Как сделать пассиватор для химической металлизации

Обновлено: 03.07.2024

Блестящий слой хрома на металлических детях и инструментах делает их красивыми, к тому же надежно защищает от коррозии. Его нанесение возможно не только на производстве, но и в домашних условиях с применением доступного оборудования. Покрытие, сделанное в мастерской подобным способом, обладает высокой стойкостью к истиранию, поэтому его целесообразно наносить даже на поверхности, которые поддаются интенсивной эксплуатации.

Что потребуется:

Нержавейка;
уксус столовый 9%;
пищевая соль;
порошковое чистящее средство;
источник постоянного тока.

Процесс хромирования деталей в домашних условиях

Для выполнения хромирования потребуется изготовить 2 электрода из нержавеющей стали (точнее из ферритно-хромистой нержавеющей стали, а то не всем будет понятно откуда взялся хром), которая не притягивается магнитом. В ней присутствует достаточно высокое количество хрома, чтобы извлечь его и применить для покрытия. Идеально для этого подходят старые ложки. В данном случае была найдена одна такая ложка (в ней как раз и применяется недорогая ферритно-хромистая нержавеющая сталь), а для второго электрода вырезана полоска из листа нержавейки.

Для удобства подключения проводов в электродах просверливаются отверстия.

В стеклянную емкость наливается уксус в таком объеме, чтобы полностью покрыть деталь для хромирования. Сверху засыпается пищевая соль в расчете горсть на 0,5 л уксусной кислоты.

В емкость опускаются электроды с подсоединенными проводами от источника постоянного тока. Это может быть повербанк, трансформатор, зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Для предотвращения замыкания, между электродами помещается разделительная диэлектрическая вставка, типа обрезка пластикового пищевого контейнера или бутылки.

Включаем питание и ждем, пока электролит не насытиться, приобретя черный цвет.

После этого его нужно отфильтровать через вату.

Деталь для хромирования перед обработкой следует зачистить. Любые царапины и прочие дефекты на ней будут видны сквозь слой хрома, поэтому если требуется, то ее нужно буквально отполировать.

Затем заготовка тщательно вымывается в растворе порошкового чистящего средства. Оно обезжирит поверхность, и позволит присоединять к ней хром.

Электролит в стеклянной емкости необходимо разогреть до температуры 60-95 градусов Цельсия, к примеру, поставив электрическую плиту. Затем в него окунается электрод из нержавейки более высокого качества, в данном случае ложка, и деталь для хромирования. На электрод подключается минус от источника питания, а на заготовку плюс. Скорость хромирования зависит от мощности применяемого трансформатора или зарядного.

В итоге получаем стойкое блестящее покрытие. Особенно хорошо оно ложится на латунь и омедненную поверхность. Если деталь из стали, и в дальнейшем она будет использоваться в сложных условиях, тогда лучше сначала провести ее омеднение, а потом хромирование.

Смотрите видео

Пассивирование, (или пассивация) металлов является особой обработкой, в ходе которой внешний слой материала приобретает новые свойства, делающие металлы похожим на благородные – то есть не поддающимися окислению и каким-либо другим негативно влияющим на него действиям.

В ходе обработки получаются оксидные плёнки на поверхности. И если эта плёнка не будет как-то нарушена грубым физическим воздействием, то любой метал, ранее требовавших особых условий эксплуатации, делается перед ними защищённым и стойким.

Суть и описание процесса

Для защиты от коррозии или других видов химических разрушений на поверхности металла формируют фазовый или адсорбционный слой (плёнку). Технически это выглядит как нанесение такого защитного покрытия с помощью специальных растворов (химическое пассивирование) или к созданию защитного барьера прибегают другими способами (электролитическая пассивация).

Электролитическая является более предпочтительной как химически более стойкая.

Целью процесса является снижение химической активности металлов с возможностью их сохранения. Ведь убытки от коррозии как от атмосферных воздействий, так и от реагентов в технологических процессах во всём мире может достигать величин десятков миллиардов долларов. И для защиты этих металлов практически к каждому из них придуман свой механизм нанесения защитных слоёв (потому что универсальных методов не существует, каждый металл требует своего подхода). На практике это вылилось в разработку особых режимов воздействия, уникальных составов электролитов и расчёта напряжения и силы тока для каждого конкретного случая нанесения плёнок на металл.

