Химическая металлизация: реагенты, технология выполнения в домашних условиях

Вопросы эффективной защиты и декоративного оформления поверхностей изделий из различных материалов являются достаточно актуальными как для производственников, так и для многих домашних мастеров. Эффективно решить такие задачи позволяет химическая металлизация, которую можно выполнить и своими руками.

Технология химической металлизации может использоваться практически на любых жестких поверхностях

Преимущества технологии

Металлизация химическая – это очень простой процесс. Наносить покрытие технологически несложно. Для этого достаточно иметь стандартные распылители. Это позволяет наносить покрытие на любые изделия: от корпуса телефона до автомобильного капота или статуи. Хромированию могут быть подвержены любые материалы: пластмасса, керамика, дерево, гипс и проч. Степень отражения покрытия зависит от количества нанесенных слоев.
Металлизация химическая придает изделию дополнительную прочность и твердость. Мало того, покрытие обладает высокой износостойкостью. За прочность здесь отвечает защитный лак, который способен выдержать любой эксплуатационный износ. Для процесса хромирования размеры не имеют значения. Напылению может подвергнуться любая площадь поверхности в короткое время. Это одно из главных отличий от вакуумного процесса металлизации или гальванического электроосаждения.

Химическое нанесение покрытия обходится гораздо дешевле, чем использование остальных методов. Средняя экономия составляет до 30%. Кроме того, покрытие получается экологически чистым. В том же гальваническом процессе металлизация происходит с использованием токсичных шестивалентных компонентов. При хромировании можно выбрать любой цвет покрытия. Для этого достаточно добавить к составу защитного лака немного тонера.

Основные проблемы при хромировании и методы их решения

Отсутствие покрытия на углубленных участках изделия – возникает из-за низкой плотности тока в углубленных местах, избытке серной кислоты в составе электролита.

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.

Покрытие матовое или пригорелое (обычно на выступающих частях изделий) – возникает из-за высокой плотности тока при данной температуре, пассивирования анодов или недостаточного прогрева деталей перед процессом.

Решение: корректировать соотношение плотности тока и температуры, увеличить расстояние между анодами и катодами, очистить аноды, контролировать прогрев деталей перед погружением в ванну хромирования.

Темные разводы, полосы, точки на поверхности изделий – недостаточная концентрация в растворе электролита серной кислоты

Решение: добавить в раствор серной кислоты.

Темный цвет покрытия – высокое содержание трехвалентного хрома, недостаток кислоты, низкая температура электролита в процессе хромирования.

Решение: кроме прогрева электролита и добавления серной кислоты следует проработать электролит током.

Покрытие отслаивается – некачественное обезжиривание поверхности изделия, резкое повышение плотности тока при снижении температуры.

Решение: откорректировать температурный режим хромирования, улучшить подготовку поверхности изделия.

Зернистость или вздутия – наличие в электролите твердых частиц и (или) некачественная подготовка изделия к гальванической обработке.

Решение: фильтрация электролита и контроль качества подготовки деталей.

Процесс хромирования пластика

Хромированием называется процедура получения зеркальных поверхностей за счёт напыления химических компонентов на пластиковую, стеклянную, деревянную или металлическую основу. Этот процесс популярен в кругах автолюбителей, так как помогает придать пластмассовым деталям более эстетичный внешний вид.

Покрытые хромом элементы автомобильных кузовов и мотоциклов, принадлежности ванных комнат и кухонь, предметы декора и детали наружной обшивки домов являются с каждым годом более востребованными. Хромировать пластиковые элементы можно и дома с помощью подсобных средств.

Хромирование пластиковых деталей используется в декоративных целях. Благодаря хромированию скрываются несущественные повреждения поверхностей базового материала и улучшаются его характеристики. Оптимизируются такие свойства, как:

Цели металлизации пластмасс

стойкость к негативным воздействиям окружающей среды;
твердость базового материала;
устойчивость к высоким температурам;
износостойкость;
привлекательность внешнего вида.

Процесс химического хромирования требует внимательного и ответственного подхода в области техники безопасности.

Место проведения работы в домашних условиях должно хорошо проветриваться, потому что во время осуществления хромирования в воздухе могут оказаться химически активные элементы, способные навредить здоровью. В качестве помещения для проведения хромирования подойдёт гараж или, в летние месяцы, навес на улице, а также открытая веранда с крышей. На крайний случай можно использовать балкон.

Прямое попадание на кожу применяемых во время хромирования реактивов может привести к серьёзным химическим ожогам. К тому же, нередки отравления организма.

Подготовительные работы

Для выполнения хромирования необходим гальванический аппарат, который можно собрать собственноручно.

Нужно выбрать кисть с густой щетиной.
Затем сама щетина и ручка удаляются, а мембрана кисти обматывается свинцовым проводом.
Далее на кисть изготавливается и устанавливается ручка с полым корпусом из оргстекла. Это позволит наполнять кисточку электролитом.
В качестве источника тока должен выступать мощный трансформатор, к которому будут подключены анод и катод (можно применить автомобильный аккумулятор, но в схеме будет отсутствовать диод).
К изготовленной ранее специальной кисти подключается диод, а анод подключается к кабелю, ведущему к понижающей обмотке трансформатора.
Катод устанавливается на элементе, который необходимо хромировать.
Затем устанавливается ёмкость для хромирования и готовится специальный состав с равными пропорциями едкого натра, кальцинированной соды, силикатного клея и воды. Раствор тщательно перемешивается и доводится до кипения.
Деталь, которая должна пройти процесс хромирования, помещается в готовый раствор для обезжиривания.
Готовится специальный электролит с использованием хромового ангидрида, серной кислоты и воды.
Прежде чем начать хромирование пластика самостоятельно, необходимо переодеться в спецодежду, защитить кожу рук, глаза и органы дыхания специальными средствами (очки, резиновые перчатки, респиратор).

