Что такое металлизация химическая? химическая металлизация своими руками

Используемые материалы и оборудование

Химическую металлизацию, как уже говорилось выше, можно выполнять своими руками и в условиях домашней мастерской. При этом изделия, отличающиеся небольшими размерами и несложной формой, обрабатывают по такой методике даже без использования специального оборудования. Если же такое оборудование в вашем распоряжении имеется, то наносить слой металла химическим способом можно даже на габаритные детали сложной конфигурации.

Самостоятельно занимаясь выполнением такой процедуры, следует соблюдать предельную осторожность, так как при этом используются опасные для здоровья химические реактивы. Если правильно подготовить оборудование и материалы для выполнения химической металлизации, то своими руками в домашних условиях можно получать на различных изделиях покрытия, качество которых практически не отличается от тех, которые сформированы на заводе

Реагенты для химической металлизации

В наборе для химической металлизации должны быть реактивы, обладающие свойствами активатора и восстановителя. Для выполнения данной процедуры потребуется также грунтовка, которая наносится на обрабатываемую поверхность, и лак, защищающий готовое покрытие от негативного влияния внешних факторов. Для нанесения финишного лакового покрытия следует выбирать материал, обладающий высокой твердостью и износостойкостью.

Чтобы окрасить наносимый металлический слой в желаемый цвет, можно использовать специальный красящий тонер. Грунтовка, о которой говорилось выше, необходима для того, чтобы улучшить адгезию наносимого металлического слоя с материалом, из которого изготовлено обрабатываемое изделие. Результат химической металлизации, выполняемой своими руками, не всегда может быть качественным. Однако нанесенное покрытие можно удалить, используя для этого специальные смывочные растворы.

Установка химической металлизации предназначается для нанесения покрытия на любые твердые поверхности

Технология процесса обработки металла

Из сопла, расположенного посередине прибора для металлизации, выходит сжатый воздух, подхватывающий мелкие расплавленные капли металла и переносящий их на обрабатываемую поверхность.

Интенсивность поступления разжиженной присадки при электродуговой металлизации подбирается в соответствии с требуемым режимом дуги, влияющим на расстояние между проволочными элементами.

Электродуговые металлизаторы имеют следующие стандартные режимы работы:

• напряжение – 24–35 В;
• сила тока – 75–200 А;
• давление подаваемого воздуха – 0,5 МПа;
• выработка аппаратов – 30–300 г/мин.

На рисунке указаны основные элементы металлизатора:

• 1 – дюзы;
• 2 – точка проведения присадочного материала;
• 3 – точка выхода сжатого воздуха.

Подлежащая металлизации поверхность предварительно очищается от масел, загрязнений, очагов коррозии. Подготовку крупных изделий выполняют с применением песко- или дробеструйной очистки после предварительного обезжиривания.

Для минимизации температурных напряжений и недопущения перегрева изделий послойная металлизация осуществляется с перерывами для остывания и формирования покрытия.

Необходимый вид, размеры и формы изделия получают после электродугового распыления при завершающей обработке.

Основы хромирования

Современная технология химической металлизации позволяет использовать для разработки напыления специальные лакокрасочные материалы и реагенты. В результате этого покрытие будет блестеть и отражать окружающие предметы. Кроме того, именно металлизация химическая позволяет достичь высшей степени адгезии

Важно, что процесс нанесения покрытия осуществляется без помощи каких-либо едких веществ или взрывоопасных компонентов. Канцерогенные составляющие хромирования сводятся к абсолютному минимуму

Химическая металлизация не имеет ограничений по форме и размеру изделия. Также не требуется помещать предмет в жидкую кислотную среду или прибегать к сильному нагреву.

Подготовка поверхности к хромированию аналогична процессу перед нанесением краски. Благодаря этому зеркальные покрытия могут покрывать любые основы, но лучше, чтобы они были металлическими. Подобная химическая обработка не требует значительных денежных вливаний. Достаточно приобрести специальную установку и реагенты. В итоге владелец оборудования получит возможность наносить «серебряное зеркало» даже на пористые или органические материалы. Никакие другие технологии не смогут дать подобных результатов. На сегодняшний день хромирование составляет мощную конкуренцию прочим процессам металлизации.