Химическая пассивация

Это обработка металлов растворами соединений, которые способны быстро образовать оксидную поверхность. Но чтобы процесс не пошёл вглубь, особенно активно разрушая слабые места в кристаллических решётках металлов. На определённой стадии его останавливают, применяя вещества-нейтрализаторы, а затем подвергая металл промывке в разных средах и при разной температуре.

При неудовлетворительном качестве полученных результатов процесс повторяют, начиная с абразивной зачистки.

Электролитическая пассивация

Основана на свойстве металлов переходить через электролит с приложенным напряжением на поверхность обрабатываемого металла. Для каждого конкретного вида металла подбирается присущий только ему электролит. А в качестве анода также используется металл, подходящий по своим физико-химическим показателям.

Пассивирование стали

Указанные пигменты могут работать и как химические пассиваторы, без применения сложного механизма их соединения с покрываемым металлом. Нанесение таких пигментов осуществляется обычными малярными принадлежностями, и связано обычно с большими габаритами обрабатываемых поверхностей, которые не поместишь в электролитическую ванну (корпуса судов всех видов). Но в этом случае защитное действие будет слабее.

При анодном же покрытии с помощью пигментов в пограничном обрабатываемом внешнем слое возникает высокая плотность тока в порах образуемой защитной плёнки. В железе как части стального сплава защитные оксидные плёнки в естественных условиях образоваться не могут, то пассивирование возможно только в случае включения в механизм покрытия пигментов-ингибиторов.

Но основное различие в образовании защитных слоёв на металле методами химической и электролитической пассивации заключается в скорости процесса и прочности образуемой фазовой плёнки. Ведь и в химической ванне, и в ней же, но с добавленным к процессу электрическим током и напряжением процесс образования оксидной или солевой плёнки идёт по одному сценарию.

Пассивация конструкционных и специальных сталей

Для надёжной пассивации сталей их желательно предварительно покрыть, все или частично (те их элементы, которые будут испытывать наибольшее воздействие неблагоприятных факторов) никелем, цинком или кадмием с использованием хромовых солей. Пассивирование этими солями выгодно тем, что после укрепления поверхностного слоя изделия эксплуатируются без опасности возникновения коррозий очень длительное время. А в случае начала ржавления отдельных участков их можно, не разбирая и не снимая с места конструкцию, пассивировать этим же составом с солями хрома прямо на месте, методом аппликации пропитанных растворами накладок.

Пассивация алюминия

Для стойкой защиты не обойтись без процесса анодирования, результатом которого бывает получение защитных плёнок толщиной от 5 до 20 мМк. А в отдельных режимах можно получить и сверхпрочные плёнки,(выдерживающие нагрузку до 1500 кг на мм, то есть выше, чем у инструментальной стали.

Пассивация серебра

Серебро относится к благородным металлам, несмотря на изменение его свойств на свету (оно темнеет). До наступления эры цифровой фотографии эта способность серебра использовалась в создании светочувствительных материалов (фотоплёнки и фотобумаги).

Но потемнение изделий из серебра в быту – процесс часто нежелательный, и для его предотвращения используют химические способы предохранения верхнего, пограничного с воздухом, слоя металла, от воздействия света и воздуха. Лучше же всего предотвращает такие изменения пассивация методом обработки серебра в хромпике – двухромовокислый калий K₂ Cr₂ O_7.

Для его осуществления хромпик в количестве 60 г разводят в 1 литре кипячёной нежёсткой воды. Рабочая температура раствора от 25 до 40 градусов, это не критично. Пассивацию проводят, просто погрузив серебряное изделие в ванну полностью на 20 минут и периодически перемешивать раствор. В случаях, когда разведённое количество хромпика не покрывает изделие полностью (статуэтка сложной формы или объёмный серебряный канделябр) попеременное обрабатывание поверхности частями лучше не практиковать, а развести реактив в необходимом для нормального объёма количестве воды.