Хромирование деталей: поэтапная инструкция

Технология хромирования не отличается особой сложностью.

Для того чтобы приготовить электролит для небольшого изделия, нужно взять обычную стеклянную банку необходимых размеров или пластмассовое ведро и поставить его в специальный резервуар. Для этих целей можно воспользоваться бидоном. Чтобы электролиз был качественным, его, бидон, нужно теплоизолировать. А именно, взять ящик из дерева или коробку, утеплить его стеклотканью или пенопластом, а также дополнительно минеральной или стекловатой, песком и поставить резервуар туда.

Внутрь резервуара поместить элемент для подогрева и термометр. Сверху накрыть листом влагостойкой фанеры, которая выступит в роли герметизирующей крышки, и присоединить электроды. К изделию присоединить катод, анод (стержневой или пластинчатый) погрузить в емкость с образцом.

Деталь в банке должна удерживаться с помощью кронштейна, чтобы обеспечить хромирование со всех сторон.

Приготовление электролитного раствора

Чтобы осуществить хромирование деталей в домашних условиях, необходимо приготовить специальный раствор, состоящий из ангидрида хрома (250 г на литр дистиллированной воды) и серной кислоты (2,5 г на литр воды).

Для начала нужно налить до половины емкости нагретую воду (около шестидесяти градусов по Цельсию). Добавить необходимое количество (из расчета на общий литраж) ангидрида хрома, размешать, чтобы полностью растворился, и долить воду для получения нужного объема. Потом засыпать серную кислоту, перемешивая жидкость.

Полученный раствор необходимо проработать в течение трех с половиной часов, пропуская через него энергию тока (на 1 литр около 6 А). Когда электролит станет темно-коричневого цвета, его нужно будет отстоять не меньше суток.

Процедура подготовки образца

Прежде, чем подготовить деталь, нужно прогреть электролитный раствор до шестидесяти градусов по Цельсию и дать постоять ему три часа.

За это время необходимо:

Очистить деталь от грязи, ржавчины, краски.
Провести обезжиривание с помощью специального раствора, рецептов которого существует несколько. Например, он может состоять из 150 г едкого натра, 5 г силикатного клея, 50 г кальцинированной соды. Все брать на литр воды. Ингредиенты смешать, нагреть до девяноста градусов по Цельсию, опустить изделие и держать не меньше двадцати минут, а иногда и дольше, в зависимости от величины и степени очищения.

Непосредственное хромирование

Во время процедуры хромирования необходимо сохранять температурный режим электролитного раствора в среднем 53 С° (плюс-минус два градуса). Изделие поместить в электролит и через минуту, для выравнивания температур образца и раствора, подать напряжение. Вынуть деталь и просушить не меньше двух с половиной часов

Возникновение дефектов

При хромировании в домашних условиях могут возникнуть такие дефекты как:

Поверхность блестит неравномерно. Происходит из-за большого тока или низкой температуры электролитного раствора.
Отсутствие блеска – из-за неправильного количества ангидрида хрома, завышения тока, недостатка серной кислоты.
Наличие коричневых пятен – переизбыток ангидрида хромового, мало кислоты.
Слой неравномерный. Избыточность тока.
Размягченность покрытия – высокая температура раствора, низкий ток.
Хромировка отваливается – нестабильное напряжение, плохо проведенное обезвоживание, низкая температура раствора.

Хромирование в домашних условиях – это процесс, который требует определенной сноровки и четкого следования правилам и инструкциям. Любое нарушение может привести к некачественной хромировке. Поэтому стоит детально изучить технологию данного процесса и только тогда приступать к его осуществлению.

Химическое хромирование

Область применения

Электродуговой метод металлизации в сочетании с последующей покраской металлических конструкций относится к гибридным покрытиям, срок работы которых значительно превышает сумму сроков эксплуатации каждого из слоев отдельно благодаря эффекту синергии. Такие покрытия применяются для долговременной антикоррозионной защиты изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных факторов внутри и снаружи сооружений, в жидкостях. Покрытия, сформированные в результате электродуговой металлизации, применяются для предохранения:

металлических конструкций;
железобетонных опор путепроводов, мостов;
хранилищ топлива и нефти;
трубопроводных магистралей;
оборудования предприятий нефтехимической промышленности, теплосетей.

Используемые материалы и оборудование

Химическую металлизацию, как уже говорилось выше, можно выполнять своими руками и в условиях домашней мастерской. При этом изделия, отличающиеся небольшими размерами и несложной формой, обрабатывают по такой методике даже без использования специального оборудования. Если же такое оборудование в вашем распоряжении имеется, то наносить слой металла химическим способом можно даже на габаритные детали сложной конфигурации.

Самостоятельно занимаясь выполнением такой процедуры, следует соблюдать предельную осторожность, так как при этом используются опасные для здоровья химические реактивы. Если правильно подготовить оборудование и материалы для выполнения химической металлизации, то своими руками в домашних условиях можно получать на различных изделиях покрытия, качество которых практически не отличается от тех, которые сформированы на заводе.

Реагенты для химической металлизации

В наборе для химической металлизации должны быть реактивы, обладающие свойствами активатора и восстановителя. Для выполнения данной процедуры потребуется также грунтовка, которая наносится на обрабатываемую поверхность, и лак, защищающий готовое покрытие от негативного влияния внешних факторов. Для нанесения финишного лакового покрытия следует выбирать материал, обладающий высокой твердостью и износостойкостью.

Чтобы окрасить наносимый металлический слой в желаемый цвет, можно использовать специальный красящий тонер. Грунтовка, о которой говорилось выше, необходима для того, чтобы улучшить адгезию наносимого металлического слоя с материалом, из которого изготовлено обрабатываемое изделие. Результат химической металлизации, выполняемой своими руками, не всегда может быть качественным. Однако нанесенное покрытие можно удалить, используя для этого специальные смывочные растворы.

