Tvrdé chromování neboli tvrdochrom je elektrochemický proces nanášení chromového povlaku na kovový podkladový materiál, používaný zejména kvůli tvrdosti, otěruvzdornosti a korozní odolnosti tohoto typu povlaku [1].
Ve srovnání s dalšími způsoby povlakování je povlak z tvrdého chromu silný, levný a relativně snadno proveditelný. Tloušťka povlaku z tvrdého chromu je obvykle asi 10 až 500 μm, mikrostruktura je velmi jemná a obsahuje velmi malé množství oxidových vměstků a mikrotrhlin. Chromové povlaky jsou charakteristické výskytem velmi malých svislých mikrotrhlin a kompaktním rozhraním mezi povlakem a základním materiálem, téměř bez výskytu vad [2], jak je ukázáno na obr. 1.
Obr: 1: Mikrotrhlina (vlevo) a příčný výbrus (vpravo) chromového povlaku [2] |
Provedené zkoušky
Na vzorcích táhel springboxu s rozdílnými povlaky (tvrdý Cr a NiP) byla provedena korozní zkouška s oxidem siřičitým s povšechnou kondenzací vlhkosti podle DIN 50 018:2013 AHT 2.0 S Sulfur Dioxide Corrosion.
Podmínky zkoušky zahrnovaly 2 l oxidu siřičitého, 100 % RH a teplotu (40±3) °C. Jako zkušební zařízení byla použita korozní komora K 300 fy. Liebisch a doba expozice provedené zkoušky činila 4 cykly.
Vlastnosti testovaných vzorků jsou shrnuty v tab. 1 a vzhled vzorků před expozicemi je ukázán na obr. 2 až 5. Korozní napadení vzorků po jednotlivých cyklech bylo hodnoceno vizuálně podle normy ČSN EN ISO 10289 Metody korozních zkoušek kovových a jiných anorganických povlaků na kovových podkladech.
Hodnocení vzorků a výrobků podrobených korozním zkouškám. Na vybraných vzorcích bylo také provedeno hodnocení pomocí metalografických výbrusů povlaků.
Tab. 1: Testované povlaky v prostředí SO2. |
Dále byl testován rozdíl v korozní odolnosti leštěných a neleštěných chromových povlaků korozní zkouškou v neutrální solné mlze podle ČSN EN ISO 9227:2017 Korozní zkoušky v umělých atmosférách – Zkoušky solnou mlhou, metoda NSS.
Obr. 2: Vzhled vzorků před expozicemi – sada 1 | Obr. 3: – sada 2 |
Obr. 4: Vzhled vzorků před expozicemi – sada 3 | Obr. 5: – sada 4 |
Podmínky zkoušky zahrnovaly mlhu 5 % hm. roztoku chloridu sodného, 100 % RH, teplotu (35±2) °C a pH 6,5 – 7. Jako zkušební zařízení byla použita korozní komora SKBW 1000 A-TR fy Liebisch, typ 42076211. Vzhled vzorků před expozicemi je ukázán na obr. 6 a 7. Doba expozice činila 240 h a korozní napadení bylo vizuálně hodnoceno po 72, 144 a 240 h.
Obr. 6: Vzhled vzorků před expozicemi – leštěný Cr | Obr. 7: – neleštěný Cr |
Výsledky zkoušek
Vizuální hodnocení vzorků exponovaných v prostředí SO2 je shrnuto v tab. 2 a vzhled vzorků po ukončení expozice je ukázán na obr. 8 – 11.
Tab. 2: Vizuální hodnocení povlaků testovaných v prostředí SO2 |
Obr. 8: Vzhled vzorků po expozici – sada 1 a Obr. 9: – sada 2 |
Obr. 10: Vzhled vzorků po expozici – sada 3 a Obr. 11: – sada 4 |
Metalografické hodnocení pomocí metalografického mikroskopu Neophot 32 fy. Zeiss bylo prováděno po 2, 3 a 4 cyklech a vzhled povrchových vrstev po jednotlivých cyklech je ukázán na obr. 12 – 15.
Obr. 12: Metalografické výbrusy vzorků po expozici v prostředí SO2 postupně po 2, 3 a 4 cyklech – sada 1 |
Obr. 13: – sada 2 |
Obr. 14: – sada 3 |
Obr. 15: – sada 4 |
Z vizuálního a metalografického hodnocení je patrné, že tloušťka Cr povlaku má významný vliv na korozní odolnost v prostředí SO2. Zatímco u vzorků s tloušťkou povlaku 60 μm docházelo ke koroznímu napadání podkladové oceli již od prvních cyklů zkoušení, povlak o tloušťce 100 μm chránil podkladovou ocel dostatečně i po ukončení expozice. U NiP povlaků docházelo k trhlinám v povlaku a aktivní korozi podkladové oceli již od prvních cyklů zkoušených vzorků. Vzhled vzorků leštěných a neleštěných chromových povlaků exponovaných v prostředí neutrální solné mlhy po ukončení expozice je ukázán na obr. 16 a 17. Po 72 hodinách se u leštěných vzorků začala projevovat koroze podkladového kovu na boční straně na hraně vzorku. Po 240 hodinách byl na ploše pozorován důlek a docházelo k odlupování a korozi podkladového kovu na hranách. Naproti tomu u neleštěných vzorků docházelo k mírným výskytům skvrn i na ploše vzorků ve velikosti od 5 do 20 %. Po ukončení expozice byly na neleštěných vzorcích pozorovány i puchýře na přibližně 1 % plochy.
Obr. 16: Vzhled vzorků po expozici – leštěný Cr | Obr. 17: – neleštěný Cr |
Závěr
Provedené zkoušky ukázaly významný vliv tloušťky chromových povlaků na korozní odolnost a byl ukázán rozdíl v korozní odolnosti povlaků tvrdého Cr a NiP v prostředí SO2, kdy chromový povlak chrání podkladovou ocel mnohem lépe než povlak NiP, u kterého docházelo k významným trhlinám v povlaku a aktivní korozi podkladového kovu. Zkouška v neutrální solné mlze ukázala mírně zvýšenou korozní odolnost leštěných chromových povlaků v porovnání s neleštěnými.
Literatura
[ 1] Mudroch, O. Chromování, tvrdé a porosní povlaky, 1st ed.; Státní nakladatelství technické literatury: Praha, 1959.
[2] Bolelli, G.; et al. Corrosion resistance of HVOF-sprayed coatings for hard chrome replacement. Corrosion Science 2006, 48 (11), 3375-3397.
text/foto Zdeněk Barták, Markéta Paráková, SVÚOM, s. r. o.