Химическое пассивирование нержавейки

Несмотря на то, что нержавеющая сталь как в своей массе, так и в поверхностном слое уже инактивирована в смысле воздействия на неё неблагоприятных условий среды, иногда коррозия находит у этой стали слабые места.

Сталью железо делают легирующие добавки. А основной такой добавкой, делающей сталь нержавеющей, является хром. Но при его 12% в составе сплава он защитит сталь только от атмосферных воздействий. При 17% выдержит уже обработку азотной кислотой, одной из самых агрессивных кислот.

Дело ещё и в состоянии поверхности нержавеющего материала. И если поверхностный слой нарушен, если на нём есть глубокие царапины, задиры, микроскопические ударные кратеры, то даже легированный металл будет подвержен коррозии.

А иногда достаточно сварного шва на поверхности. И пусть сварка тоже выполняется специальными электродами и в специальном режиме, образующееся в шве чистое железо станет центром коррозии, которая примет цепной характер. Да что сварка? Даже если резать или пилить рядом с нержавеющей конструкцией обычную, нелегированную сталь, то опилки, стружки и любой формы частички от неё, попавшие на нержавейку, тоже быстро станут такими центрами.

Заключение

А в итоге, когда начинаешь разбирать причины появления ржавчины на нержавеющей стали, выясняется, что виной было уничтожение естественной для этого вида стали оксидной плёнки. Поэтому дополнительной защитой, которая нужная нержавейке – это обработка кислотами: серной, соляной, азотной с последующей нейтрализацией её остатков после того, как она уже образовала химически-нейтральный защитный слой на металле. И смыть остатки нейтрализатора водой, а потом вытереть насухо. Теперь только очередное грубое механическое нарушение оксидной плёнки способно запустить механизм коррозии.

Эффективная защита и декоративное оформление - это очень актуальная тема как для масштабного производства, так и для домашнего мастера. Одним из самых популярных методов решения этих задач является металлизация химическая. Она широко применяется в производстве, а также выполняется своими руками.

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.

Технологические особенности

У химической металлизации различные цели. Основная - это улучшенные декоративные характеристики изделия после проведения процедуры. Кроме этого, химическая металлизация скрывает дефекты обрабатываемых поверхностей, например, микротрещины и мелкие поры. Иногда с помощью данной технологии восстанавливают поверхность. Общей целью можно считать улучшение характеристик обрабатываемого изделия, а точнее материала, из которого оно изготовлено.

Как правило, происходит улучшение следующих характеристик:

Декоративных свойств.
Коррозийной устойчивости.
Твердости.
Износоустойчивости и т. д.

Самой важной задачей в выполнении данного процесса является обеспечение оптимальных условий для того, чтобы окислительно-восстановительные реакции протекали правильно. Это сложный химический процесс с вылетом атомов. Конечно, контроль этого процесса провести визуально довольно сложно, но в результате цвет обрабатываемой поверхности изменится - так сразу будет заметна химическая металлизация.

Технология химического способа металлизации следующая: изделие покрывается специальными химическими реагентами, которые вступают в реакции между собой. В результате поверхность покрывается тонким слоем металла. Такое металлическое покрытие может быть не только определенного цвета, но и с несколькими оттенками, с плавными переходами между этими оттенками. Если понаблюдать за химической металлизацией, то можно сделать вывод, что метод не сложный. Сам процесс выглядит как простая покраска поверхности.

Оборудование для химической металлизации

В домашних условиях достаточно часто проводится химическая металлизация. Оборудование при этом специальное не требуется. Самой простейшей установкой для химической металлизации может быть эмалированная емкость и паяльная лампа. Также металлизация может проводиться стандартным краскораспылительным оборудованием или с помощью мини-установок, работающих от компрессора.

В общем, вариантов здесь много. Стоит учитывать и то, что изделия небольших размеров и несложной формы можно обрабатывать без специального оборудования. При имеющемся устройстве химическая металлизация в домашних условиях может проводиться и на габаритных деталях со сложной конфигурацией.

Выполняя химическую металлизацию самостоятельно, нужно быть предельно осторожным, так как работа проходит с использованием специальных реактивов. Правильная подготовка оборудования и материалов для проведения химической металлизации позволяет получить качественное покрытие на изделиях, которое практически не будет отличаться от заводского.