Установка химической металлизации предназначается для нанесения покрытия на любые твердые поверхности

Три составляющие гальванического процесса

Гальваника в домашних условиях, хромирование — это гальванический процесс. Поэтому для его проведения необходимо наличие трёх составляющих: катода, анода и электролитической среды, в которой будет происходить перенос заряженных частиц металла.

Катод. Пластина чистого свинца либо сплав свинца с оловом. Необходимо помнить, что площадь катода должна быть больше площади анода. Катод подсоединяется к положительному выходу выпрямителя.
Анод. Это и есть сама хромируемая деталь. Он должен висеть в среде электролита таким образом, чтобы не касаться стенок и дна емкости. Кроме того, анод ни в коем случае не должен касаться катода.
Электролит. Для хромирования требуется особо тщательная подготовка электролита.

Приготовление электролита

В набор электролитической жидкости для хромирования входят следующие компоненты:

Хромовый ангидрид: 250 гр/л.
Серная кислота: 2−3 гр/л. Химически чистая, концентрированная. Техническая серная кислота не годится.
Вода дистиллированная.

Вода нагревается до температуры 60−80 градусов. После этого в ней растворяется ангидрид. Раствор чуть охлаждается и затем в него добавляется тонкой струйкой необходимое количество серной кислоты.

Подготовка поверхности хромируемого изделия

Состоит из трёх этапов:

Механическая очистка, шлифовка и полировка.
Обезжиривание.
Никелирование.

Особенностью хромирования является то, что оно, наоборот, подчёркивает все имеющиеся неровности, сколы и трещины на поверхности изделия. Поэтому с поверхности хромируемой детали предварительно должны быть удалены следы старой краски, ржавчина, сколы, трещины и прочие дефекты. Подготовка хромируемой поверхности состоит из следующих этапов:

Пескоструйная обработка.
Полировка мелкой шкуркой.
Шлифовка мягкими материалами и полировочной пастой.

Для обезжиривания нельзя использовать бензин или Уайт Спирит. В противном случае будут проблемы с качеством хромирования. Оптимальный вариант — приготовить специальный раствор:

Натр едкий: 150 гр/л;
Сода, кальцинированная: 50 гр/л;
Клей силикатный: 5 гр/л.

Раствор подогревается до 90 градусов. После этого в него опускают деталь и выдерживают 20−40 минут, в зависимости от площади и рельефа поверхности детали.

Никелирование является последним этапом подготовки детали к хромированию. Процесс никелировки производят в специальной гальванической ванне. Катодом в этом случае является металлический никель, а в качестве электролита выступает раствор серной кислоты и солей никеля.

Процесс металлизации

Для получения нужного внешнего вида изделия его подвергают химической металлизации, которая происходит с помощью специального оборудования и химических реагентов. Время процесса может быть различным. Оно зависит от желаемых результатов и от того, какова должна быть толщина металлического слоя. Обычно процесс продолжается 5-8 часов. Также нужно помнить, что металлизация химическая проходит при определенной температуре. Она должна поддерживаться во время всего процесса.

После того как металлизация химическая проведена, изделие достают, моют и просушивают. На поверхности нельзя оставлять химические реактивы, так как они опасны для здоровья. Для более эффективного устранения всех остатков после промывания изделие нужно прокипятить в специальном оборудовании.

Использование

Применение хрома в черной металлургии велико — это около 2/3 общей выплавки металла. Производство хромированных сплавов выгодно — даже небольшие добавки лигатуры сообщают сплаву лучшие качества стойкого металла.

Рекомендуем: МЕДЬ — фундамент цивилизации

Оставшаяся треть в основном идет на хромирование. Покрытие хромом может быть функциональным, декоративным, или совмещать оба качества.

Хромированные диски

Сантехническая продукция просто создана для хромирования. Жара, влага, химические вещества не испортят ни смеситель, на душ, ни аксессуары для ванной.

Познавательно: часто защитный слой наносят на предварительно созданную «грунтовку» из меди и никеля.

Слой функционального хромирования защищает детали от коррозии, его толщина достигает нескольких миллиметров.

Декоративное хромирование — для красоты, его слой тоненький, всего 0,2-0,7 мкм.

Хромирование бывает:

электролитическим;
химическим;
вакуумным;
диффузным.

Интересно: разработан способ газоплазменного напыления, делающий процесс хромирования безопасным.

Суть технологии

Технология химической металлизации может применяться для достижения самых различных целей, большая часть из них связана с изменением декоративных качеств поверхности. Кроме этого данный метод обработки позволяет скрыть основные дефекты металла или другого материала: микроскопические трещины и поры, другие нарушения структуры. В некоторых случаях технология применяется для восстановления покрытия.

Суть технологии заключается в нанесении металла тонким слоем. Особенности процесса нанесения вещества зависит от конкретной технологии, которых достаточно много.

Металлизация позволяет предать детали определенные эксплуатационные качества. Среди достигаемых характеристик обрабатываемого изделия отметим следующее:

Повышается твердость. Металл обладает большей прочностью, нежели пластик. Покрывая им поверхность пластиковых или деревянных изделий можно защитить основу от механического воздействия.
Увеличиваются декоративные свойства. Металлическое глянцевое покрытие выглядит весьма привлекательно.
Улучшаются износостойкие качества поверхности. Металлизация проводится зачастую для того, чтобы снизить трение между соприкасающимися деталями.

Химическая металлизация в домашних условиях

Если вы решили выполнить химическую металлизацию своими руками, следует не только изучить теоретический материал, но и просмотреть обучающее видео на данную тему. Естественно, необходимо подготовить комплект оборудования и расходных материалов для выполнения этого технологического процесса.

