Хромирование в домашних условиях: технология, подготовка химического раствора и оборудования

Необязательно быть химиком со стажем, чтобы провести хромирование деталей в домашних условиях своими руками. Данный метод доступен рядовому умельцу, не нуждается в привлечении профессиональных знаний и потому остается популярным способом обработки. Технология позволяет получить блестящую поверхность на металлической, пластмассовой, стеклянной или деревянной основе, не теряющую своего блеска под влиянием воздуха и воды.

Существуют схожие операции получения дополнительного металлического слоя: цинкование, никелирование, серебрение. Хромировка деталей (процесс нанесения хрома на изделие) включает несколько функций:

  1. Защитную. Слой хрома устойчив к температурным перепадам; он улучшает физико-химические характеристики поверхности, защищая ее от окисления, предавая предметам (деталям автомобилей, велосипедов, приборов) дополнительную прочность.
  2. Декоративную. Результатом гальванизации становится привлекательный внешний вид любого транспортного средства. Декоративное хромирование выгодно преображает детали интерьера — крепежные элементы потолочных карнизов, фурнитуру (ручки дверей или мебельные), декоративные подставки, сувениры.
  3. Восстанавливающую. Продлевает срок службы изношенной поверхности валов, втулок (если глубина износа не превышает 1 мм), тем самым увеличивая срок эксплуатации.
  4. Повышает износоустойчивость двигателей внутреннего сгорания (осаждается на трущиеся поверхности), всевозможных штампов и матриц, мерильных инструментов.
  5. Улучшает отражательные свойства (хромирование отражателей фар, производство прожекторов, технических и бытовых зеркал).

Технологии хромирования

Хромирование в домашних условиях может осуществляться несколькими способами:

  • Гальванический (электролитический) метод. Атомы хрома из раствора электролита осаждается на поверхность заготовки под действием электрического тока. Наиболее популярный, способ имеет широкую сферу применения, включая создание изделий, обладающих отражающими свойствами. Гальваническое осаждение хрома позволяет добиться качественного покрытия, устойчивого к механическим и химическим повреждениям.
  • Химический (каталитический). Метод основан на взаимодействии реагентов и восстановлении хрома из своих солей; электрический ток не применяется. Получаемый слой первоначально имеет серый цвет и нуждается в полировке. Химическое хромирование, из-за присутствия среди реагентов фосфора, позволяет покрывать качественным твердым слоем изделия сложной формы, включающие полости.
  • Диффузионный метод (напыление хрома осуществляется с использованием гальванической кисти). Хромирование деталей в домашних условиях диффузным методом — компактный способ обработки, не требующий организации ванны. Контроль толщины и качества покрытия возможен непосредственно во время операции.

Подготовка рабочего места

Металлизация хромом — химический процесс, сопровождающийся выделением токсичных (канцерогенных) веществ, наносящих вред здоровью человека и природной среде. Поэтому для гальваники в домашних условиях подбирается нежилое, безупречно проветриваемое помещение. Лучшим выбором является гараж или отдельно стоящая мастерская с эффективной принудительной вентиляцией (вытяжкой). Следует продумать утилизацию отходов.

Хромовый электролит выделяет летучие соединения, способные вступать в контакт и разрушать любую органику. Пары несут опасность для кожи и слизистых оболочек. Для защиты от испарений используют очки и маску-респиратор.

Хромирование в домашних условиях проводится в спецодежде, сапогах и фартуке. Руки защищают плотными латексными или резиновыми перчатками. Перед работой рекомендуется смазать носовую полость мазью, состоящей из вазелина и ланолина (в отношении 2 к 1).

