлы находятся в косвенном контакте друг с другом из-за влаги и грязи. Поскольку ток, протекающий в коррозионной ячейке, пропорционален ее площади поверхности, в случае больших трещин ток концентрируется там, и коррозия быстро прогрессирует. С другой стороны, в случае микротрещин, где есть много мелких трещин, ток распределяется в каждое место, тем самым замедляя процесс коррозии. Поэтому считается, что этот тип структуры может препятствовать общей коррозии. В качестве контрмер против самой коррозии существуют такие методы, как увеличение толщины слоя хромового покрытия или нанесение другого металла, например никелевого покрытия, под слой хромового покрытия.

Известно, что количество и размер микротрещин коррелируют с температурой ванны для гальванопокрытия и плотностью тока во время процесса хромирования. Например, более высокая температура гальванической ванны уменьшит количество трещин. Однако, если температура слишком высокая, слой гальванического покрытия становится мягким и первоначальные свойства не могут быть получены.