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.

Хромирование деталей: поэтапная инструкция

Технология хромирования не отличается особой сложностью.

Для того чтобы приготовить электролит для небольшого изделия, нужно взять обычную стеклянную банку необходимых размеров или пластмассовое ведро и поставить его в специальный резервуар. Для этих целей можно воспользоваться бидоном. Чтобы электролиз был качественным, его, бидон, нужно теплоизолировать. А именно, взять ящик из дерева или коробку, утеплить его стеклотканью или пенопластом, а также дополнительно минеральной или стекловатой, песком и поставить резервуар туда.

Внутрь резервуара поместить элемент для подогрева и термометр. Сверху накрыть листом влагостойкой фанеры, которая выступит в роли герметизирующей крышки, и присоединить электроды. К изделию присоединить катод, анод (стержневой или пластинчатый) погрузить в емкость с образцом.

Деталь в банке должна удерживаться с помощью кронштейна, чтобы обеспечить хромирование со всех сторон.

Приготовление электролитного раствора

Чтобы осуществить хромирование деталей в домашних условиях, необходимо приготовить специальный раствор, состоящий из ангидрида хрома (250 г на литр дистиллированной воды)  и серной кислоты (2,5 г на литр воды).

Для начала нужно налить до половины емкости нагретую воду (около шестидесяти градусов по Цельсию). Добавить необходимое количество (из расчета на общий литраж) ангидрида хрома, размешать, чтобы полностью растворился, и долить воду для получения нужного объема. Потом засыпать серную кислоту, перемешивая жидкость.

Полученный раствор необходимо проработать в течение трех с половиной часов, пропуская через него энергию тока (на 1 литр около 6 А). Когда электролит станет темно-коричневого цвета, его нужно будет отстоять не меньше суток.

Процедура подготовки образца

Прежде, чем подготовить деталь, нужно прогреть электролитный раствор до шестидесяти градусов по Цельсию и дать постоять ему три часа.

За это время необходимо:

1. Очистить деталь от грязи, ржавчины, краски.
2. Провести обезжиривание с помощью специального раствора, рецептов которого существует несколько. Например, он может состоять из 150 г едкого натра, 5 г силикатного клея, 50 г кальцинированной соды. Все брать на литр воды. Ингредиенты смешать, нагреть до девяноста градусов по Цельсию, опустить изделие и держать не меньше двадцати минут, а иногда и дольше, в зависимости от величины и степени очищения.

Непосредственное хромирование

Во время процедуры хромирования необходимо сохранять температурный режим электролитного раствора в среднем 53 С° (плюс-минус два градуса). Изделие поместить в электролит и через минуту, для выравнивания температур образца и раствора, подать напряжение. Вынуть деталь и просушить не меньше двух с половиной часов

Возникновение дефектов

При хромировании в домашних условиях могут возникнуть такие дефекты как:

1. Поверхность блестит неравномерно. Происходит из-за большого тока или низкой температуры электролитного раствора.
2. Отсутствие блеска — из-за неправильного количества ангидрида хрома, завышения тока, недостатка серной кислоты.
3. Наличие коричневых пятен — переизбыток ангидрида хромового, мало кислоты.
4. Слой неравномерный. Избыточность тока.
5. Размягченность покрытия — высокая температура раствора, низкий ток.
6. Хромировка отваливается — нестабильное напряжение, плохо проведенное обезвоживание, низкая температура раствора.

Хромирование в домашних условиях — это процесс, который требует определенной сноровки и четкого следования правилам и инструкциям. Любое нарушение может привести к некачественной хромировке. Поэтому стоит детально изучить технологию данного процесса и только тогда приступать к его осуществлению.

Химическое хромирование

Применяемое оборудование

Чаще всего для напыления используются аппараты, снабженные сверхзвуковым соплом. Также применяется небольшой по размерам электрический нагреватель, работающий на подачу сжатого воздуха. Особенностью последней модели является возможность доведения температуры до 600 °С. До недавнего времени применение стандартных устройств, напоминающих по принципу действия пневматические пистолеты, осложнялось тем, что частицы изнашивали насадки инструмента.

