TVRDO HROMIRANJE

Naziv „tvrdi“ hrom je dobio zbog velike tvrdoće koja je ravna tvrdoći okaljenih alatnih čelika, a i zbog razlikovanja od dekorativnog hroma.

Dok tvrdi hrom služi uglavnom za potrebe remonta mašinskih delova i alata, dekorativni hrom nalazi primenu u estetskom doterivanju predmeta i ujedno njihovoj zaštiti od korozije. Razlika među njima je još i u tome što se tvrdi hrom elektrolitički nanosi direktno na osnovni materijal, pretežno čelik, i to u debljini sloja uglavnom do 0.4mm (u zavisnosti od namene dela), dok se dekorativni hrom obično nanosi preko potslojeva bakra ili nikla u debljini nekoliko mikrona.

Tvrdi hrom nalazi sve veću primenu zbog svojih dobrih mehaničkih osobina te je našao široku upotrebu u tehnici, mada njegovo odomaćenje je u našoj zemlji uglavnom na početku razvoja.

1) Tvrdoća hroma iznosi 63-66 Rokvel jedinica. (Galvanski hrom ima 5 do 10 puta veću tvrdoću od metalurškog hroma). U Mosovoj skali tvrdoća hroma je 9, što znači da ima tvrdoću korunda.

2) Specifična težina elektrolitičkog hroma iznosi 6.5gr./cm3.

3) Tvrdi hrom poseduje niski koeficijent trenja usled korisne osobine odbijanja, odnosno nedostatka moći lepljenja materijala. Tako koeficijenti otpora protiv klizanja su: -čelik po čeliku = 0.20 -hrom po čeliku = 0.16 Hrom je otporniji na habanje za oko 2 puta od cementiranih delova (mada imaju sličnu tvrdoću), a za 4 putaod nikla.

4) Hrom počinje da omekšava iznad temperature od 350*C, da gubi boju (oksidiše) iznad 500*C, dok mu je tačka topljenja oko 1600*C.

5) Athezija hroma za osnovu je vrlo jaka, u čemu ima prednost nad ostalim galvanskim prevlakama i omogućava njegovu primenu i za najopterećenije mašinske delove.

6) Prevlaka hroma može da se nanosi na čelike u prirodnom i termičkom obrađenom stanju, jer se procesom hromiranja ne menja struktura materijala.

7) Tvrdi hrom poseduje veliku hemijsku otpornost i na visokim temperaturama na većinu gasova, alkalija, soli i kiselina, sem kiselina halogena na svim temperaturama i sumporne kiseline na toplo.

Usled svoje hemijske pasivnosti prevlake hroma su postojane na vazduhu, ne tamne i zato ih ne treba čistiti (dok prevlake i nikla i srebra oksidišu), tako da predmeti s prevlakom hroma dobijaju izgled plemenitog metala.

Tvrdi hrom se primenjuje za opravku dotrajalih i istrošenih delova, pokvarenih delova u obradi, za povećanje otpornosti na trenje (jer ta osobina zavisi uglavnom od kvaliteta površine materijala) za otpornost na koroziju, produženje veka mašinskih delova i alata, održavanje tačnosti mera kod mernih instrumenata itd. Hrom manje debljine, dekorativni, primenjuje se za delove izložene atmosferilijama za sanitarne uređaje, za pribor za jelo itd. jer je mnogo otporniji na koroziju od nikla.

a) Debljina sloja U dekorativnom hromiranju za zaštitu delova od korozije traži se debljina hromne prevlake od 0.04 do 0.05 mm ako se prevlači samo hrom, što se ređe praktikuje (naročito za mesing) zbog poroznosti hromnog sloja. Obično se radi s prethodnim slojevima od bakra i nikla debljine svega 0.002 mm, tako da ukupna debljina naslaga sa hromom iznosi oko 0.03 mm, što je i ekonomičnije zbog sporog taloženja hroma. Ispravnije je raditi s potslojevima, naročito kad površina ima sitnih pora (od liva ili je najedena od korozije), jer naročito bakarni talog, ima prednost što popunjava te pukotine. Potom treba posebno voditi računa da se ne zadrže u porama ostaci bakarnog elektrolita ili nagomilanog vodonika, koji stvaraju mrlje, odnosno mehure na hromiranom sloju. Niklovu prevlaku, ukoliko se neposredno ne radi proces hromiranja, treba pre taloženja prevlake katodno aktivirati u razblaženoj sumpornoj kiselini ili polirati. To se preporučuje i za bakarnu prevlaku, jer se poliranjem sitne pore popunjavaju prevlakom metala.

Debljina tvrdog hroma za alate za sečenje, bušenje, presovanje, rezanje i struganje (turpije, burgije) aluminijuma i aluminijumskih legura, bakra, bronze, livenog gvožđa, mesinga, tvrde gume i plastičnih masa iznosi 0.003-0.05mm kod alata za hladno izvlačenje metala sloj debljine 0.03-0.2mm, a za remontne potrebe debljina sloja se kreće do 0.4mm,a nekada i više (do 1mm) što zavisi od funkcije dela i njegove odgovornosti (vidi tabelu).

Za delove naročito opterećene na habanje preporučuje se sloj hroma od 0.1mm ukoliko je podloga (osnovni materijal) s velikom tvrdoćom (oko 60 Rc), a ako je mekana podloga (tvrdoće 30-38 Rc), onda je sloj debljine 0.3-0.4mm.

Kao osnovni materijal za prevlake hroma služe sem čelika, liveno gvožđe, bakar, mesing i aluminijumska bronza, ali moć penetracije Cr je najbolja na čeliku.