Материалы для химической металлизации

Химическая металлизация проводится с применением специальных веществ. Реактивы для химической металлизации обладают активирующими и восстанавливающими свойствами. Также в процессе процедуры понадобится грунтовка. Ее наносят на обрабатываемую поверхность. После нанесения грунтовки потребуется еще лак, который защищает готовые покрытия от негативных внешних факторов. Перед нанесением финишного лакового покрытия нужно выбрать качественный материал, у которого достаточная твердость и износостойкость.

Химическая металлизация своими руками в домашних условиях

Если вы впервые выполняете химическую металлизацию в домашних условиях, то стоит заранее изучить теоретические материалы, просмотреть видео по данной теме. Конечно, нужно подготовить оборудование и расходные материалы. В процессе химической металлизации применяются опасные химические реактивы, с которыми нужно обращаться очень аккуратно, соблюдать требования техники безопасности. Сама химическая металлизация, как уже говорилось выше, не сложный метод, и ее без труда можно провести в домашних условиях. Несмотря на все достоинства метода, не стоит забывать, что даже в домашних условиях достаточно дорого обходится химическая металлизация. Цена заводского покрытия еще выше и будет зависеть от площади покрытия поверхности.

Последовательность действий в процессе химической металлизации

Несмотря на то что данный процесс является несложным, важно выполнять все действия в строгой последовательности:

Сначала проводится тщательная очистка обрабатываемой поверхности.
Затем осуществляется обезжиривание. Это очень важный этап, так как от него зависит качество результата.
Обезжиренная поверхность промывается водой.
Если металлизируют не все изделие, то те участки, которые должны остаться без покрытия, нужно заизолировать свинцом (он устойчив к электролитическому раствору).
Изделие закрепляется на проводе, через который подается электрический ток, и опускается в электролитический раствор. Здесь его нужно выдержать определенное время.
По прошествии времени изделие нужно достать, просушить, остудить и отполировать.

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.

Подготовка поверхностей для химической металлизации

Перед началом процедуры металлизации нужно обязательно подготовить поверхность изделия. Изначально ее очищают, а потом избавляют от остатков жира. Чем ответственнее подойти к этим процедурам, тем прочнее и долговечнее будет будущее металлизированное покрытие. Чтобы выполнить данные процедуры, нужно правильно подобрать оборудование. Эффективно удалить ненужные слои лакокрасочного покрытия, ржавчину, а также различные загрязнения можно с помощью функционального пескоструйного аппарата.

Если случай не такой запущенный, то поверхность поможет очистить крупнозернистая наждачная бумага. Вся эта процедура совсем не сложная, и ее легко можно выполнить в домашних условиях. Главное, подойти к этому ответственно.

Обезжиривание поверхности

Выполняя химическую металлизацию, отполированное и отшлифованное изделие нужно обязательно обезжирить. По правилам делают это с помощью специального раствора. Для приготовления самого простого состава потребуется:

150 г едкого натра;
50 г кальцинированной соды;
5 г силикатного канцелярского клея.

Само обезжиривание - процесс несложный, поэтому легко осуществляется самостоятельно. Приготовленная смесь разогревается до 80-100 градусов, подготовленное для металлизации изделие погружают в раствор. Там его нужно продержать от 15 минут до часа, в зависимости от уровня загрязнений.

Для обработки старых алюминиевых изделий используют другой раствор:

50 г сернокислой меди;
8 г концентрированной серной кислоты.

В такой раствор изделие можно опустить лишь на несколько секунд (не больше 10 секунд).

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.

Особенности химической металлизации в домашних условиях

Деталь, подвергающаяся обработке, помещается в резервуар (ванну). Вывод №1 – хромирование имеет ограничение, связанное с габаритами образца. Если емкость для тех же дисков подобрать еще можно, то металлизацию на дому, к примеру, бампера легкового авто, произвести вряд ли получится.
В процессе работы происходит интенсивное выделение токсичных испарений. Заниматься металлизацией не рекомендуется даже на открытом воздухе, так как невозможно предугадать, когда и как изменится ветер. А если его нет вообще, полный штиль? Вывод №2 – планируя делать хромирование чего-либо в домашних условиях, необходимо позаботиться о выборе помещения, причем организовать там вентиляцию принудительную, так как естественной будет явно недостаточно.
После завершения процесса химической металлизации остается электролит. Жидкость достаточно агрессивная. Куда ее девать? Вывод №3 – необходимо заранее определиться с утилизацией отходов производства.

