Хромовое покрытие металла – это создание Cr-слоя на поверхности изделий с целью придания им дополнительной механической прочности, коррозионной стойкости, а также улучшения их декоративных характеристик. Хромированию могут подвергаться детали из черных и цветных металлов, а также некоторые виды диэлектриков. В современном производстве применяются несколько методов нанесения на металл слоя хрома, каждый из которых решает отдельные эксплуатационные задачи.
Технологии хромирования
Процесс и способы создания хромового покрытия регламентирует ГОСТ 9.303. Для нанесения хрома на металлическую поверхность изделий применяются следующие технологии:
Гальванизация
Хромовое покрытие стали по технологии гальванизации заключается в осаждении молекул Cr на поверхность металла под действием электрического тока. Для этого изделие (анод) погружают в электролитический раствор хромовых кислот (катод) и подают ток. От состава раствора, степени его нагрева и характеристик тока зависит толщина и плотность хромированного слоя.
Гальваническое покрытие хромом является одним из наиболее надежных благодаря высокой прочности, термической и химической устойчивости, износостойкости. Такое покрытие не потускнеет и сохранит изначальную эстетику даже под длительным воздействием влаги и температур.
Диффузионное хромирование
Твердое и прочное хромовое покрытие создают с помощью эффекта диффундирования молекул Cr в тело металла под воздействием высоких температур. Металлическое изделие погружают в порошок, состоящий из хрома и каолина. При нагреве происходит диффузия порошка в металл, образуя прочное двойное покрытие (наружное и внутреннее) с высоким уровнем адгезии. Рабочие параметры процесса:
- температура 1 000 °С;
- выдержка от 8 до 16 часов.
Диффузное хромирование позволяет создавать защитный слой толщиной 100-300 мкм с высокими эксплуатационными характеристиками.
Хромирование в вакууме
Процесс хромирования происходит в вакуумной камере, наполненной Cr порошком, разогретым до температуры испарения и образующим ионную взвесь. Затем порошок осаждается в виде конденсата, кристаллизуется, образуя покрытие. Метод не обеспечивает повышенную стойкость к износу, используется для хромирования в декоративных целях. В процессе осаждения не всегда удается добиться требуемой чистоты поверхности, поэтому применяется для матового хромирования металла.
Холодное распыление
Метод состоит в техническом напылении хрома на металлическую поверхность. Хромировать таким способом поверхности с высоким требованием к износостойкости нецелесообразно. Технология основана на процессе обычного окрашивания поверхностей. Главным плюсом такого хромирования является быстрая, недорогая обработка металла и возможность декорировать хромированные поверхности в разные оттенки. Толщина хромового слоя варьируется от 0.05 до 0.5 мкм.
Виды хромовых покрытий
По условиям нанесения и хромовые покрытия имеют разный внешний вид и делятся на следующие группы:
- серые - обладают низкими физико-химическими характеристиками и на практике применяются не часто;
- зеркальные (блестящие) - имеют высокие показатели твердости, прочности и износостойкости;
- матовые (молочные) – отличаются наименьшей пористостью и являются самыми пластичными.
С учетом функциональности хромовые покрытия классифицируются, как:
- коррозионностойкие – предназначены для изделий из металла, работающих в условиях повышенной влажности и присутствия химически активных компонентов;
- антифрикционные – создаются для покрытия деталей, испытывающих значительные силы трения. Хромирование позволяет снизить коэффициент трения и способствует уменьшению теплообразования при эксплуатации рабочей пары;
- износостойкие – хромирование позволяет не только защитить металл от износа, но и восстановить элементы до нормальных параметров.
- защитно-декоративные – покрытие используется в производстве интерьерного и экстерьерного декора.
Для защитно-декоративных покрытий толщина слоя хрома составляет 0.5-1.5 мкм, при восстановлении сильно изношенных деталей и поверхностей - до 0.5 мм. Поверхности с высокими требованиями с износостойкости хромируются слоем толщиной от 9 до 60 мкм.
Преимущества и недостатки
Создание хромового покрытия наделяет отдельные детали и готовые изделия целым рядом улучшенных эксплуатационных характеристик. К ним относится:
- стойкость к кислотам, особенно при контакте с HNO;
- износостойкость поверхности и сохранение изначального внешнего вида долгий период времени;
- высокая твердость;
- термостойкость – хромированная сталь может нагреваться до 800°С без формирования на поверхности окалин;
- повышенная устойчивость к коррозии;
- пластичность;
- привлекательный внешний вид с улучшенными отражающими способностями.
Недостатком технологии можно считать трудоемкость процесса и выполнение всех производственных циклов в строгом соответствии с установленными стандартами.
Область применения
С учетом больших эксплуатационных возможностей хромированного металла, создание Cr-покрытий и сфера их применения постоянно расширяется. Основной областью применения хромированных металлов является:
- строительство коммуникаций – хромированные трубы часто устанавливают в системах водоснабжения, отопления, кондиционирования;
- химическая, пищевая отрасль - устойчивый к агрессивным средам хромированный металл используется для изготовления емкостей при перевозке реактивов, напитков, кисломолочных продуктов и пр. химических реактивов, кваса, пива, кисломолочных продуктов и т.д. Контакт с хромированной сталью не оказывает воздействия на вкус или запах продуктов питания;
- медицина – хромированные изделия из нержавеющей стали выдерживают тепловую и химическую дезинфекцию, не контактируют с активными веществами и обладают высокой гигиеничностью;
- транспортное машиностроение – хромированные детали используются в узлах, которые подвержены наиболее интенсивному износу;
- автомобильный декор – защитные хромовые покрытия, нанесенные на подслой меди или никеля, обеспечивают высокую эстетику дизайнерским изделиям из металла;
- оптика – хромирование используется для усиления отражающей способности зеркал;
- механика – покрытие в парах трения (валы, подшипники, поршневые кольца, штампы) позволяют добиться их высокой износостойкости.
Нанесение хромового покрытия на изношенные детали помогает восстановить их размеры, продлить срок службы и избежать сложного ремонта.