Для химической металлизации используются опасные для здоровья химические реактивы, работая с которыми, следует строго соблюдать требования по технике безопасности. Сама же технология химической металлизации, как уже говорилось выше, не представляет особой сложности и напоминает обычную покраску. Главное при этом – строго придерживаться определенной последовательности действий. Более подробно познакомиться с такой методикой позволяют видео, которые несложно найти в интернете.

Простейшая установка для химической металлизации может состоять из эмалированной емкости и паяльной лампы. Для выполнения обработки потребуются соответствующие реагенты и знание химии, чтобы правильно их смешивать. Изучив теоретический материал, просмотрев соответствующее видео и подготовив свой аппарат для химической металлизации, можно приступать к самой металлизации.

Алгоритм действий в данном случае таков:

Проводят тщательную очистку обрабатываемой поверхности от загрязнений.
Выполняют обезжиривание. К данному этапу следует подойти очень ответственно, так как от качества его выполнения во многом зависят характеристики наносимого покрытия. Проводить такую процедуру можно при помощи щелочного раствора или качественного моющего средства, позволяющих удалить с поверхности изделия все органические загрязнения.
Промывают обезжиренную поверхность водой.
Если химической металлизации подвергается не все изделие, то те его участки, на которые не будет наноситься покрытие, необходимо заизолировать при помощи свинца, устойчивого к воздействию электролитического раствора.
Изделие крепят на проводе, по которому к нему будет подаваться электрический ток, и опускают в емкость с электролитическим раствором. Выдерживать изделие в таком растворе следует в течение часа.
Обработанное изделие извлекают из раствора, просушивают, остужают и, если качество нанесенного покрытия достаточно высокое, полируют.

В домашних условиях можно использовать мини-установку для химической металлизации, работающую от компрессора

Чтобы получить на обрабатываемой поверхности качественный металлический слой и при этом не навредить своему здоровью, следует придерживаться определенных рекомендаций.

Перед началом процедуры надо проверить надежность всех электрических контактов, на которые будет приходиться основная нагрузка.
При выполнении всех этапов химической металлизации (особенно при извлечении обрабатываемого изделия из электролитического раствора) следует пользоваться резиновыми перчатками, которые защитят кожу ваших рук от химических и термических ожогов.
Помещение, в котором выполняется металлизация химическим способом, должно быть хорошо проветриваемым. Объясняется это требование тем, что при выполнении этой процедуры происходит интенсивное выделение газов и образование тумана, раздражающего слизистые оболочки органов дыхания и зрения.
Не лишним при выполнении химической металлизации будет использование респиратора и защитных очков.

Металлизация с использованием стандартного краскораспылительного оборудования

В целом, если правильно подготовиться к химической металлизации, тщательно изучить все теоретические аспекты данного процесса и просмотреть соответствующее видео, то в результате можно получить качественные декоративные покрытия, отличающиеся еще и отличными защитными свойствами. Используя такую технологию, вы даже в домашних условиях сможете изготавливать различные изделия декоративного назначения, реставрировать поверхности изношенных деталей, наносить на них покрытие, защищающее их от негативного влияния внешней среды.

Для защиты неустойчивых материалов и их декорирования могут применяться различные технологии обработки. Химическая металлизация – процесс, заключающийся в образовании тонкого защитного слоя на поверхности самой различной формы. У данной технологии есть большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Химические методы нанесения покрытий

В основе химических методов обработки лежит воздействие на обрабатываемую поверхность заготовки химически активных веществ. В результате протекающих химических обменных реакций происходит либо растворение поверхностного слоя в окружающей среде, либо осаждение вещества из среды на поверхность заготовки. Это обусловило возможность использования химических методов, во-первых, для поверхностного и глубинного травления заготовок и, во-вторых, для осаждения на обрабатываемую поверхность покрытий (плёнок).

Химические методы получения покрытий реализуются без наложения на среду, в которой ведётся обработка, электрического тока путём осаждения металла из водных растворов или из газовой среды (фазы).Покрытия такого типа известны в литературе как химические покрытия.

Непосредственному нанесению химического покрытия на поверхность заготовки должна предшествовать подготовка поверхности к выполнению этой операции.

Химические методы нанесения покрытий осаждением из водных растворов

Существуют несколько способов химического осаждения металлов из водных растворов: контактный; контактно-химический; метод химического восстановления (химическая металлизация).

Контактный способоснован на вытеснении ионов осаждаемого металла из раствора более активным металлом. Примером реализации данного способа может быть реакция меднения железного гвоздя, помещённого в раствор сульфата меди.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu↓.

Контактно-химический способ осаждения металлов заключается в создании гальванической пары между металлом основы и более активным металлом. Так, при осаждении серебра на медную основу создают гальваническую пару с помощью более активного металла алюминия или магния. В этом случае более активный металл отдаёт свои электроны меди, и на отрицательно заряженной медной поверхности ионы Ag+ восстанавливаются до металла.

Метод химического восстановления (химическая металлизация) заключается в том, что металлические покрытия получают в результате восстановления ионов металла из водных растворов, содержащих восстановитель.

Химические методы нанесения металлических покрытий при своей сравнительной простоте обеспечивают высокую прочность сцепления металлического слоя с основой (до 2 МПа), равномерную толщину слоя и его высокую электропроводность. Эти методы позволяют получать равномерные покрытия на деталях сложной конфигурации, причём не только на внешних, но и на внутренних поверхностях.

Рассмотрим далее особенности проведения процесса химической металлизации и получения наиболее распространенных процессов химического осаждения покрытий: оксидирования, воронения, фосфатирования и хроматирования.

Химическая металлизация — нанесение покрытия из металла на поверхность заготовки методом его химического осаждения. Химическую металлизацию можно осуществлять как на металлах, так и на неметаллических материалах, например, пластмассах.

