Unter Verchromen versteht man das Aufbringen einer dünnen Chromschicht auf ein anderes Metall (z. B. Aluminium). Dies kann die Härte und Haltbarkeit der Oberfläche erhöhen, Korrosion verhindern und sogar die Reinigung erleichtern. Dieser Artikel gibt eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, um zu lernen, wie man Aluminium verchromt.
Überblick über Chrom und Aluminium
Chrom ist ein silbrig-weißes Metall mit starken Passivierungseigenschaften. Es bildet in der Atmosphäre schnell eine schützende Oxidschicht, die dazu beiträgt, dass es seinen Glanz über lange Zeiträume beibehält. Chrom ist in korrosiven Medien wie Laugen, Salpetersäure, Sulfiden, Karbonaten und organischen Säuren sehr stabil. Chrom hat einzigartige Eigenschaften wie hohe Härte (800 HV), ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute Hitzebeständigkeit, weshalb es häufig als Schutz- und Dekorationsschicht verwendet wird.
Die Vorteile von Aluminum und seiner Legierung sind hohe Festigkeit, geringe Dichte, geringes Gewicht und einfache Verarbeitung. Sie können zu Teilen verarbeitet werden, die ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern, sowie zu komplexen Gussteilen, die schwer zu bearbeiten sind. Aluminium und seine Legierungen weisen jedoch einige Mängel auf, wie interkristalline Korrosion, geringe Oberflächenhärte und schlechte Verschleißfestigkeit. Um diese Schwächen zu überwinden und die Lebensdauer von Aluminiumteilen zu verlängern, kann durch Galvanisieren eine Chrombeschichtung auf der Oberfläche aufgebracht werden.
Prozess der Chromplatte Aluminium
Kann man Aluminium verchromen? Die Antwort lautet natürlich: Ja. Es ist allgemein bekannt, dass die Galvanisierung von Aluminium schwierig ist, und die Hauptursache für dieses Problem ist das hochaktive chemische Verhalten dieses Metalls. Da Aluminium ein sehr negatives elektrochemisches Potenzial (-1,67 V), eine starke Affinität zu Sauerstoff und eine Tendenz zur leichten Oxidation aufweist, kann die Arbeit mit diesem Metall schwierig sein. Der höhere Ausdehnungskoeffizient von Aluminium im Vergleich zu den meisten Metallen trägt ebenfalls zu inneren Spannungen in der Beschichtung bei. Aluminium ist ein amphoteres Metall, das heißt, es ist sowohl in saurem als auch in alkalischem Milieu instabil. Außerdem enthält die Oberfläche eines Aluminiumteils in der Regel Restelektrolyte aus Rissen und Mikroporen, die sich negativ auf die Haftung der Beschichtung auswirken können. Daher liegt der Schlüssel zu einer erfolgreichen Galvanisierung von Aluminium in der Lösung des Haftungsproblems.
Die Vorbehandlung von Aluminium und seinen Legierungen ist notwendig, um eine hochwertige Beschichtung herzustellen. Die Bedingungen, denen die Oberfläche entsprechen sollte, sind wie folgt:
- Eine völlig saubere Oberfläche, die frei von Oxidation und Ölverschmutzung ist.
- Das Metall, das in direktem Kontakt mit dem Aluminium steht, sollte eine Gitterkonstante haben, die der von Aluminium sehr ähnlich ist, und einen relativ kleinen Atomradius.
Chromplatte Aluminium Operationen
Die Schritt-für-Schritt-Anleitung für Chromplatte Aluminium ist wie unten dargestellt:
- Entfettung mit organischen Lösungsmitteln
Zu den üblicherweise verwendeten organischen Lösungsmitteln gehören Benzin, Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorethylen usw. Ölflecken auf der Oberfläche können durch Einweichen, manuelles Abbürsten oder Ultraschallreinigung entfernt werden.
Hier verwenden wir Gaze und Benzin, um die Ölflecken auf der Oberfläche der Teile abzuwischen.
