Химическая металлизация: особенности, виды брака и оборудование

Что представляет? Химическая металлизация – способ металлообработки, который не только дает защиту от коррозии, но и улучшает внешний вид. Такую технологию используют для металла и пластмассы.

Как работает? Процесс химической металлизации заключается в нанесении тонкого металлического слоя на подготовленную деталь. Популярный пример применения этой технологии, конечно же, это хромирование комплектующих автомобиля.

Виды металлизации

Металлизацией принято называть формирование на поверхности тонкого защитного и декоративного слоя металла. Такой обработке подвергаются изделия из металла, пластмассы, дерева, стекла и ряда других материалов. Наиболее широко в промышленности и быту применяются хромирование и цинкование. Реже пользуются алитированием – технологией, позволяющей наносить на детали тонкое алюминиевое покрытие.

Существуют разные виды данной технологии. В основе классификации лежат используемые оборудование и методы. В современном промышленном производстве и в условиях домашних мастерских особенно часто пользуются:

• гальванической металлизацией, которая выполняется в емкостях с электролитными растворами;
• электродуговой металлизацией, которая предусматривает нанесение покрытия путем напыления струей сжатого воздуха смеси, образующейся при расплавлении электрической дугой металлических электродов;
• газоплазменным методом, суть которого – в напылении с помощью струи газа, расплавленного плазмой металла (наряду с электродуговой технологией этот способ относится к сложным технологическим процессам и применяется в основном на крупных промышленных производствах);
• плакированием, которое подразумевает горячую прикатку предварительно нанесенной металлической пленки;
• диффузионной металлизацией, которая представляет собой насыщение поверхностных слоев материала обрабатываемых изделий атомами металла под действием высокой температуры;
• горячей металлизацией, представляющей собой нанесение металлического покрытия путем погружения изделий в емкость с расплавом;
• химической металлизацией, которую мы подробно рассмотрим в этой статье.

Последний из перечисленных методов – один из наиболее популярных.

Металлизация выполняется в разных целях. Чаще всего к ней прибегают, чтобы придать поверхности изделий:

• коррозионную стойкость;
• устойчивость к механическим повреждениям;
• износостойкость;
• привлекательный внешний вид.

Технология химической металлизации

Химическая металлизация представляет собой технологию, основанную на восстановлении ионов металла на каталитически активной поверхности электрода с помощью восстановителя, содержащегося в рабочем растворе. В качестве источников ионов могут выступать хром, платина, палладий, железо, никель, кобальт, медь, золото, серебро и ряд других элементов. Благодаря применению этого метода можно получать покрытия не только из одного металла, но и комбинированные поверхности из металла и неметаллов, которые входят в состав раствора, – фосфора, бора, углерода и т. д.

В состав раствора, используемого в процессе химической металлизации, могут входить различные соединения с отрицательным восстановительным потенциалом в щелочных средах, такие как соли натрия, формальдегид, гипофосфит натрия и т. п. Это делает возможным осаждение ионов с относительно высокими стандартными потенциалами.

Преимущества

Среди основных преимуществ данного метода специалисты выделяют возможность:

• применения метода для создания покрытий на изделиях из керамики, пластика, дерева и прочих диэлектрических материалов;
• создания покрытий как на всей поверхности изделия, так и на ее отдельных участках;
• нанесения равномерного и качественного покрытия на изделия любой конфигурации вплоть до внутренней поверхности отверстий малого диаметра;
• формирования с помощью химической металлизации защитно-декоративного слоя требуемой толщины с высокой прочностью сцепления;
• создания с одной скоростью металлизированного покрытия одинаковой толщины по всей поверхности даже у деталей сложной конфигурации.

Осаждаемое с помощью химической металлизации покрытие зачастую обладает уникальными характеристиками – повышенной микротвердостью, заданными магнитными свойствами и отличной коррозионной стойкостью. Никакие другие методы не позволяют получить схожие показатели.

Недостатки

Однако специалисты указывают на ряд недостатков данной технологии:

• рабочие растворы относительно дороги и нуждаются в частой замене;
• на скорость формирования защитного слоя критически влияет концентрация реагентов в растворе (чем она ниже, тем медленнее идет осаждение);
• процесс требует поддержания высокой температуры.

Химический метод отличается от электрического высокой технологической сложностью. В ходе нанесения пленки необходимо выполнять большое количество операций и крайне точно выдерживать режим.