Современное оборудование, благодаря которому осуществляется напыление металлов, использует принцип пульверизатора. Это значит, что в момент прохождения рабочей газовой среды по каналу подачи струи скорость потока увеличивается по мере сужения трубы. Вместе с этим падает и статическое давление.

Такой принцип работы сокращает износы и увеличивает рабочий срок аппаратов.

Методы металлизации и подготовка поверхности

Разделяют три метода металлизации – физический, химический и гальванический, которые позволяют решать различные задачи и требуют собственных подходов к подготовке поверхности диэлектриков к процессу металлизации. Универсальным, позволяющим получать изделия с максимально возможными характеристиками является гальванический (электрохимический) метод, который разделяют на несколько этапов:

• механическая подготовка поверхности деталей — удаление с поверхности отходов материала, остающихся при изготовлении (формовании или литья), очистка углубленных участков (пазов, отверстий) и т. д.;
• химическая подготовка поверхности – обезжиривание и травление;
• сенсибилизация и активация поверхности специальными составами и реактивами;
• нанесение токопроводящего подслоя химическим методом;
• нанесение гальванического покрытия на металлизированную поверхность.

Задача специалистов гальванического участка состоит в том, чтобы в результате проведения данных этапов были обеспечены основные условия получения качественного покрытия — необходимая чистота поверхности детали, заданная шероховатость и отсутствие на поверхности органических веществ.

Механические методы подготовки поверхности зависят от материала изделия и метода изготовления исходных деталей и сводятся, как правило к несложным операция по механической очистке поверхности от отходов производства.

Обезжиривание поверхности пластмассовых деталей проводится в растворе, содержащем:

• тринатрийфосфат 30-40 г/л;
• натр едкий 8-10 г/л;
• стекло натриевое жидкое 5-7 г/л;
• карбонат натрия 40-45 г/л.

Процесс проходит при температуре 40-500С в течение 3-5 минут.

Адгезионные свойства металлического покрытия во многом зависят от качества травления деталей. В процессе травления на поверхности образуются микропоры, микротрещины которые и обеспечивают достаточную прочность сцепления покрытия с основой. Для травления используется раствор, практически аналогичный по своему составу электролиту хромирования – 100 г/л серной кислоты и 30 г/л хромового ангидрида. Процесс проходит при температуре 600С в течение 1-5 минут.

Виды металлизации

Современные технологии позволяют проводить процедуру металлизации разными способами. Рассмотрим основные виды данного процесса:

• термообработка (нанесение металлического слоя на поверхность с погружением в ванну с расплавленным металлом; данный вид металлизации используют, если температура плавления изделия намного выше, чем температура плавления металлического слоя);
• гальваническая (обработка металла под воздействием протекающего тока и электролита; метод не нуждается в дополнительном нагреве, поэтому позволяет наносить слой на поверхность любого материала; наносимая пленка получается равномерной по всей площади);
• газопламенная (осуществляется за счет теплоты, которая выделяется в результате сгорания горючих газов);
• плазменная (метод нанесения металлического слоя при помощи плазменной струи, в которую под воздействием высоких температур подается материал);
• диффузионная (данным способом осуществляется нанесение цветных металлов (брома, цинка, алюминия); с его помощью восстанавливают изношенные детали и добиваются высокопрочного покрытия);
• химическая (в данном методе применяются химические реагенты в жидком виде или в виде порошков; нужно подготовить ванну с раствором и опустить в нее изделие, а затем продержать необходимое количество времени);
• плакирование (нанесение металла на поверхность и его последующая горячая прокатка).

Вакуумная металлизация.

Вакуумная металлизация основывается на испарении и выпадении металлических частиц на поверхность детали. Данный метод является довольно затратным и трудоемким, поэтому применяется только в производственных условиях. Вакуумную металлизацию можно использовать для изделий из любых материалов (пластика, дерева, керамики, стекла и т.д.). Особенно часто этот вид используется для металлизации на автомобильных заводах. Данным способом получают изделие с прекрасным внешним видом, который не влияет на прочностные характеристики.