Химический метод получения металлических покрытийна металлах основан на восстановлении ионов осаждаемого металла из раствора в результате взаимодействия его с восстанавливающим веществом (восстановителем), находящимся в растворе.Восстановитель, окисляясь, отдаёт свои электроны имеющимся в растворе ионам металла, которые превращаются в атомы и осаждаются на обрабатываемой поверхности в виде металлической плёнки. Реакция восстановления интенсивно протекает на металлической поверхности покрываемой заготовки, являющейся каталитической для данного процесса.

В настоящее время разработаны способы получения покрытий химическим восстановлением более 20 различных металлов. Этим же методом получают покрытия бинарными и тройными сплавами, например, сплавами Ni- P, Ni- B, Ni-Mo- B, Ni-Co- P. В промышленности широкое распространение получили химическое никелирование и химическое омеднение поверхностей заготовок.

Основу химического никелирования составляет восстановление ионов никеля из водных растворов и осаждение их в виде атомов на поверхности заготовки. Этим методом можно покрывать наружные поверхности заготовок сложной формы и внутренние поверхности, недоступные для нанесения покрытия другими методами. Никелевое покрытие с успехом применяют для защиты от коррозии энергетического оборудования, работающего при температуре 600…650 0С в газовой среде, для покрытия магниевых и титановых деталей вертолетных роторов, а также алюминиевых зеркал, используемых на спутниках в условиях космоса. Оно применяется также для защиты от коррозии хирургических инструментов и деталей часов.

Химическое меднение. Восстановление ионов Сu2+ из раствора, содержащего соли меди, формальдегидом (в виде гидрата метиленгликоля НСНО + Н2О СН2(ОН)2) с целью получения медных зеркал на стекле известно с конца XIX века. Широкое распространение этот процесс получил для изготовления простых и многослойных печатных схем, при металлизации пластмасс, изготовлении медных зеркал и для других целей.

Металлические покрытия на пластмассах как бы облагораживают изделия, упрочняют, делают их более стойкими к тепловым, световым, радиационным, механическим и другим воздействиям. Свойства металлизированных пластмассовых изделий, на которых основано столь широкое их применение, в значительной степени зависят от способа нанесения металлического покрытия.

Широко известен, например, метод химического омеднения пластмасс при изготовлении печатных плат. Восстановление меди на поверхности пластмассовой печатной платы производят из раствора, содержащего соли меди, никеля, а также формалин, соду и другие химикаты. Длительность осаждения слоя меди толщиной 0,25…0,5 мкм составляет 15…20 мин. Для удаления водорода, выделяющегося в процессе омеднения, и для лучшего смачивания обрабатываемых поверхностей раствором, процесс проводят с плавным покачиванием плат или с наложением на технологическую систему ультразвуковых колебаний.

Химическое оксидирование. Оксидированием называют нанесение оксидных покрытий на металлы химическим и электрохимическим методами. Химические оксидные плёнки образуются при обработке металлов в растворах, содержащих окислители, которые способны генерировать на поверхности кислород, вступающий во взаимодействие с металлом.

Воронение.Широко известны в промышленности технологии оксидирования углеродистых и низколегированных сталей и чугунов, получившие название «воронение». На поверхностях изделий, изготовленных из этих материалов, методом воронения создают пористые плёнки окислов железа (Fe3O4 и других) толщиной 1…10 мкм. Воронение применяют преимущественно для декоративной отделки поверхности путём придания ей определённого цвета. Цветформирующейся плёнки определяется толщиной покрытия и последовательно меняется с увеличением толщины от жёлтого к бурому, вишнёвому, фиолетовому, синему и серому.

Существуют следующие виды воронения:

— щелочное — воронение в щелочныхрастворах с окислителями при температуре 135…150 °C;

— кислотное— воронение в кислых растворах химическим или электрохимическим способами;

— термическое — окисление стали при высоких температурах: в атмосфере перегретого водяного пара при 200…480 °C или в парах аммиачно-спиртовой смеси при 520…880 °C, в расплавленных солях при 400…600 °C, а также в воздушной атмосфере при 310…450 °C с предварительным покрытием поверхности деталей тонким слоем асфальтового или масляного лака.

Структура покрытия мелкокристаллическая, микропористая. Для придания блеска, а также улучшения защитных свойств окисной плёнки её также пропитывают маслом (минеральным или растительным).

Сейчас воронение применяется преимущественно в качестве декоративной отделки, а раньше для уменьшения коррозии металла.

Прочные оксидные плёнки получают также на меди и её сплавах. Подвергаются химическому оксидированию и магниевые сплавы. Толщина оксидных плёнок на них колеблется от 2 до 5 мкм, предельная эксплуатационная температура таких плёнок находится в пределах 200…250 оС.

Фосфатирование.Фосфатированием называют метод нанесения на аноде (заготовке) покрытия, состоящего из мелкокристаллического слоя смешанных фосфатов железа, цинка или марганца.

Фосфатированиев основном используют для образования на чёрных металлах (низкоуглеродистые и углеродистые стали, чугун) трудно растворимой фосфатной плёнки типа Ме3(РО4)n, где обозначение «Ме» соответствует металлу основы, на которую наносится покрытие. Цветные металлы подвергают фосфатированию реже, чем чёрные.

Фосфатирование может быть реализовано химическим и электрохимическим методами. Осуществляется этот процесс в водных растворов препаратов, известных под названием МАЖЕФ (марганец, железо, фосфор), основу которых составляют однозамещённые соли ортофосфорной кислоты (H3PO4) марганца, железа (MnHPO4, Fe(H2PO4)2, Mn(H2PO4)2).

С целью получения фосфатной пленки водный раствор солей подвергается гидролизу

Me (Η2ΡΟ4)2«Me(HРО4) + Η3ΡΟ4.

При нагревании до температуры кипения гидролиз идет дальше

5Ме(Н2РО4)2« 2Ме(НРО4) + Ме3(РО4)2 + 6Η3ΡΟ4.