Качественное нанесение металлизированного покрытия можно обеспечить, только соблюдая технологический процесс

1. Особо жестким требованиям относительно чистоты и химического состава должны отвечать рабочие растворы, основой для приготовления которых должна служить дистиллированная вода. Для удаления солей применяются фильтрация или химические способы. Обновлять рабочую смесь в емкостях для металлизации необходимо в соответствии с технологическими таблицами. Чтобы избавить поверхность заготовок от водорода, прибегают к плавному покачиванию ванны с частотой не более 20 раз в минуту и длиной хода не более 10 см. Эта мера позволяет добиться ускорения процесса в среднем на 200 %.
2. В состав линии для хромирования деталей должна входить дополнительная улавливающая ванна, благодаря которой можно не только снизить стоимость обработки, но и повысить экологичность процесса. Чтобы раствор полностью стек в емкость, изделия после обработки нужно выдерживать в подвешенном состоянии не менее 30 секунд.
3. При возникновении процессов объемного разложения металла следует отфильтровать рабочую жидкость, используя специальные устройства. Эта процедура позволяет добиться увеличения силы сцепления покрытия с поверхностью вдвое, повысить его плотность и избежать порообразования. Фильтрация должна выполняться со скоростью, обеспечивающей трехкратный обмен объема за один час.

Подготовка поверхностей перед химической металлизацией

Благодаря специальной подготовке поверхности обрабатываемых изделий повышается качество нанесения покрытия. Необходимо:

• уменьшить шероховатость поверхности с помощью механической обработки, химических растворителей или дополнительного выравнивающего покрытия с высокой адгезией;
• обезжирить поверхность, погружая детали в органические растворители, залитые в специальные емкости;
• выполнить травление – химическую модификацию поверхности с помощью кислотного раствора (в отдельных случаях применяются специальные окислители).

Химическая металлизация – это процесс, для активного протекания которого поверхность должна иметь каталитические свойства. Они обеспечиваются дополнительной подготовкой – нанесением связующего грунта. Такое покрытие служит катализатором реакции восстановления ионов осаждаемого металла. Данный метод применим для металлизации изделий из любых материалов. Грунтование выполняется непосредственно в начале технологического процесса. Для того чтобы упростить химическую активацию, часто прибегают к добавлению соответствующих компонентов с образованием коллоидного раствора, содержащего каталитически активный металл, который формирует защитную пленку.

Хромирование поверхности изделий с помощью химической металлизации – метод нанесения равномерных и прочных хромовых пленок, выполняющих защитные и декоративные функции, который широко применяется в различных областях промышленности – от машиностроения до изготовления бытовой техники. Благодаря относительно невысокой стоимости таких покрытий, они не сильно сказываются на цене готовых изделий и не снижают их конкурентоспособности.

Практика показала, что для повышения экономической эффективности данной технологии в ванну с раствором следует одновременно погружать латунные, медные и стальные детали. В ходе такой обработки наиболее толстым слоем покрываются детали из цветных металлов, а на поверхности стали формируется очень тонкая защитная пленка. Для ускорения реакции в раствор добавляют щавелевую кислоту, что повышает скорость хромирования до 7,5 микрона в час. Взаимодействие щавелевой кислоты с ионами хрома приводит к образованию активных комплексных ионов, которые восстанавливаются до металла под действием гипофосфита.

Возможные виды брака при химической металлизации

Самые часто встречающиеся при металлизации дефекты – отслоение покрытия и раковины. Минимизировать риск возникновения последних позволяет тщательное соблюдение технологического процесса и использование современного оборудования. Эти меры дают возможность уменьшить себестоимость производства, повысить качество обработки и пропускную способность производственных линий, выполняя хромирование, полностью отвечающее требованиям потребителя.

Химическая металлизация поверхности изделий из стеклоэпоксидных материалов нередко сопровождается возникновением пропусков – покрытие не формируется на внутренней поверхности отверстий из-за некачественной пропитки заготовок эпоксидными смолами, а также в силу повреждения стеклянного волокна при сверлении, появления осколков и заусениц. Чтобы избежать подобных проблем, заготовки протравливают, погружая в ванны с нагретым щелочным перманганатным раствором.

Контролировать состояние защитной пленки можно, пользуясь специальным оборудованием, в особых случаях – электронным микроскопом. Этот прибор позволяет определить наличие пор в осадке с помощью подсветки. Качество покрытия напрямую зависит от состояния поверхности обрабатываемых изделий.

Оборудование и материалы для химической металлизации

Реагенты, используемые для химической металлизации, должны обладать восстанавливающими и активаторными свойствами. Также в процессе нанесения используется грунтовка, повышающая адгезию пленки к поверхности, и лак, который защищает готовые покрытия от механических и химических воздействий. В качестве финишного лакового покрытия применяются особо твердые и износостойкие материалы.

Для окрашивания металлизированного покрытия в нужные оттенки применяются специальные тонеры. Выполняя химическую металлизацию в условиях домашней мастерской, не всегда удается добиться безупречного качества. При обнаружении дефектов, покрытие удаляется специальными смывочными растворами.

Химические растворы на водной основе наносятся распылением с помощью специальных установок для химической металлизации, что позволяет получать зеркальные металлические покрытия.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.