Процессы хромирования

Хромирование

Диффузионное  насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электрического тока.

Слой хрома  может наноситься для декоративных целей, для обеспечения защиты от коррозии или для увеличения твердости поверхности.

Новым методом  в совершенствовании электролитов является введение в электролит твердых  неорганических частиц, которые, включаясь  в покрытие, позволяют изменять его  свойства, твердость, жаро- и износостойкость. В качестве добавки используют карбиды, бориды, нитриды, окислы, сульфиды и другие соединения. Этот метод используют и при покрытии никелем, медью, железом.

Обычно  различают два основных вида электролитического хромирования:

1) Декоративное хромирование. При декоративном хромировании слой хрома наносят на подслой другого металла, чаще всего никеля. При правильном ведении процесса электролитического осаждения никелевый подслой весьма надежно оберегает сталь от атмосферной коррозии, тогда как без него хромовое покрытие постепенно тускнеет. Поэтому обычно для получения декоративного нетускнеющего покрытия красивого оттенка очень тонкий слой хрома осаждают электролитически поверх никеля. Подобное тонкое хромированное покрытие обычно бывает пористым, что, однако, никакого вреда не приносит, так как защита обеспечивается лежащим под ним слоем никеля. Иногда вместо никеля осаждают медь как более дешевый коррозионностойкий подслой. Практикуют также нанесение двойного слоя: сначала никеля, а затем меди.

2) Твердое хромирование. При твердом хромировании наносят сравнительно толстый слой хрома для того, чтобы использовать высокую твердость, износостойкость и малый коэффициент трения хромированного покрытия. В подобных случаях хром обычно осаждают прямо на основной металл без какого-либо промежуточного подслоя.

Процесс хромирования сопровождается интенсивным выделением кислорода и водорода. Над зеркалом ванны для хромирования всегда стоит  туман из капелек электролита, который  раздражает слизистые оболочки. Поэтому  необходимо предусматривать меры для  предотвращения загрязнения воздуха  брызгами электролита в помещении в котором производится хромирование.

 

Типичными являются следующие растворы для  хромирования:

1. Шестивалентный хром, чей основной ингредиент — хромовый ангидрид.
2. Трехвалентный хром, чей основной ингредиент — Сульфат хрома или хлорид хрома. Ванны с трехвалентным хромом используются довольно редко из-за ограничений, накладываемых на цвет, яркость и толщину покрытия.

Типичное содержание ванны с  шестивалентным хромом:

• Хромовая кислота: 225—300 g/l
• Серная кислота: 2.25—3.0 g/l,
• Температура: 45 — 60 °C
• Сила тока: 1.55—3.10 кА/кв.м. DC
• Аноды: свинец, содержащий до 7 % олова или сурьмы

 

Деталь, подвергаемая хромированию, как  правило, проходит через следующие  шаги:

• Очистка для удаления сильных загрязнений.
• Тонкая очистка, для удаления следов загрязнений.
• Предварительная подготовка (варьируется в зависимости от материала основы).
• Помещение в ванну с насыщенным раствором и выравнивание температуры.
• Подключение тока и выдержка до получения нужной толщины

В технологическом  цикле ПФОС прежде всего применяется как брызгоподавитель. Препараты, содержащие его (прим. Fumetrol 140) предохраняют  от  образования  тумана  над  электролитами  всех  видов, содержащих  Cr6+, обладают  свойством  ингибирования  образования  туманов  над  ванной  по  принципу  снижения  поверхностного  натяжения  электролита, обеспечивает чистый воздух в рабочем помещении даже при слабой аспирации, пониженные потери тепла в рабочем помещении из-за снижения аспирации.

 

Для хромирования применяются различные  технологии и препараты:

Подготовка  поверхности (в т.ч. для никелирования, меднения и оловянирования).

- серия продуктов Atitech Uniclean (UniClean 101 eu, UniClean 102, UniClean 104, UniClean 149, UniClean 150, UniClean 151, UniClean 152, UniClean 153, UniClean 155, UniClean 156 eu,  UniClean 157, UniClean 158 eu, UniClean 159 UniClean, UniClean 194, UniClean 196 eu, UniClean 199 eu, UniClean HMD, UniClean  399 eu, UniClean 211, UniClean 248,  UniClean 250, UniClean 251, UniClean 260, UniClean 279, UniClean 280, UniClean 286, UniClean 287, UniClean 288, UniClean 290, UniClean 293, UniClean 298, UniClean nonacid 701, UniClean 701 fl, UniClean 501.

Брызгоподавители: Fumetrol 140 (ПФОС), Fumetrol 21 LF, Fumetrol 21.

Гальванохимические процессы: Heef 25 R, Heef 25 elite (ПФОС), Bright Chromium Bath CR, Trichrome Plus, Trichrome Plus.