Оборудование

Чтобы провести хромирование своими руками в домашних условиях на достойном уровне, часть инвентаря предлагается изготовить из подручных средств. В число предметов, составляющих набор для хромирования гальваническим путем, входит:

  1. Гальваническая ванна – сосуд из пластика, стекла, полиэтилена или пропилена (устойчивый к продолжительному воздействию агрессивной среды); подойдет и эмалированный. Для небольших предметов идеальна стеклянная банка. Для качественного электролиза выбранную посуду необходимо теплоизолировать (поместить в деревянный ящик, обитый изнутри стеклотканью с дополнительным утеплением минеральной или стекловатой).
  2. Источник питания – должен иметь характеристики: силу тока 50 А, допустимое напряжение 12 В, общую мощность не более 1 кВт.
  3. Нагревательное устройство для электролита, выдерживающее контакт с агрессивной средой (керамический ТЭН) соответствующей мощности. Допустимо использовать внешний подогреватель.
  4. Термометр, калиброванный до 100° по Цельсию.
  5. Крышка, герметично притертая к сосуду с электролитом (не металлическая).
  6. Электроды – анодом служит свинцовая пластина. Она погружается в емкость, катод присоединяется к хромируемому образцу. В роли катода удобно использовать зажим, удерживающий деталь. Последняя размещается в электролите так, чтобы не допустить касания стенок, дна и анода.

Источник питания

Для гальваники в домашней лаборатории подойдет заземленный источник постоянного тока с регулируемым напряжением 1,5-12 В, с максимальным током 20 А (для регулировки выходной мощности удобно пользоваться реостатом).

Выбор сечения соединительных проводов делают с учетом максимальной нагрузки (силы тока). Для хромирования мелких деталей используют провода с сечением 2,5 мм.

Состав и методика подготовки электролита

В смеси для осаждения хрома содержится:

  • Дистиллированная (из аптеки) либо водопроводная (прокипяченная и отстоянная, идеально — фильтрованная) вода.
  • Хромовый ангидрид (CrO3), из расчета 250 г на 1 л воды.
  • Серная кислота (H2SO4) – 2-2.5 г/л (с удельной плотностью 1,84 г/см3).

Порядок приготовления:

  1. Сосуд наполовину заполнить водой, разогретой до 60º С.
  2. Всыпать хромовый ангидрид; добиться полного растворения, размешивая.
  3. Долить оставшуюся воду, осторожно добавить кислоту, перемешать.
  4. Электролит выдерживается 3,5 часа под номинальным током (для выравнивания плотности).

При соблюдении всех правил электролит становится темно-коричневым, после чего смесь отстаивается в прохладном помещении 1 сутки.

Подготовка поверхности

Чем лучше подготовить поверхность изделия, тем меньше проблем возникнет во время гальванического хромирования и качественнее будет покрытие.

  • Предварительная механическая и химическая очистка. Удаляются сильные загрязнения (лак, краску, пятна ржавчины). Ржавчину с поверхности металла можно удалить травлением в кислоте, остатки краски — наждачной бумагой.
  • Тонкая очистка. Следы загрязнений тщательно удаляются чистым куском материи.
  • Обезжиривание. Для процедуры нужен раствор из 150 г едкого натра, 50 г кальцинированной соды и 5 г силикатного клея (расчет на 1 литр воды). Предмет выдерживается в растворе 20-60 минут при 90° С; на время влияет сложность формы.

Хромирование

  1. Электролит подогревается до 52±2°С (во время процесса поддерживается неизменный температурный режим).
  2. В сосуд (с закрепленным анодом) помещается деталь с прикрепленным катодом и прогревается до уравнивания температур.
  3. Подается напряжение. Время осаждения составляет от 20 минут до 1-2 часов, что определяется формой предмета.
  4. Деталь вынимается, промывается в дистиллированной воде (несколько раз) и сушится 3 часа; во время сушки прикасаться к ней нельзя. По такой методике хромируют детали из стали, латуни, бронзы.