- Entfettung mit alkalischer Wäsche
Entfernen Sie die Ölflecken auf der Oberfläche der Aluminiumteile, lösen Sie die Oberflächenoxidschicht auf, legen Sie die Matrixkristallisation frei und sorgen Sie für einen idealen Oberflächenzustand der Teile vor der Beschichtung.
| Natriumhydroxid | 15-20 g/L |
| Natriumkarbonat | 15-20 g/L |
| Natriumphosphat | 15-20 g/L |
| Natriumsilikat | 5-10 g/L |
| Korrosionsinhibitor | Angemessener Betrag |
| Temperatur | 60-70 ℃ |
| Zeit | 1-3 Minuten |
- Saures Beizen und Aufhellen
Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, die Rückstände der Alkalikorrosion sowie andere Oberflächenverunreinigungen zu entfernen und sicherzustellen, dass die kristalline Struktur des Substrats vollständig freigelegt wird. Je nach Grundwerkstoff sollten unterschiedliche Methoden der Lösungsvorbereitung gewählt werden.
| Bedingungen | Reines Aluminium und Aluminiumlegierungen | Aluminiumguss und Aluminium mit hohem Siliziumgehalt | Aluminium und Aluminium-Magnesium-Legierungen |
| Schwefelsäure | K.A. | K.A. | 25% |
| Salpetersäure | 50% | 75% | 50% |
| Fluorwasserstoffsäure | K.A. | 25% | K.A. |
| Temperatur | Raumtemperatur. | Raumtemperatur. | Raumtemperatur. |
| Zeit | 1-2min | 30-50s | 3-5 min |
- Zink-Nickel-Tauchfolie
Wir haben ein primäres Tauchverfahren für Zink-Nickel-Legierungen entwickelt. Das chemische Zink-Nickel-Legierungsverfahren wurde aus dem Zinksalz-Tauchverfahren entwickelt und überwindet viele der Mängel des chemischen Zinksalz-Tauchverfahrens. Es eignet sich besser für die Vorbehandlung einer Vielzahl von Teilen aus Aluminium und Aluminiumlegierungen. Nach der chemischen Zink-Nickel-Behandlung weist die resultierende Legierungsschicht eine dichte, helle kristalline Struktur und eine gute Haftung auf und macht das giftige Zyanid-Kupfer-Vorbeschichtungsverfahren überflüssig. Außerdem fallen bei dieser Methode weniger Lösungsabfälle während der Behandlung an, so dass sie einfacher zu reinigen und benutzerfreundlicher im Betrieb ist.
Das Verfahren zur Herstellung der Lösung ist wie folgt:
| Zinkoxid | 5-15 g/L |
| Natriumhydroxid | 85-120 g/L |
| Kalium-Natrium-Tartrat | 10-15 g/L |
| Eisen(III)-chlorid | 2 g/L |
| Natriumnitrat | 1-1,5 g/L |
| Nickelchlorid | 15-20 g/L |
| Zusatzstoffe | 3 g/L |
| Temperatur | Raumtemperatur. |
| Zeit | 1-1,5 Minuten |
Die Verwendung einer Lösung für Zink-Nickel-Legierungen, die Eisenchlorid enthält, trägt zur Verbesserung der Haftung und Korrosionsbeständigkeit bei. Bei der Herstellung der Lösung werden Eisenchlorid und Kaliumnatriumtartrat zunächst getrennt aufgelöst und dann gemischt, um die Hydrolyse und Ausfällung von Eisenchlorid zu verhindern.
- HEDP-Verkupferung
Die chemische Verdrängungsschicht, die durch das Eintauchen von Zink-Nickel entsteht, ist sehr dünn. Wenn eine Galvanisierungslösung in die Zinkschicht eindringt und das Aluminiumsubstrat angreift, führt dies zu einer minderwertigen Beschichtung. Auch die galvanische Schicht selbst muss eine gewisse Zähigkeit aufweisen.
Um ein feines, glänzendes und dichtes kristallines Gefüge mit guter Haftung zu erhalten, sollten die Teile mit einer HEDP-Kupferbeschichtung behandelt werden. Dieser Schritt trägt dazu bei, eine Kupferschicht mit starker Haftung auf der Zink-Nickel-Legierungsschicht abzuscheiden, die eine solide Verbindung zwischen der Verchromung und dem Substrat gewährleistet.
Die Methode zur Herstellung der Lösung und die Bedingungen sind wie folgt:
| Kupfer | 9-14 g/L |
| HEDP(60%) | 140-180 g/L |
| Kaliumkarbonat | 40-70 g/L |
| pH-Wert | 8-10 g/L |
| Stromdichte | 1-2 A/dm2 |
| Temperatur | 20-40 ℃ |
| Zeit | 0,5-2 min |
Wenn die Oberflächenqualität des Bauteilsubstrats hoch ist oder die Anforderungen an die Beschichtungsqualität nicht besonders streng sind, kann das HEDP-Verkupferungsverfahren entfallen und direkt blankes Kupfer aufgebracht werden.
- Glanzverkupferung
Die Anode bei diesem Verfahren ist eine Phosphorkupferplatte, und das Sulfatkupferverfahren wird eingesetzt, um den Glanz des Werkstücks zu verbessern und die Vernickelungszeit zu verkürzen.
| Kupfersulfat | 150-190 g/L |
| Schwefelsäure | 60-80 g/L |
| Aufheller | Angemessener Betrag |
| Stromdichte | 1-2 A/dm2 |
| Temperatur | Raumtemperatur. |
| Zeit | 5-15 min |
- Vernickeln
Vernickellösungen müssen sorgfältig gepflegt werden, um sicherzustellen, dass sie nicht zu viele Verunreinigungen, insbesondere organische Verunreinigungen, enthalten. Andernfalls kann die Beschichtung Blasen werfen oder sich ablösen, was die Sprödigkeit der Beschichtung erhöhen könnte.
Die primären und sekundären Glanzbildner im Vernickelungsbad sollten richtig ausgewogen sein, um die Härte und Spannung der Beschichtung zu verringern. Dies trägt dazu bei, die inneren Spannungen in der Beschichtung zu minimieren und ihre Verformbarkeit zu verbessern.
| Nickel-Sulfat | 180-260 g/L |
| Nickelchlorid | 25-35 g/L |
| Borsäure | 25-30 g/L |
| Aufheller | Angemessener Betrag |
| Stromdichte | 2-4 A/dm2 |
| Temperatur | 45-55 ℃ |
| Zeit | 5-8 min |
- Verchromen
Die Formel für die Verchromung muss je nach dem verwendeten Vorveredelungsverfahren entsprechend angepasst werden. Darüber hinaus kann das Aussehen der Beschichtung aufgrund der verschiedenen im Prozess verwendeten Zusatzstoffe erheblich variieren.
Nach der Beschichtung ist eine Behandlung zur Wasserstoffentfernung erforderlich. Die Einbrenntemperatur sollte 160°C und die Einbrennzeit 1 Stunde betragen. Diese Wasserstoffentfernung trägt dazu bei, die zwischen der Beschichtung und dem Substrat gebildeten inneren Spannungen zu beseitigen und die Haftfestigkeit zwischen ihnen zu verbessern.
| Chromsäureanhydrid | 100-180 g/L |
| Schwefelsäure | 0,3-1,2 g/L |
| Zusatzstoffe für Seltene Erden | 1,5-2,0 g/L |
| Stromdichte | 40-45 A/dm2 |
| Temperatur | 50-55 ℃ |
| Zeit | 5-8 min |
Verchromungsleistungstest
Die Chromschicht bietet nicht nur eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und ein glattes, glänzendes Aussehen, sondern auch eine starke Haftung, hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit.
Die Haftfestigkeit der Verchromung wurde unter anderem durch Erhitzen, Biegen und Stöße geprüft. Nach den Tests wurden keine Ablösungen oder Delaminationen beobachtet, was auf eine gute Haftung hindeutet.
Bei der Härteprüfung sollten Faktoren wie die Größe des Werkstücks, das Substratmaterial, die Schichtdicke, der Durchmesser des Eindrucks und die aufgebrachte Last berücksichtigt werden. Das Vickers-Mikrohärteprüfgerät wird in der Regel zur Messung der Härte der Beschichtung verwendet. Je nach Dicke wird eine Last von 5 g bis 200 g aufgebracht, um sicherzustellen, dass die Eindringtiefe 1/7 bis 1/10 der Schichtdicke erreicht. Für Verchromungsschichten, die dicker als 100 µm sind, kann ein Rockwell-Härteprüfgerät verwendet werden.
Die Verschleißfestigkeit wird in der Regel anhand von Dickenabnahme, Massenverlust, Volumenverschleiß, Abrasivmittelverbrauch, Schnittdickenzeit und radioaktiven Isotopenmethoden bewertet.
Experimente haben gezeigt, dass Verchromungen mit einer Vickershärte von 7355 MPa bis 7845 MPa eine erhebliche Verschleißfestigkeit aufweisen. Die Dicke der Verchromung steht ebenfalls in direktem Zusammenhang mit der Verschleißfestigkeit und beeinflusst die Lebensdauer der Beschichtung.
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