Как известно, при взаимодействии железа с фосфорной кислотой образуются одно-, двух- и трёхзамещённые фосфаты и выделяется водород:

Fe + 2H3PO4 = Fe(H2PO4)2 + Η2,

Fe + Fe(H2PO4)2 = 2Fe(HPO4) +Η2,

Fe + 2Fe(HPO4) = Fe3(PO4)2 + H2.

Параллельно может идти диссоциация однозамещенных фосфатов

3Fe(H2PO4)2«Fe3(PO4)2 + 4Η3ΡΟ4.

Однозамещённые фосфаты хорошо растворимы в воде, двухзамещённые трудно растворяются, а трёхзамещённые практически не растворяются. Последние два соединения и являются основой фосфатной пленки, формирующейся на поверхности обрабатываемых изделий.

Толщина фосфатного покрытия обычно составляет 10…12 мкм, но в некоторых случаях создают покрытия толщиной в несколько десятков микрометров. Фосфатная плёнка не боится органических масел, смазочных, горячих материалов, толуола, бензола, всех газов, кроме сероводорода. Она имеет более высокую коррозионную стойкость, чем оксидная плёнка. Поэтому фосфатные покрытия применяют для защиты поверхностей от атмосферной коррозии. Этот вид покрытия используется также для грунтования поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов, уменьшения трения при выполнении операций волочения и накатки резьбы, изоляции участков стальных поверхностей перед лужением, свинцеванием, цинкованием; для электроизоляции пластин трансформаторов, роторов и статоров.

Хроматирование — метод химического нанесения тонкоплёночного покрытия из хроматов (солей хромовой кислоты H2CrO4) на поверхностях заготовок из сталей, цинка, кадмия, магния, алюминия и их сплавов. В процессе хроматирования на поверхности данных металлов образуются пассивные плёнки толщиной менее 1 мкм, состоящие из солей трудно растворимых хроматов (Fe2(CrO4)3, ZnCrO4, CdCrO4, MgCrO4, Al2(CrO4)3) зелёного, жёлтого, чёрного или бледно-голубого цветов, которые заметно улучшают коррозионную стойкость детали. Хроматирование широко применяют для покрытия оцинкованной стали с целью защитить её от образования белой ржавчины во время транспортировки и хранения.

Химическое хроматирование проводят, используя водный раствор хромовой кислоты или хромата, часто содержащий другие добавки, например, фосфорную и соляную кислоты.

Подготовка к процедуре

За счет своей простоты проведение химического хромирования не требует серьезных финансовых затрат. Выполнить хромирование в домашних условиях при помощи данной технологии несложно, для этого вполне достаточно внимательно изучить теоретический материал и просмотреть соответствующее видео.

В процессе химического хромирования следует избегать контакта растворов с незащищенными участками тела

Выполнять такое хромирование в домашних условиях следует только в нежилых помещениях, в которых организована эффективная вентиляция. Кроме того, необходимо использовать средства личной безопасности:

респиратор, защищающий органы дыхания;
очки для защиты органов зрения;
перчатки, одежду и обувь, защищающие кожные покровы;
клеенчатый фартук.

Растворы для хромирования, выполняемого по химической технологии, а также для проведения всех вспомогательных технологических операций готовятся на основе дистиллированной воды. Реактивы, используемые при этом, должны иметь в своей маркировке букву «Ч», что свидетельствует об их химической чистоте. Посуда, в которой готовят рабочие растворы, может быть только стеклянной или эмалированной.

Реактивы для химического хромирования

Перед началом химического хромирования поверхность изделия следует подвергнуть тщательной очистке и обезжириванию. Надежность и качество хромового покрытия в большой степени определяются тщательностью выполнения данных процедур. Если обрабатываемая поверхность достаточно сильно загрязнена и на ней имеются остатки старого покрытия или следы коррозии, то ее обрабатывают при помощи пескоструйной установки или наждачной шкурки, добиваясь металлического блеска. Сформировать более надежное и качественное хромовое покрытие позволяют предварительные шлифовка и полировка изделия. После выполнения этих технологических процедур обрабатываемую поверхность обезжиривают при помощи водного раствора, включающего в свой состав такие компоненты, как:

каустическая сода – 100–150 г/л;
карбонат натрия – 40–50 г/л;
жидкое стекло – 3–5 г/л.

Промывка и обезжирование деталей перед хромированием

Чтобы выполнить обезжиривание, полученную смесь подвергают нагреву до 60–100° и только после этого опускают в нее обрабатываемое изделие. В зависимости от степени загрязнения поверхности изделие держат в нагретом растворе от четверти часа до 60 минут. Чтобы улучшить сцепление хрома с обрабатываемой поверхностью, можно дополнительно выполнить ее декапирование, которое проводится в растворе соляной и серной кислот.

При необходимости выполнения химического хромирования алюминия изделие из данного металла подвергают еще и цинкатной обработке, после которой его промывают. Перед химическим хромированием деталей из стального сплава на их поверхность предварительно наносится слой меди. Для этого используется водный раствор, включающий следующие компоненты:

сульфат меди – 50 г/л;
концентрированную серную кислоту – 5–8 г/л.

Рабочая температура такого раствора, в котором изделие выдерживается в течение нескольких секунд (5–10), должна составлять 15–25°. После выдержки в растворе для омеднения изделие промывают водой и просушивают. Если сталь после омеднения дополнительно покрыть никелевым слоем, толщина которого будет составлять порядка 1 микрометра, то хромирование, выполняемое в дальнейшем, будет более качественным.

Условия безопасности

Химическая металлизация (хромирование) — это опасный для здоровья процесс, поэтому важно выполнять требования по технике безопасности. Сам процесс должен проходить в помещении, которое хорошо проветривается. Хорошо, если в этом помещении установлена качественная принудительная вентиляция. Приступая к химической металлизации в домашних условиях, важно позаботиться о средствах защиты органов дыхания, зрения, кожных покровов, то есть специальных очках, респираторе, закрытой одежде, фартуке, перчатках.

Для приготовления необходимых растворов используется только дистиллированная вода. Также стоит подумать о реагентах — они должны быть чистыми, высокого качества, с маркировкой «Ч». Посуда для реагентов тоже имеет значение — емкости должны быть стеклянными или эмалированными.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — образование тонкой пленки металла на обрабатываемой поверхности под действием различных химических реактивов. Данным методом можно получить покрытие цинком (цинкование), хромом (хромирование), алюминием (алитирование) и другие. При помощи этой технологии возможно получение ровного слоя металла на материалах с различными видами поверхности: гладкими — стекло, фарфор, полированный камень, или пористыми: дерево, пластик, гипс.

Рабочее место и оборудование

В результате химической реакции выделяется газ, негативно влияющий на слизистые оболочки дыхательных путей, поэтому процесс необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией или на открытом пространстве.

Из оборудования понадобится:

эмалированная ванна;
мерные стаканы емкостью 1 л и 250 мл;
3 бутылки по 100 мл;
одноразовые шприцы на 5, 20, 50 мл3;
одноразовые стаканы по 50 мл;
кухонные электронные весы.

Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны

Реактивы

В зависимости от материала обрабатываемого изделия и вида покрытия приобретаются реактивы. Для химической металлизации серебром понадобятся реактивы:

соляная кислота;
азотнокислое серебро;
двухлористое олово;
гидроксид натрия;
аммиак;
глюкоза;
формалин;
дистиллированная вода.

Приготовление растворов для:

активации поверхности — двухлористое олово, соляная кислота, дистиллированная вода;
восстановления — глюкоза, формалин, дистиллированная вода;
серебрения — азотнокислое серебро, гидроксид натрия, аммиак, дистиллированная вода.

Подготовка поверхности

поверхность готовят в несколько этапов. Пористые и окрашенные изделия ошкуриваются, снимается старый окрасочный слой, поверхность очищается от пыли, промывается и обезжиривается. Обезжирить можно уайт-спиритом, ацетоном или раствором гидроксида натрия в воде t= +40…+60°С. Поверхности протираются губкой с составом для обезжиривания, затем другой губкой промываются дистиллированной водой. Подготовленная поверхность должна полностью смачиваться водой, без сухих пятен — в этих местах дефекты будут неизбежны.

Покрытие изделия активирующим составом

Обрабатываемый предмет равномерно по всей поверхности поливают двухлористым оловом в течение 1 минуты, затем 3 минуты промывают дистиллированной водой.

Металлизация

Для получения равномерной металлической пленки на изделие одновременно и в равном объеме напыляется раствор восстановителя и серебрения. Так как полученная зеркальная пленка очень тонка и не прочна, ее можно упрочнить защитным лаком — прозрачным или тонированным.

Описанный метод напоминает процесс окраски. Существует другой, более сложный способ выполнения работ — электрохимическая металлизация.

Этапы хромирования

Непосредственно хромирование состоит из ряда последовательных этапов:

Процесс начинается с поднимания температуры электролита в ванне до 50−54 градусов.
Помещается хромируемая деталь с предварительным присоединением к ней катодного выхода.
После этого выдерживают некоторое время, не подавая напряжения в систему. В течение этого времени температура детали и электролита должны выровняться.
После подачи напряжения обрабатываемая деталь находится в растворе как минимум 20 минут. В некоторых случаях хромирование может продолжаться 2−3 часа. Всё решается в индивидуальном порядке в зависимости от размера детали и необходимых конечных характеристик хромированного покрытия.
После окончания процесса деталь достаётся из раствора, промывается и помещается в сушильный шкаф на 2−3 часа.

В интернете очень много видеоуроков по гальванике, в частности, по хромированию металлов. Поэтому все детали этого процесса можно почерпнуть там.

Технология химической металлизации может использоваться практически на любых жестких поверхностях

Технологические особенности металлизации

Технология металлизации производится в следующих состояниях:

в холодном состоянии;
в нагретом состоянии;
диффузией.

Такому способу обработки как металлизация могут подвергаться изделия, изготовленные из металла, любого вида пластика, древесины, стекла, гипса, бетона и прочих материалов. Самый распространенный способ нанесения покрытия в домашних условиях — это напыление. Материалы, предназначенные для проведения процесса, можно найти в магазинах. Обычно они продаются в баллонах под давлением с распылителем.

Защитный слой на металлизированных деталях можно получить:

в жидкой среде;
в газовой среде;
с использованием твердых компонентов.

Нанесение покрытия металлизацией в холодном состоянии или в нагретом до незначительной температуры, характерно для первой группы и подгруппы 2а. Во время протекания цикла происходит изменение размеров детали на толщину нанесенного слоя металлов или их сплавов.

Для подгруппы 2б характерно насыщение поверхностного слоя методом диффузии при высоких температурах. Во время обработки происходит образование сплава, а размеры практически не отличаются от заданных.

Виды металлизации

Металлизация — это нанесение на поверхность тонкого металлического слоя. Так могут обрабатываться не только металлические изделия, но также пластиковые, деревянные, стеклянные и другие. Самые популярные и известные виды этого процесса — хромирование (то есть металлизация хромом) и цинкование (когда поверхность изделия покрывают слоем цинка). Менее известный вид — это алитирование (нанесение на поверхность слоя алюминия).

В зависимости от оборудования и технологии различают несколько разновидностей металлизации:

Гальваническая. Выполняется в специальном электролите, который наливают в ванны.
Металлизация электродуговая. Покрытие здесь наносится следующим способом: применяется электродуговое плавление металлического электрода.
Газоплазменное напыление по технологии похоже на электродуговую металлизацию, когда расплавленный, мелкодисперсный металл наносится на поверхность. Газоплазменное напыление, как и электродуговая металлизация — это достаточно сложный технологический процесс, поэтому применяется он в основном в производстве.
Плакирование. При этом методе слой металла наносят на поверхность изделия, после чего применяется горячая прокатка.
Металлизация диффузная. Высокая температура заставляет атомы наносимого металла проникать в поверхность обрабатываемого изделия.
Горячий вид металлизации. Покрытие формируется во время погружения изделия в расплавленный металл.
Металлизация химическая. Данный вид отлично подходит для применения в домашних условиях.

Основы хромирования

Современная технология химической металлизации позволяет использовать для разработки напыления специальные лакокрасочные материалы и реагенты. В результате этого покрытие будет блестеть и отражать окружающие предметы. Кроме того, именно металлизация химическая позволяет достичь высшей степени адгезии

Важно, что процесс нанесения покрытия осуществляется без помощи каких-либо едких веществ или взрывоопасных компонентов. Канцерогенные составляющие хромирования сводятся к абсолютному минимуму

Химическая металлизация не имеет ограничений по форме и размеру изделия. Также не требуется помещать предмет в жидкую кислотную среду или прибегать к сильному нагреву.

Подготовка поверхности к хромированию аналогична процессу перед нанесением краски. Благодаря этому зеркальные покрытия могут покрывать любые основы, но лучше, чтобы они были металлическими. Подобная химическая обработка не требует значительных денежных вливаний. Достаточно приобрести специальную установку и реагенты. В итоге владелец оборудования получит возможность наносить «серебряное зеркало» даже на пористые или органические материалы. Никакие другие технологии не смогут дать подобных результатов. На сегодняшний день хромирование составляет мощную конкуренцию прочим процессам металлизации.

Необходимое оборудование

Хромирование на кухне жилой квартиры способен проводить только потенциальный самоубийца. Для того чтобы начать процесс хромирования фары, необходимо иметь для этого специальное помещение, максимально удалённое от жилых построек. Лучше всего для этих целей подойдёт просторная мастерская или гараж. Обязательно наличие хорошей принудительной вентиляции. Предварительно из помещения должны быть удалены все ёмкости с бензином, красками, лаками и прочими растворителями. В обязательном порядке приобретается хороший огнетушитель и прорабатывается вариант запасного выхода из помещения в случае возникновения нештатной ситуации.
Для хромирования необходимо иметь:

Гальваническая ванна. Либо из стекла, либо из прочного пластика, способного выдерживать повышение температуры до 100 градусов.
Выпрямитель. Источник постоянного тока с возможностью регулировать выходное напряжение. Параметры — 12В/50А. Если речь идёт о мелких деталях, то можно использовать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
Нагреватель. Должен выдерживать долговременное пребывание в агрессивной кислой среде. Например, керамический тэн. Обычный тэн не подойдёт.
Термометр. С делениями от 0 до 100 градусов. Оптимальная температура для проведения процесса составляет 45−55 градусов.

Используемые химические реактивы

Химическая металлизация технология предусматривает применение различных веществ, которые в связке образуют защитное покрытие после прохождения химической реакции. Применяя активатор и реактивы при химической металлизации можно обойтись без специального оборудования, однако метод не подходит для больших деталей.

Для проведения рассматриваемой обработки понадобятся:

Восстановитель является основным компонентом. Химическая металлизация реагенты должны хранится согласно рекомендациям, которые размещают производители.
Активатор также является важным реагентом, который определяет эксплуатационные качества поверхности. Реактивы химической металлизации имеют этикетки, на которых указывается название металла. Примером назовем золото, мель и хром.
Грунтовка накладывается на поверхность для обеспечения наиболее благоприятных условий обработки. Она существенно повышает адгезию наносимого металла.
Лак защищает наносимое покрытие от химического и механического воздействия.
Для того чтобы придать поверхности определенный цвет используются специальные тонеры. На упаковке тонеров указывается конкретный оттенок.

Реактивы для химической металлизации

Стоит учитывать, что при самостоятельном выполнении работ обеспечить высокое качество поверхности достаточно сложно. В некоторых случаях приходится пользоваться помощью специальных очистительных составов.

Рассматривая минусы химической металлизации отметим, что при проведении данной процедуры используются вредные химические реактивы, работа с которыми должна проходить при строгом соблюдении техники безопасности. Данная технология довольно проста в исполнении, напоминает метод покрытия поверхности лакокрасочным веществом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Подготовка детали к металлизации

Пока электролит отстаивается, самое время заняться этим.

Удаление загрязнений

Чтобы хромирование было качественным и недорогим, покрывающий деталь слой должен быть однородным и тонким. Этого можно добиться, если поверхность зачищена до самой основы. Чем удалять инородные фракции и обезжиривать, решается самостоятельно. Для образцов с ровными гранями достаточно, как правило, «шкурки». В остальных случаях придется подумать, как и чем удалить грязь и ржавчину.

Обезжиривание

Это второй подготовительный этап. Ограничиваться лишь традиционными средствами – бензином, уайт-спиритом, растворителем «666» или чем-то подобным – значит, не добиться качественной металлизации. Хромировка на такой поверхности долго не продержится.

Дополнительная обработка производится в растворе, который специально готовится для этих целей. Рецептов много, но наиболее популярный при металлизации на дому следующий:

150 (едкий натр) + 50 (кальцинированная сода) + 5 (силикатный клей).

*Из расчета г/л воды.

Предварительно обработанная заготовка погружается в этот раствор, который должен быть доведен до температуры 85 (±5) ºС. Время выдержки зависит от рельефности детали и степени ее остаточного загрязнения (от ⅓ до 1,5 часов).