Газовая металлизация.

Газовая металлизация заключается в использовании газовой струи для нагрева напыляемого металлического слоя. Применение высоких температур позволяет создавать ровный слой на всей поверхности. Его толщина зависит от объема используемой проволоки. После нанесения слоя покрытие обрабатывают методом шлифовки. Газовая металлизация позволяет восстанавливать валы автотракторного оборудования. Для реализации данного способа используют технику и газы, которые применяют при проведении сварочных работ.

Вместо газовых горелок, применяют специальные пистолеты-металлизаторы.

Цинкование.

Метод цинкования применяется для защиты черных металлов от образования ржавчины. На поверхность наносится цинк при помощи различных способов (горячего, холодного, гальванического, диффузионного). Цинкование применяется для обработки листового проката, труб, изделий различной геометрической формы.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — образование тонкой пленки металла на обрабатываемой поверхности под действием различных химических реактивов. Данным методом можно получить покрытие цинком (цинкование), хромом (хромирование), алюминием (алитирование) и другие. При помощи этой технологии возможно получение ровного слоя металла на материалах с различными видами поверхности: гладкими — стекло, фарфор, полированный камень, или пористыми: дерево, пластик, гипс.

Рабочее место и оборудование

В результате химической реакции выделяется газ, негативно влияющий на слизистые оболочки дыхательных путей, поэтому процесс необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией или на открытом пространстве.

Из оборудования понадобится:

• эмалированная ванна;
• мерные стаканы емкостью 1 л и 250 мл;
• 3 бутылки по 100 мл;
• одноразовые шприцы на 5, 20, 50 мл3;
• одноразовые стаканы по 50 мл;
• кухонные электронные весы.

Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны

Реактивы

В зависимости от материала обрабатываемого изделия и вида покрытия приобретаются реактивы. Для химической металлизации серебром понадобятся реактивы:

• соляная кислота;
• азотнокислое серебро;
• двухлористое олово;
• гидроксид натрия;
• аммиак;
• глюкоза;
• формалин;
• дистиллированная вода.

Приготовление растворов для:

• активации поверхности — двухлористое олово, соляная кислота, дистиллированная вода;
• восстановления — глюкоза, формалин, дистиллированная вода;
• серебрения — азотнокислое серебро, гидроксид натрия, аммиак, дистиллированная вода.

Подготовка поверхности

поверхность готовят в несколько этапов. Пористые и окрашенные изделия ошкуриваются, снимается старый окрасочный слой, поверхность очищается от пыли, промывается и обезжиривается. Обезжирить можно уайт-спиритом, ацетоном или раствором гидроксида натрия в воде t= +40…+60°С. Поверхности протираются губкой с составом для обезжиривания, затем другой губкой промываются дистиллированной водой. Подготовленная поверхность должна полностью смачиваться водой, без сухих пятен — в этих местах дефекты будут неизбежны.

Покрытие изделия активирующим составом

Обрабатываемый предмет равномерно по всей поверхности поливают двухлористым оловом в течение 1 минуты, затем 3 минуты промывают дистиллированной водой.

Металлизация

Для получения равномерной металлической пленки на изделие одновременно и в равном объеме напыляется раствор восстановителя и серебрения. Так как полученная зеркальная пленка очень тонка и не прочна, ее можно упрочнить защитным лаком — прозрачным или тонированным.

Описанный метод напоминает процесс окраски. Существует другой, более сложный способ выполнения работ — электрохимическая металлизация.

2 Оборудование для хромирования

Первое, что нужно для хромирования, отдельная от жилых помещений, хорошо проветриваемая территория. Не стоит начинать экспериментировать дома на кухне, в ванной или в других местах, не предназначенных для работы химического оборудования. Лучшим выбором будет большой гараж или мастерская, которую перед этим стоит освободить от емкостей с бензином, маслом, краской и растворителями. Также неплохо было бы оборудовать систему принудительной вентиляции. Обязательно обзаведитесь огнетушителем и продумайте вариант аварийного пожарного выхода.