Поэтому придется переместиться в гараж, сарай или еще куда, предварительно подготовив рабочее место. Как вариант – балкон или открытая лоджия, но только при условии, что предполагается покрытие хромом сравнительно небольшой заготовки, с использованием малого количества электролита.

Что понадобится для хромирования

О помещении уже сказано. Теперь об оборудовании и материалах.

Источник постоянного напряжения

Технология металлизации предполагает использование различных электролитов и емкостей, соразмерным габаритам обрабатываемого образца. Следовательно, если речь не идет лишь о хромировании одной-единственной детали, то должна быть возможность регулировки силы тока. Простейший самодельный блок питания, использующийся в домашних условиях – трансформатор + выпрямитель + реостат.

Элементы эл/схемы

Как обеспечить постоянство температуры в ванночке? Способов два. Первый и самый простой – использовать термометр, а корректировать значение силы тока вручную. Второй более сложный в реализации, так как придется устанавливать элемент автоматики – терморегулятор. Его включение в цепь избавит от необходимости контроля над процессом.

Примерное время хромирования известно, поэтому постоянное присутствие рядом с резервуаром не обязательно. Но для этого придется собирать небольшую электронную схему. Для тех, кто в этом не понимает, данный вариант неприемлем.

Ванночка

Ее материал должен быть нейтрален по отношению к жидкостям, тем более агрессивным. Поэтому лучше всего подходит стекло. Но это касается в основном малогабаритных деталей, которые смогут поместиться, скажем, в стандартной 3-литровой банке. Как вариант – емкости от промышленных аккумуляторов, с толстыми стенками. В таких любители аквариумов часто выращивают мальков. Но достать эти сосуды довольно сложно.

Исходить нужно из того, что в нее будет устанавливаться выбранный стеклянный сосуд, который снаружи обкладывается утеплителем. Что можно использовать? Например, бочку, бидон, короб или ящик (даже деревянный).

Материал для теплоизоляции

Нагревательный элемент

Чтобы упростить себе задачу, его можно приобрести. Ассортимент ТЭН достаточно большой, так что подобрать по конфигурации, размеру и мощности – не проблема.

Электроды

Кронштейн

Сушильный шкаф

На последнем этапе металлизации деталь необходимо подвергнуть термообработке. Иначе не добиться характерного (и желаемого) блеска.

Порядок приготовления электролита

Методик, как и используемых реагентов, довольно много. Для хромирования в домашних условиях наиболее распространенный вариант электролита – на основе серной кислоты и хромового ангидрида. Соотношение компонентов: 2,5 г H₂SO₄ + 250 г CrO₃ на 1 л чистой воды.

Сначала наполняется ванночка. Вода (самая лучшая – дистиллированная) заливается примерно на ½. Ее оптимальная температура 60 – 65 ºС. В таких условиях растворение соединения хрома произойдет быстрее.
Загрузка CrO₃ и тщательное перемешивание до исчезновения всех крупиц.
Если необходимо, доливается еще определенное количество воды (до требуемого объема), далее – серная кислота.

Подбирая емкость по объему, нужно ориентироваться на мощность блока питания. Соответственно, и он должен выбираться, исходя из размеров деталей, подлежащих металлизации. Это еще одна причина, по которой в домашних условиях хромирование крупногабаритных образцов нецелесообразно и затруднительно.

Подготовка детали к металлизации

Пока электролит отстаивается, самое время заняться этим.

Удаление загрязнений

Обезжиривание

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).

Особенности процесса хромирования

Некоторые – например, обеспечение высокого качества полировки, соблюдение абсолютной точности рецептуры, сложность определения оптимальных габаритов и формы электродов, выдержка неизменного режима по току – покажутся незначительными на фоне всего лишь одной.

Статья получилась достаточно полной. А заняться или нет металлизацией на дому, решать только вам, уважаемый читатель.

Читайте также: