Как хромировать алюминий и его сплавы

Хромирование - это процесс нанесения тонкого слоя хрома на другой металл (например, алюминий). Это позволяет повысить твердость и прочность поверхности, предотвратить коррозию и даже облегчить очистку. В этой статье вы найдете пошаговое руководство, которое поможет вам узнать, как хромировать алюминий.

Обзор хрома и алюминия

Хром - серебристо-белый металл с сильными пассивирующими свойствами. В атмосфере он быстро образует защитный оксидный слой, который помогает ему сохранять блеск в течение длительного времени. Хром очень устойчив в агрессивных средах, таких как щелочи, азотная кислота, сульфиды, карбонаты и органические кислоты. Хром обладает уникальными свойствами, такими как высокая твердость (800 HV), отличная коррозионная стойкость и хорошая термостойкость, что позволяет широко использовать его в качестве защитного и декоративного покрытия.

Преимущества алюминияm и его сплава включают высокую прочность, низкую плотность, малый вес и простоту обработки. Из них можно изготавливать детали, требующие высокого соотношения прочности и веса, а также сложные литые компоненты, которые трудно поддаются механической обработке. Однако алюминий и его сплавы имеют некоторые недостатки, такие как межкристаллитная коррозия, низкая поверхностная твердость и плохая износостойкость. Чтобы преодолеть эти недостатки и продлить срок службы алюминиевых деталей, можно использовать гальваническое покрытие для нанесения хромового покрытия на поверхность.

Процесс хромирования алюминиевых пластин

Можно ли хромировать алюминий? Ответ, конечно же, положительный. Общеизвестно, что гальваническое покрытие алюминия - дело непростое, и первопричиной этой проблемы является высокоактивное химическое поведение этого металла. Поскольку алюминий имеет очень отрицательный электрохимический потенциал (-1,67 В), сильное сродство к кислороду и склонность к легкому окислению, работа с этим металлом может быть непростой. Более высокий коэффициент расширения алюминия, по сравнению с большинством металлов, также способствует возникновению внутреннего напряжения в слое покрытия. Алюминий - амфотерный металл, то есть он неустойчив как в кислой, так и в щелочной среде. Кроме того, поверхность алюминиевой детали обычно содержит остаточные электролиты из трещин и микропор, которые могут негативно повлиять на адгезию гальванического слоя. Поэтому ключом к успешному гальваническому покрытию алюминия остается решение проблемы адгезии.

Предварительная обработка алюминия и его сплавов необходима для получения высококачественного покрытия. Условия, которым должна соответствовать поверхность, следующие:

• Абсолютно чистая поверхность без окисления и масляных загрязнений.
• Металл, непосредственно контактирующий с алюминием, должен иметь постоянную решетки, очень похожую на постоянную решетки алюминия, и относительно небольшой атомный радиус.

Хромированная пластина Алюминиевые операции

Пошаговое руководство для хромированная пластина Алюминий, как показано ниже:

1. Обезжиривание органическими растворителями

В качестве органических растворителей обычно используются бензин, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен и т. д. Поверхностные масляные пятна можно удалить замачиванием, ручной щеткой или ультразвуковой очисткой.

Здесь мы используем марлю и бензин, чтобы оттереть масляные пятна на поверхности деталей.

2. Обезжиривание с помощью щелочной промывки

Удалите масляные пятна на поверхности алюминиевых деталей, растворите поверхностную оксидную пленку, обнажите кристаллизацию матрицы и придайте деталям идеальное состояние поверхности перед нанесением покрытия.

Гидроксид натрия	15-20 г/л
Карбонат натрия	15-20 г/л
Фосфат натрия	15-20 г/л
Силикат натрия	5-10 г/л
Ингибитор коррозии	Соответствующее количество
Температура	60-70 ℃
Время	1-3 минуты

3. Кислотное травление и осветление

Цель этой операции - удалить остатки щелочной коррозии, а также другие поверхностные загрязнения, обеспечив полное раскрытие кристаллической структуры подложки. В зависимости от материала основы следует выбирать различные методы подготовки раствора.

Условия	Чистый алюминий и алюминиевые сплавы	Литой алюминий и алюминий с высоким содержанием кремния	Алюминий и алюминиево-магниевые сплавы
Серная кислота	Н/Д	Н/Д	25%
Азотная кислота	50%	75%	50%
Фтористоводородная кислота	Н/Д	25%	Н/Д
Температура	Комнатная температура.	Комнатная температура.	Комнатная температура.
Время	1-2 мин	30-50s	3-5 мин

4. Погружная пленка Zin-Nickel

Мы применяем метод первичного погружения цинково-никелевого сплава. Процесс химического погружения цинк-никелевого сплава разработан на основе метода погружения цинковой соли, что позволяет преодолеть многие недостатки процесса химического погружения цинковой соли. Он больше подходит для предварительной обработки различных деталей из алюминия и алюминиевых сплавов. После химической обработки цинком и никелем получаемый слой смещения сплава имеет плотную, яркую кристаллическую структуру, хорошую адгезию и исключает необходимость в токсичном процессе предварительного покрытия цианистой медью. Кроме того, при обработке данным методом образуется меньше отходов раствора, что упрощает очистку и делает его более удобным в эксплуатации.

Метод приготовления раствора приведен ниже:

Оксид цинка	5-15 г/л
Гидроксид натрия	85-120 г/л
Тартрат калия-натрия	10-15 г/л
Хлорид железа	2 г/л
Нитрат натрия	1-1,5 г/л
Хлорид никеля	15-20 г/л
Добавки	3 г/л
Температура	Комнатная температура.
Время	1-1,5 мин

Использование раствора для цинково-никелевых сплавов, содержащего хлорид железа, помогает улучшить адгезию и коррозионную стойкость. При приготовлении раствора хлорид железа и тартрат калия-натрия сначала растворяют отдельно, а затем смешивают, чтобы предотвратить гидролиз и выпадение хлорида железа в осадок.

5. Медное покрытие HEDP

Слой химического вытеснения, полученный при погружении цинка в никель, очень тонок. Если какой-либо гальванический раствор проникнет в цинковый слой и разъест алюминиевую подложку, это приведет к получению некачественного покрытия. Сам гальванический слой также должен обладать определенным уровнем прочности.

Для получения тонкой, яркой и плотной кристаллической структуры с хорошей адгезией детали должны быть обработаны методом меднения HEDP. Этот этап помогает нанести медный слой с сильной адгезией на слой цинково-никелевого сплава, обеспечивая прочное соединение между хромовым покрытием и подложкой.

Метод и условия приготовления раствора приведены ниже:

Медь	9-14 г/л
HEDP(60%)	140-180 г/л
Карбонат калия	40-70 г/л
значение pH	8-10 г/л
Плотность тока	1-2 А/дм2
Температура	20-40 ℃
Время	0,5-2 мин

Если качество поверхности подложки детали высокое или требования к качеству покрытия не особенно строгие, процесс меднения HEDP можно не использовать и наносить покрытие непосредственно на блестящую медь.

6. Яркое медное покрытие

Анодом в этом процессе является фосфористая медная пластина, а процесс сульфатного медного покрытия используется для улучшения яркости заготовки и сокращения времени никелирования.

Медный купорос	150-190 г/л
Серная кислота	60-80 г/л
Осветлитель	Соответствующее количество
Плотность тока	1-2 А/дм2
Температура	Комнатная температура.
Время	5-15 мин

7. Никелирование

Растворы для никелирования необходимо тщательно обрабатывать, следя за тем, чтобы в них не было слишком много примесей, особенно органических. В противном случае в покрытии могут появиться пузырьки или отслоение, что может привести к увеличению хрупкости покрытия.

Первичные и вторичные отбеливатели в ванне для никелирования должны быть правильно сбалансированы, чтобы уменьшить твердость и напряжение покрытия. Это помогает минимизировать внутреннее напряжение в покрытии и улучшить его пластичность.

Сульфат никеля	180-260 г/л
Хлорид никеля	25-35 г/л
Борная кислота	25-30 г/л
Осветлитель	Соответствующее количество
Плотность тока	2-4 А/дм2
Температура	45-55 ℃
Время	5-8 мин

8. Хромирование

Формула хромирования требует соответствующих корректировок в зависимости от используемого процесса предварительного покрытия. Кроме того, внешний вид покрытия может значительно отличаться из-за различных добавок, используемых в процессе.

После нанесения покрытия необходимо провести обработку для удаления водорода. Температура запекания должна составлять 160°C, а время запекания - 1 час. Этот процесс удаления водорода помогает устранить внутреннее напряжение, образовавшееся между слоем покрытия и подложкой, улучшая прочность сцепления между ними.

Хромовый ангидрид	100-180 г/л
Серная кислота	0,3-1,2 г/л
Редкоземельные добавки	1,5-2,0 г/л
Плотность тока	40-45 A/дм2
Температура	50-55 ℃
Время	5-8 мин

Тест на эффективность хромирования

Хромированный слой не только обеспечивает превосходную коррозионную стойкость и гладкий, блестящий внешний вид, но и сильную адгезию, высокую твердость и хорошую износостойкость.

Испытания на адгезию хромированного покрытия включают нагрев, изгиб и ударные методы. После испытаний не наблюдалось отслаивания или расслоения, что свидетельствует о хорошей адгезии.

При измерении твердости необходимо учитывать такие факторы, как размер детали, материал подложки, толщина покрытия, диаметр вдавливания и приложенная нагрузка. Для измерения твердости слоя покрытия обычно используется микротвердомер Виккерса. В зависимости от толщины прикладывается нагрузка от 5 г до 200 г, чтобы глубина вдавливания достигла 1/7-1/10 толщины покрытия. Для хромирования слоев толщиной более 100 мкм можно использовать твердомер Роквелла.

Износостойкость обычно оценивается по уменьшению толщины, потере массы, объемному износу, расходу абразивного материала, времени резания по толщине, а также радиоактивными изотопными методами.

Эксперименты показали, что хромирование с твердостью по Виккерсу от 7355 МПа до 7845 МПа обладает значительной износостойкостью. Толщина хромового покрытия также напрямую связана с его износостойкостью и влияет на срок службы покрытия.