Хромирование, никелирование и цинкование: ключевые различия и применение

Гальваническое напыление — наложение тонкого слоя металла/сплава на поверхность другого металла электролизом. Предотвращает оксиднение (ржавчение), повышает износостойкость, проводимость, отражательную способность, коррозийную стойкость, декоративность.

Виды: медирование, золочение, серебрение, хромирование, никелирование, цинкование. Наиболее востребованы в машиностроении: цинкование, никелирование, хромирование. В чем разница?

Хромирование

Определение

Хром — бледно-белый металл с голубым отливом. Наложение хрома электролизом или химическим способом — хромирование.

Свойства

Хром стабилен во влажной атмосфере, щелочах, азотной кислоте, сульфидах, карбонатах, органических кислотах. Растворяется в соляной и горячей концентрированной серной кислоте. При прямом токе как анод растворяется в едком натре.

Покрытие высокой твердости: 400–1200 HV в зависимости от состава электролита и режимов. Хорошая теплостойкость: до 500 °C блеск и твердость стабильны. >500 °C — оксиднение и изменение цвета, >700 °C — падение твердости. Коэффициент трения минимален среди металлов (особенно сухое) — отличная износостойкость.

Разница между декоративным и твердым хромированием

Декоративное (обычное хромирование) — тонкое покрытие для блеска, эстетики, защиты от ржавчины. Твердое хромирование — толстое покрытие (>20 мкм) для повышения твердости, износостойкости, термостойкости, коррозийной стойкости деталей, работающих при высоких температурах.

Применение

1. Защитно-декоративное: тонкое, блестящее, красивое. Внешний слой многослойных покрытий. Для защиты цинковую/стальную основу наносят толстый промежуточный слой, затем 0,25–0,5 мкм хрома. На полированном основании — серебристо-голубой зеркальный блеск. Не меняет цвет в атмосфере долго. Авто, вело, приборы, бытовая фурнитура.
2. Твердое хромирование (ремонтное/функциональное): высокая твердость и износостойкость — режущие инструменты, штампы, подшипники, валы, измерительные средства, шестерни. Восстановление размеров изношенных деталей. Толщина по требованию, до 200–480 мкм. На сталь промежуточный слой не обязателен, но для коррозийной стойкости можно наносить.

Никелирование

Определение

Наложение никеля электролизом или химическим способом — никелирование.

Свойства

Химически стабилен в атмосфере и щелочах, не меняет цвет. Окисляется только >600 °C. Медленно растворяется в серной/соляной кислотах, легко — в разбавленной азотной. В концентрированной азотной пассивируется — хорошая коррозийная стойкость.

Покрытие твердое, хорошо полируется, высокая отражательная способность, декоративно. Недостаток — пористость. Преодоление: многослойные покрытия, никель — промежуточный слой.

Применение

Преимущественно для защиты от коррозии и декоративности: корпуса ЭЛ, монеты, фурнитура. На меди — идеальная коррозийная защита, но никель дорог — часто заменяют медно-оловянным сплавом.

Цинкование

Определение

Нанесение цинка на металл, сплав или иные материалы для декора и защиты от ржавчины.

Свойства

Цинк стабилен в сухом воздухе. Во влажной среде/воде реагирует с O₂/CO₂, образуя оксид/основной цинккарбонат — защитную пленку, предотвращающую дальнейшее окисление.

В кислотах, щелочах, сульфидах — активно корродирует. Покрытие пассивируют (хроматование) — пассивная пленка резко повышает коррозийную стойкость. Для пружин, тонкостенных деталей (<0,5 мм) и деталей с высокими мех. свойствами — обязательное удаление водорода. Медные сплавы — без удаления водорода.

Применение

Атмосферные условия и благоприятные среды. Винты, автоматы, промтовары. Не для трения.

Фундаментальные различия трех покрытий

1. Хромирование: твердость, декор, защита от ржавчины. Химически стабильно в щелочах, сульфидах, HNO₃, органических кислотах. Растворяется в галогеноводородах (HCl) и горячей H₂SO₄.
2. Никелирование: износостойкость, коррозийная стойкость, защита от ржавчины. Обычно тонкое.
3. Цинкование: декор и защита от ржавчины. Цинк — активный металл, реагирует с кислотами, низкая коррозийная стойкость. Самое дешевое из трех.