Способ хромирования пластика дома

Чтобы обеспечить хромирование пластика в домашних условиях, целесообразно изготовить гальваническую кисть (метод применим и для металлических изделий):

  • Щетина (подойдет от малярной кисти) диаметром 20-25 мм плотно обматывается свинцовым проводом. Ее закрепляют с торца сосуда цилиндрической формы, который заправляется электролитом. Удобно использовать емкость, сделанную из оргстекла (контроль уровня раствора). В другом торце крепится диод.
  • В схеме используется понижающий трансформатор (12 В, 0,8-1 А). Минус трансформатора крепится на хромируемый предмет (зажимом «крокодил»). Плюс идет на анод диода, катод диода подсоединяется к обмотке щетины.
  • Слой жидкости наносится на обрабатываемую поверхность плавными равномерными движениями; каждый участок проходится кистью не менее 20 раз, не отрывая ее от поверхности.
  • По завершении гальванотехники предмет промывают и сушат; грязь убирают компрессором.

Видео: уникальная методика хромирования в домашних условиях.

Возможные дефекты и их причины

  1. Хром не оседает на заготовке. Причина может заключаться в слабом контакте, пленке окислов или маленьком расстоянии между электродами. Процесс нарушается из-за неверно подобранного сечения проводников, избытка серной кислоты, малой плотности тока или слишком горячего электролита.
  2. Блеск поверхности отсутствует или неравномерный (с потемнениями и пятнами). Не соблюден температурный режим электролита и концентрация реактивов. Превышена сила тока.
  3. Наблюдаются наросты металлического хрома на углах предмета. Плотность тока выше рекомендованной.
  4. Дефекты (раковины) на хромировке. Плохая очистка. Избыточный ток, задержка водорода.
  5. Отслоение покрытия. Некачественное обезжиривание, скачки напряжения, плотности тока или температуры.

Процесс того, как сделать хромирование деталей своими руками, привлекает доступностью и очевидной экономией средств. Не надо иметь специальное образование, чтобы провести хромирование комплекта дисков или всего кузова, получить оригинальные ручки для дверей или шкафа.

Украсить пластик слоем хрома в домашней мастерской не сложнее, чем металл. Залогом блестящего результата станет доскональное соблюдение правил безопасности и внимание к деталям технологического процесса.

Для улучшения физико-химических параметров металлических изделий применяют различные способы. Химическое хромирование позволяет повысить прочностные и другие характеристики поверхности деталей.

1 Химический способ хромирования

Хромирование – это процесс нанесения хрома на металлическое изделие. Такая обработка позволяет существенно изменить или улучшить физико-химические характеристики поверхности детали, инструмента, иного объекта, а также придать последним привлекательный внешний вид. Поверхность хромированных изделий обладает высокой стойкостью к коррозии, жаростойкостью, износостойкостью, более технологичными электромагнитными и механическими свойствами.

Наиболее распространенными способами нанесения хрома являются электролитический и диффузионный. Химическое хромирование производится с помощью водных растворов при определенной температуре, в отличие от первых двух способов, не требует специального оборудования и позволяет получить необходимое покрытие для изделий любой формы на всей их поверхности, даже в полостях.

В основе этого процесса лежит химическая реакция, во время которой хром восстанавливается из растворов своих солей посредством гипофосфита натрия и ряда других химреактивов, а затем осаждается на металлическую поверхность. Именно наличие гипофосфита натрия во всех смесях, применяемых при химическом нанесении хрома, является главным отличием от любого состава химраствора хромирования установкой для электролитического способа получения такого покрытия.

При химическом методе получают слой хрома, который первоначально имеет серый цвет и приобретает требуемый блеск после полирования. Химический способ, по сравнению с электролитическим и диффузионным, позволяет нанести более качественное хромовое покрытие, в котором присутствует фосфор, значительно увеличивающий его твердость.

2 Технология химического хромирования – подготовка к нанесению хрома

Технология химического хромирования не требует значительных финансовых вложений, достаточно проста и может проводиться самостоятельно. Однако используемые химреактивы, растворы из них, испарения, образующиеся в процессе химических реакций, ядовиты и представляют опасность для здоровья. Поэтому хромирование необходимо проводить в помещении, которое хорошо проветривается и, желательно, оборудовано принудительной вентиляцией.

Также требуется предусмотреть средства защиты глаз, органов дыхания и кожного покрова тела (очки, респиратор, спецодежду, резиновые перчатки и фартук).