Kao preporučljiv konstruktivni čelik za hromiranje uzima se:
St.3411, St.3711, St.6011, St.7011.
St.1061, Stc.1661, Stc.2561, Stc.3561, Stc.4561, Stc.6061.
En15, ECN25, ECN35, ECN45.
VCN15, VCN25, VCN35,VCN45.
EC30, EC60.

Novi deo koji će se tvrdo hromirati,a koji je izložen opterećenjima na udar ili pritisak,treba konstruktivno da odgovara nameni, odnosno da se primeni kao i bez hromiranja, dok delovi koji su izloženi samo trenju ne treba da se termički doteruju. Tu tvrdi hrom može da bude zamena termičkoj obradi, što je ekonomičnije, jer se može uzeti jevtiniji čelik (manje legiran, odnosno ugljenični) u pojedinim slučajevima.

Od konstruktivnih delova hromiraju se razne osovine i osovinice, tanjirići, zupčanici, ležajne šolje, razne čaure, delovi pumpi, poluge, kapice, okviri, rukavci radilice i bregaste osovine, cilindri, klipne karike (kompresione, klipovi presa, razni rukavci, valjci u grafičkoj i tekstilnoj industriji itd.)

Od alata hromiraju se sekući alati, alati za hladno izvlačenje, merni i kontrolni alati (kao šubleri,mikrometri, dubinometri,komparateri,razni trnovi itd.) matrice, alati za vulkanizaciju, za izradu plastičnih masa i dr. (hrom je otporan na sumpor, fenol, vinil-hlorid, vinil-acetat, azotnu kiselinu iz nitro-celuloze itd.).

Hrom se dobro ponaša u spregu sa cementiranim i nitriranim (najbolje) delovima, s čelikom veće tvrdoće od 57 Rc, kao i s ležajema veće tvrdoće (olovna bronza, aluminijumska bronza, liveno gvožđe, veštačke presovane mase i dr.), dok sa srebrom ne daje zadovoljavajuće rezultate. Hrom na hrom se ne primenjuje jer nastaje trošenje.

Prednost hromnog sloja je i u tome što se on može u slučaju trošenja zameniti novom prevlakom. .

Tvrdo hromiranje je dosta dug proces i sloj hroma preko 0.3 – 0.4mm je neki put i neekonomičan. Pored toga, deblji slojevi su manje otporni na trošenje jer imaju grublju strukturu, tako da se za opterećene delove preporučuje maksimalni sloj hroma od 0.25 – 0.30mm. Za brušenje se ostavlja višak hroma u sloju 0.05 – 0.15mm u zavisnosti od veličine dela i profila.

Za uslove gde se još uvek radi o spasavanju skupih (često i inostranih) delova, pitanje rentabilnosti uopšte se i ne postavlja.

Ograničenja u primeni odnose se na komplikovane delove, jako opterećene u radu, naročito gde ima slabijih preseka, a posebno još ako su termički ili mehanički napregnuti (brušeni) pre hromiranja, jer se u tom slučaju naponi sabijaju. Pre i posle tvrdog hromiranja, odnosno završene obrade, odgovorni delovi treba da se šalju na magnetski pregled radi ustanovljavanja eventualnih prskotina, koje su izvor loma usled zamora materijala. Hrom se ne preporučuje za delove koji primaju koncentrične udare na jednom mestu (npr. opruge).

Hromna prevlaka ne može da se nanosi na magnezijum, aluminijum, cink, kadmijum, olovo i njihove legure.

Pri hromiranju čeličnih delova u sklopu s delovima od elektrona (legura magnezijuma) i mesinga treba voditi o pojavi njihovog rastvaranja u hromnom elektrolitu, naročito na reljefnim površinama, usled pojave „senčenja“ i pri prekidu struje.

Ako je deo sa hromnom površinom izložen u toku eksploatacije povećanoj temperaturi, razlici temperature ili lokalnom hlađenju, onda je poželjno uzeti manji sloj hroma, jer zbog raznog termičkog širenja čelika i hroma (hrom ima manji koeficijent toplotnog istezanja od livenog gvožđa i čelika, a znatno manji od bakra i nikla) može da nastupi odvajanje hromne naslage od osnovnog materijala. Nasuprot tome, u slučaju neke čelične osnove, naročito pri pojavi većih opterećenja, tanak sloj hroma može da se utisne u osnovu, pa nastaje trošenje hroma, ljuštenje i dr. Na kvalitet hromnog sloja utiču sve nepravilnosti u materijalu (lunkeri, zgura i dr.) do dubine od 0.5mm i to u jačoj meri ukoliko je je debljina sloja veća.

Osobina hromne prevlake je da ima slabu atheziju prema drugim materijalima, što je naročito važno u slučaju podmazivanja. Zato, da bi se film ulja zadržao na tarućim površinama, primenjuje se tzv. porozno hromiranje (stubline i dr.) jer običan hrom zahteva dobro podmazivanje.

Što se tiče zaštitnih osobina od korozije, zbog toga što je hromoksid, koji se stvara pri hromiranju i obavija zrna gvožđa, elektropozitivniji od gvožđa, ta zaštita je mehaničke prirode. Da ne bi nastupila još jača korozija dela s hromnom prevlakom, potrebno je da ona sasvim prekrije površinu i da sloj ima dovoljnu debljinu. Ako ima rupica u materijalu, zbog nastanka korozije između osnove i hroma nastaje odvajanje-ljuštenje prevlake.