Оборудование для хромирования включает:

• гальваническая ванна из пластика;
• выпрямитель с параметрами 12В/50А;
• нагреватель, устойчивый к действию кислоты;
• термометр.

Кроме гальванической ванны вам понадобятся несколько дополнительных емкостей такого же размера для промывки обрабатываемой детали. Для экономии времени и средств необходимо будет организовать отдельную гальваническую ванну для омеднения или никелирования, так как постоянно менять реактивы в одной емкости долго и нецелесообразно.

Гальванические ванны для омеднения или никелирования

Выпрямитель должен быть достаточно большой мощности, особенно если вы хотите хромировать своими руками детали средних и больших размеров. Исходите в расчетах из того, что для создания блестящей поверхности необходима плотность тока порядка 15-25 А/дм2, так что обычный выпрямитель способен обеспечить нормальное проведение процесса максимум для накладок дверных ручек автомобиля либо небольших деталей внутренней отделки (ручка коробки передач, ободок корпуса магнитолы, и т.п). Большие детали — диски или бампер, покрыть хромом своими руками скорее всего не удастся, или обойдется в сумму, соизмеримую с покупкой новых запчастей.

Что касается нагревателя, то в некоторых источниках рекомендуется использовать обычный ТЭН. Хотелось бы строго предостеречь относительно данного решения, так как для хромирования требуется оборудование, устойчивое к действию кислот, ТЭН не является таким устройством, и его использование повлечет за собой, в лучшем случае, поломку электролитической ванны.

Термохимическая металлизация

Золочение металла в конце прошлого века осуществляли именно с применением технологии термохимической металлизации.

Это ещё один из способов нанесения металлических покрытий для дополнительной защиты. Его главные особенности, как и для самого оборудования для химической металлизации, в следующем:

• На металл наносят специальный состав, в котором металлическая пыль соединяется со связующим компонентом. В его основе обычно древесные смолы. Набор их бывает разным.
• Изделие помещается внутри муфельной печи, когда исходные материалы застывают.
• Внутри этой конструкции поддерживается достаточно высокая температура, при воздействии которой связующий элемент начинает просто выгорать. Металлическая пыль плавится. Таким образом, формируется плотный слой для дополнительной защиты.

Такая химическая металлизация в настоящее время применяется сразу в нескольких вариациях. Первый из них основан на главном принципе, согласно которому слой металла наносится на поверхность изделия при постоянном поддержании высокого давления.Само изделие находится внутри печи, нагретой до определённой температуры.

Такая химическая металлизация доступна и в более упрощённом, домашнем варианте:

1. На поверхность одним слоем наносят металлическую пыль.
2. Расплавляют пыль с помощью обычного строительного фена. Это способствует формированию тонкого слоя на поверхности.
3. Шлифовка и последующая полировка своими руками позволяют сделать поверхность максимально гладкой и ровной, соответствующей всем требованиям.

Химическая металлизация данным методом требует применения следующих материалов и технологий:

• состав для финишного покрытия;
• машинка, с помощью которой всё шлифуется;
• фен для формирования потока воздуха с повышенной температурой;
• пульверизатор для нанесения металлического порошка.

Набор инструментов легко достать в специализированном магазине.

В чем преимущество хромирования пластика

Главное преимущество для этапа хромирование изделий из пластика, это возможность придания блеска и эстетического вида изделию, которое будет полностью имитировать металл.

Элементы пластика, подвергшиеся хромированию, имеют высокие показатели выдержки механических нагрузок, например, это важно для пластиковых деталей машины.
Слой хрома на пластике увеличивает плотность и прочность материала в случае постоянной эксплуатации изделия.
Неизменность характеристик на этапе проведения металлизации, позволяет сохранять первозданные характеристики из-за влияния высоких температур, а также при резких температурных перепадах, вплоть до отрицательных значений.
Износостойкость поверхности будет иметь высокие параметры, за счет свойства твёрдого хрома.
Внешний вид элементов пластика будет иметь привлекательный эстетический вид и не вызывает нареканий со стороны окружающих.

Таким образом, качественное хромирование пластика не будет вызывать появление дефектов, царапин, и явных повреждений для готового изделия.