- серия  продуктов Гальванит (ЗАО Гальванит):

поставщик в РБ ОДО "Диахим"

220024, г.Минск, ул.Бабушкина, 17, оф.6

Республика Беларусь

тел/факс. +375 17 291 85 36

тел. +375 17 291 93 98

e-mail diaxim@mail.ru

 

ГАЛЬВАНИТ ВД Процесс холодного обезжиривания

ГАЛЬВАНИТ GC-01 Процесс холодного обезжиривания

ГАЛЬВАНИТ АЛГ-3 Процесс холодного электрохимического обезжиривания ГАЛЬВАНИТ F-18 Процесс холодного чернения стали

ГАЛЬВАНИТ F-21 Процесс универсального электрохимического чернения металлов

ГАЛЬВАНИТ 3-Cr-MT Процесс голубой пассивации блестящих цинковых покрытий на основе соединений трёхвалентного хрома

ГАЛЬВАНИТ 6-Cr-MT Процесс голубой пассивации блестящих цинковых покрытий на основе соединений шестивалентного хрома (Cr VI)

ГАЛЬВАНИТ П8-Zn Процесс радужного хроматирования цинковых покрытий (Cr VI) ГАЛЬВАНИТ П6-Zn Процесс радужного хроматирования цинковых покрытий (Cr VI) ГАЛЬВАНИТ П3-Zn Процесс чёрного хроматирования цинковых покрытий (Cr VI) ГАЛЬВАНИТ® LM-1 Процесс химического удаления покрытий медь/никель/хром ГАЛЬВАНИТ® LM-2 Процесс химического удаления покрытий олова, свинца и их сплавов

 

Гальванохимические процессы:

 

ГАЛЬВАНИТ Cr-4 Процесс декоративного и твёрдого хромирования (Cr III)

Конверсионные покрытия на основе соединений Сr3+  ООО “Химсинтез”:

Ирида-ХромТри(А), Ирида-ХромТри(Б), Ирида-ХромТри БF, Ирида-Сил Хром, Ирида-ХромТри(К)

ООО «Лотстар» (РБ): Подготовка поверхности:

«Средство моющее техническое ОС-1»

Хроматирующие составы:

• «Состав хроматирующий сухой Л-21»
• «Состав хроматирующий сухой Л-22»
• «Состав хроматирующий сухой Л-23»
• «Состав хроматирующий сухой ЛР»
• «Состав хроматирующий Л-21Е» (на основе Cr III, остальные – неизвестно)
• «Жидкий хроматирующий состав ЛР-1»

Серия продуктов производства Enthone (Германия):

Подготовка поверхности:

 ENPREP 238 NW Процесс химического обезжиривания

 ENPREP OC Процесс электрохимического обезжиривания

ACTANE BO Процесс совмещённого травления и обезжиривания

ACTANE BO-X Добавка к травильным растворам для уменьшения аводораживания

 ACTANE K Ингибитор травления

 ACTANE KSP Ингибитор травления

 PERMAPASS 3006 Процесс голубой пассивации цинка на основе трёхвалентного хрома

 PERMAPASS ULTRA III Процесс голубой пассивации цинка на основе трёхвалентного хрома

 PERMAPASS IMMUNOX 3K Процесс голубой пассивации цинка на основе трёхвалентного хрома

 

ANKOR 1120 Процесс декоративного хромирования

ANKOR 1120 R Процесс декоративного хромирования для ванн с возвратом электролита ANKOR 1111 Процесс нанесения молочного хрома

ANKOR 1126 Процесс твёрдого хромирования

ANKOR 1127 Процесс твёрдого хромирования без фторидов

ANKOR 1127 Plus Процесс твёрдого высокоскоростного хромирования

 

Серия продуктов литовских  компаний Сhromtech и Chemeta

Подготовка поверхности:

Процесс холодного обезжиривания  стальных изделий Chemeta NA-50 2.

Процесс холодного обезжиривания  черных и цветных металлов Chemeta NA-60

Likonda FА-50 Процесс обезжиривания и фосфатирования стали

NA-60 Процесс холодного обезжиривания черных и цветных металлов

LIKONDA CHROM P-1 Пенообразователь для электролитов хромирования

Хроматирующие составы:

Limeda® CH-3 - процесс декоративного и твердого хромирования (Cr VI)

Likonda® 25 - процесс бесцветного хроматирования металлов (Cr VI)

Likonda® 29 - процесс хроматирования латуни и бронзы (Cr VI)

Likonda® 71 - процесс хроматирования алюминия и его сплавов (Cr VI)   АР-1 Процесс радужного хроматирования цинковых покрытий АР-1М Процесс радужного хроматирования цинковых покрытий и цинковых покрытий, легированных кобальтом и железом АР-1TРадужное хроматирование цинковых покрытий и цинковых покрытий, легированных кобальтом и железом 2А-T Процесс радужного хроматирования цинковых покрытий АР-5 Процесс голубого хроматирования цинковых покрытий АР-7 Процесс бесцветного хроматирования блестящих цинковых покрытий на основе солей трехвалентного хрома

 

Применение. В промышленности хромирование используется для снижения трения, повышения износостойкости, повышения коррозионной стойкости. Этот процесс обеспечивает повышенную устойчивость стали к газовой коррозии (окалиностойкость) при температуре до 800 °C, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей содержащих свыше 0,3-0,4 % С, повышает также твёрдость и износостойкость. Твердость хрома составляет от 66 до 70 HRC. Толщина хромового покрытия обычно составляет от 0.075 до 0.25 мм, но встречаются и более толстые, и более тонкие слои. Поверхностные дефекты при хромировании усиливаются и поверхность подлежит последующей обработке, так как хромирование не дает эффекта выравнивания.

Хромирование  используют для деталей паросилового оборудования, пароводяной арматуры, клапанов, вентилей патрубков, а также  деталей, работающих на износ в агрессивных  средах.

После того, как шестивалентный хром (Cr VI) в 90-е годы ХХ века был признан канцерогеном, в различных странах началась разработка методик его замены. Так, в США и Канаде начала работу Hard Chrome Alternetive team. В 2003 году была принята и в 2006 году вступила в силу директива Restriction of Hazardous Substances Directive, которая существенно ограничила применение хромирования в Европе. Результатом стала замена хромирования на другие способы обработки, например, высокоскоростное газопламенное напыление во многих применениях, а также переход к использованию трёхвалентного хрома. В тоже время после подписания Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях, наметилась тенденция разработки препаратов (брызгоподавителей) без содержания ПФОС, однако их применение не столь выгодно с экономической точки зрения.

 

Никелирование

Нанесение на поверхность  изделий никелевого покрытия (толщиной, как правило, от 1—2 до 40—50 мкм). Никелирование подвергаются преимущественно изделия из стали и сплавов на основе Cu, Zn и Al; реже — изделия из Mg, Ti, W, Mo и сплавов на их основе; разработаны способы нанесения никеля на неметаллической поверхности — керамику, пластмассы, бакелит, фарфор, стекло и др. Никелирование применяется для защиты изделий от коррозии (в атмосферных условиях, в растворах щёлочей, солей и слабых органических кислот), повышения износостойкости деталей, а также в защитно-декоративных целях.

Наиболее распространены электролитическое и химическое никелирование. Чаще никелирование (так называемое матовое) производится электролитическим способом. Наиболее изучены и устойчивы в работе сернокислые электролиты. При добавлении в электролит специальных блескообразователей осуществляется так называемое блестящее никелирование. Электролитические покрытия обладают некоторой пористостью, которая зависит от тщательности подготовки поверхности основы и от толщины покрытия. Для защиты от коррозии необходимо полное отсутствие пор, поэтому обычно производят предварительное меднение или наносят многослойное покрытие, которое при равной толщине надёжнее однослойного (например, стальные изделия часто покрывают по схеме Cu — Ni — Cr). Недостатки электролитического никелирования — неравномерность осаждения никеля на рельефной поверхности и невозможность покрытия узких и глубоких отверстий, полостей и т.п. Химическое никелирование несколько дороже электролитического, но обеспечивает возможность нанесения равномерного по толщине и качеству покрытия на любых участках рельефной поверхности при условии доступа к ним раствора. В основе процесса лежит реакция восстановления ионов никеля из его солей с помощью гипофосфита натрия (или др. восстановителей) в водных растворах.

При электрохимическом  осаждении никеля на катоде протекают  два основных процесса:

Ni²⁺ + 2e^- → Ni и 2Н⁺ + 2е^- → Н₂.

 
      В результате разряда ионов водорода концентрация их в прикатодном слое снижается, т. е. электролит защелачивается. При этом могут образовываться основные соли никеля, которые влияют на структуру н механические свойства никелевого покрытия. Выделение водорода вызывает также питтинг - явление, при котором пузырьки водорода, задерживаясь на поверхности катода, препятствуют разряду ионов никеля в этих местах. На покрытии образуются ямки и осадок теряет декоративный вид. В борьбе с питтингом применяют вещества, которые снижают поверхностное натяжение на границе металл - раствор. 
      При анодном растворении никель легко пассивируется. При пассивации анодов в электролите уменьшается концентрация ионов никеля и быстро растет концентрация ионов водорода, что приводит к падению выхода по току и ухудшению качества осадков. Для предупреждения пассивирования анодов в электролиты никелирования вводят активаторы. Такими активаторами являются ионы хлора, которые вводят в электролит в виде хлористого никеля или хлористого натрия.