Оцинкование, кадмирование, хромирование и никелирование: ключевые отличия

Суть гальванического покрытия

Гальваника — осаждение тонкого металлического слоя на поверхность детали электролизом. Цели: защита от коррозии (ржавления), повышение износостойкости, электропроводности, отражательной способности, декоративность.

В машиностроении наиболее распространены: цинк, кадмий, хром, никель. Разберем их отличия.

Цинковое покрытие (Оцинкование)

Свойства

• В сухом воздухе стабилен, не темнеет.
• Во влажной среде/воде образует оксид/карбонатный пленочный слой — самозащита (пассивация).
• Растворяется в кислотах, щелочах, сульфидах.
• Требует пассивации (хроматная/дихроматная) для резкого повышения коррозионной стойкости.
• Для пружин, тонкостенных деталей (<0,5 мм) и высокопрочных сталей — обязательное гидроудаление (удаление водорода). Медь и сплавы — без гидроудаления.
• Низкая стоимость, простая технология, хороший эффект. Цинк — анодное покрытие для стали (стандартный потенциал отрицателен).

Применение

Атмосферные условия, средние коррозионной агрессивности. Не для трения (низкая твердость).

Кадмиевое покрытие (Кадмирование)

Свойства

• В морской атмосфере, морской воде, горячей воде (>70 °C) — высокая стойкость, хорошая смазываемость.
• Медленно растворяется в соляной кислоте, легко — в азотной, нерастворим в щелочах. Оксид кадмия нерастворим в воде.
• Мягче цинка, меньше водородной ломкости, высокая адгезия. При определенных режимах — более декоративно.
• Токсичность: пары при плавлении и растворимые соли кадмия — ядовиты. Строгие экологические ограничения (RoHS, REACH).
• На стали — катодное покрытие; в морской/высокотемпературной среде — анодное.

Применение

Авиация, судостроение, электроника, пружины, резьбовые детали в морской среде. Можно полировать, фосфатировать, использовать как грунт под покраску. Не для пищевых контейнеров.

Хромирование

Свойства

• Стабилен во влажном воздухе, щелочах, азотной кислоте, сульфидах, карбонатах, органических кислотах.
• Растворяется в соляной и горячей концентрированной серной кислоте. При анодной поляризации — в едком натре.
• Высокая адгезия, сверхвысокая твердость 800–1000 HV, отличная износостойкость, высокое зеркальное отражение, теплостойкость до 480 °C (оксидное окрашивание >500 °C, падение твердости >700 °C).
• Недостатки: хрупкость, склонность к сколям при чередующихся ударных нагрузках, пористость. Легко пассивируется в воздухе — меняет потенциал, становится катодным к железу.

Применение

Прямое хромирование на сталь как антикоррозийное — неэффективно (пористость). Многослойные системы: медь → никель → хром (защита + декор). Основное современное применение: повышение износостойкости, восстановление размеров (ремонтный хром), световые отражатели, декор.

Никелирование

Свойства

• Химически стабилен в атмосфере и щелочах, не темнеет. Окисляется >600 °C.
• Медленно растворяется в серной и соляной кислотах, легко — в разбавленной азотной. В концентированной азотной пассивируется → высокая коррозионная стойкость.
• Высокая твердость, хорошо полируется, высокое отражение. Декоративность.
• Недостаток: пористость. Лечение — многослойные покрытия (никель как промежуточный слой). На железе — катодное, на меди — анодное.

Применение

Антикоррозийно-декоративные покрытия. Никель на меди — идеальная защита, но дорого → часто заменяют на медово-олово (Sn) или медово-цинк.