При приготовлении растворов для хромирования химическим способом и других смесей, применяемых во вспомогательных операциях, используют дистиллированную воду. Химреактивы необходимо брать чистые, имеющие на этикетке обозначение «Ч». Посуду для приготовления растворов и хромирования используют эмалированную или стеклянную.

Прежде чем начать хромирование, деталь обязательно тщательно очищают и обезжиривают. От качества проведения этих операций надежность и добротность будущего покрытия зависят в значительной мере. При необходимости изделие подвергают пескоструйной обработке, снимая лишние слои до основного металла, или шкурят наждачной бумагой. Удалению подлежат ржавчина, краска, грязь. Наилучших результатов хромирования можно добиться, если поверхность изделия отшлифовать, а затем отполировать. После этого деталь обезжиривают в следующем водном растворе:

  • натр едкий – 100–150 г/л;
  • сода кальцинированная – 40–50 г/л;
  • клей канцелярский (силикатный) или «жидкое стекло» – 3–5 г/л.

Полученную смесь нагревают до 80–100 °С и держат в ней изделие, в зависимости от уровня загрязненности, от 15 минут до 1 часа. Чем чище и ровнее поверхность, тем надежнее, прочнее будет ее сцепление с покрытием. Затем обработанную и подготовленную деталь декапируют – дополнительно обезжиривают и активируют в специальном растворе. Перечень составов для декапирования указан в конце статьи.

Для алюминия и сплавов из него перед хромированием химическим способом проводят также еще одну обработку – цинкатную. Растворы для этой операции приведены после составов для декапирования. По завершении цинкатной обработки изделия промывают в воде и помещают в хромирующий раствор. Стальные детали перед хромированием обязательно омедняют – наносят на поверхность слой меди. Готовят для этого следующий водный раствор:

  • медь сернокислая – 50 г/л;
  • кислота серная концентрированная – 5–8 г/л.

Рабочая температура смеси 15–25 °С. Изделие погружают в раствор на 5–10 секунд, затем тщательно промывают в воде и сушат. Хромирование будет более качественным, если провести никелирование – стальную деталь не только омеднить, но и покрыть никелем, толщина слоя которого будет более 1 мкм. После этого приступают к хромированию.

3 Подготовка растворов и хромирование

Последовательность приготовления растворов следующая:

  • все химреагенты для хромирования (за исключением гипофосфита натрия) смешивают или растворяют в воде;
  • раствор нагревают до рабочей температуры;
  • растворяют в разогретой смеси гипофосфит натрия.

В приготовленный раствор завешивают деталь, которую хромируют 5–8 часов (в зависимости от необходимой толщины слоя). На протяжении всего процесса поддерживают рабочую температуру химической смеси. Затем хромированные изделия извлекают, промывают в воде, а потом сушат. Для того, чтобы покрытие было безопасно (не содержало остатков химреактивов), рекомендуется деталь после промывания прокипятить в течение получаса в чистой воде.

Для покрытий из хрома требуется термическая обработка. Она повышает сцепление нанесенного слоя (слоев) с основным металлом за счет низкотемпературной диффузии. Термическая обработка хромовых покрытий заключается в нагреве деталей до температуры 400 °С с последующей выдержкой их при этом режиме в течение 1 часа. Закаленные хромированные изделия (ножи, пружины, рыболовные крючки и тому подобное) при такой температуре могут отпуститься – потерять свою твердость.

Поэтому для них низкотемпературную диффузию осуществляют при 270–300 °С в течение 3 часов. Термообработка также повышает твердость нанесенного хромового покрытия. После высыхания хромированных деталей на них виден серый «налёт» нанесенного хрома. Чтобы покрытие приобрело зеркальную гладкость и стало блестеть, его необходимо отполировать, применяя материалы и составы для ухода за хромированными изделиями – специальную продукцию с авторынка (салфетки, мази и так далее) или используя пасту ГОИ.

4 Химреагенты для хромирования

Приведенные ниже составы растворов для хромирования проверены многолетней практикой использования и временем эксплуатации полученных с их помощью покрытий (количество необходимых реагентов указано в г/л и мл/л):

  • Хромил фтористый – 14, натрий лимоннокислый – 7, кислота уксусная – 10 мл/л, натрия гипофосфит – 7 (кислотность раствора рН – 8–11). Рабочая температура смеси – 85–90 °С, скорость наращивания покрытия – 1,0–2,5 мкм/ч.
  • Хромил фтористый – 16, хром хлористый – 1, натрий уксуснокислый – 10, натрий щавелевокислый – 4,5, натрия гипофосфит – 10 (рН – 4–6). Температура – 75–90 °С, скорость – 2–2,5 мкм/ч.
  • Хромил фтористый – 17, хром хлористый – 1,2, натрий лимоннокислый – 8,5, натрия гипофосфит – 8,5 (рН – 8–11). 85–90 °С, 1–2,5 мкм/ч.
  • Хром уксуснокислый – 30, никель уксуснокислый – 1, натрий гликолевокислый – 40, натрий уксуснокислый – 20, натрий лимоннокислый – 40, кислота уксусная – 14 мл/л, натрия гидроксид – 14, натрия гипофосфит – 15 (рН – 4–6). 99 °С, 2,5 мкм/ч.
  • Хромил фтористый – 5–10, хром хлористый – 5–10, натрий лимоннокислый – 20–30, натрия пирофосфат (замена натрия гипофосфита) – 50–75 (рН – 7,5–9). 100 °С, 2–2,5 мкм/ч.

Все растворы делят на кислые (уровень рН находится в пределах 4–6,5) и щелочные (показатель рН более 6,5). Первые составы предпочтительнее использовать для покрытия меди, латуни и черных металлов. Щелочные – для хромирования изделий из нержавеющих сталей. Кислые (по сравнению с щелочными растворами) позволяют получить на полированной детали более гладкую поверхность, с меньшей пористостью. Кроме того, при их использовании скорость протекания химического процесса хромирования выше. Преимущество щелочных составов состоит в более надежном поверхностном сцеплении слоя покрытия с металлом подслоя или детали.

Составы растворов для декапирования

Составы растворов для декапирования стали г/л Температура раствора Время обработки
Состав 1 :
Серная кислота 30–50 20 °С 20–60 с
Состав 2:
Соляная кислота 20–45 20 °С 15–40 с
Состав 3 :
Серная кислота 50–80 20 °С 8–10 с
Соляная кислота 20–30
Состав раствора для декапирования меди и ее сплавов Температура раствора Время обработки
Серная кислота – 5 % раствор (по объему) 20 °С 20 с
Состав раствора для декапирования алюминия и его сплавов Температура раствора Время обработки
Азотная кислота – 10–15 % раствор (по объему) 20 °С 5–15 с

Составы растворов для цинкатной обработки алюминия и литейных алюминиевых сплавов

Составы растворов для цинкатной обработки алюминия г/л Температура раствора Время обработки
При подготовке раствора 1 и 2 сначала отдельно в половине воды растворяют едкий натр, в другой половине цинковую составляющую. Затем оба раствора сливают вместе.
Состав 1 :
Гидроксид натрия (по другому каустическая сода или едкий натр) 250 20 °С 3–5 с
Оксид цинка 55
Состав 2 :
Гидроксид натрия 120 20 °С 1,5–2 мин
Сульфат цинка 40
Состав раствора для цинкатной обработки литейных алюминиевых сплавов г/л Температура раствора Время обработки
Гидроксид натрия 10 20 °С 2 мин
Оксид цинка 5
Сегнетова соль кристаллогидрат 10
Состав раствора для цинкатной обработки деформируемых алюминиевых сплавов г/л Температура раствора Время обработки
Хлорид железа (III) 1 25 °С 30–60 с
Гидроксид натрия 525
Оксид цинка 100
Сегнетова соль кристаллогидрат 10