Chroom is een hard metaal dat te bros is om op zichzelf gebruikt te worden, maar dat uitstekende oppervlakteëigenschappen geeft, wanneer het als coating wordt aangebracht op andere metalen. Verchromen is het aanbrengen van een laag metallisch chroom door elektrolytische depositie op een metalen onderdeel. Er zijn twee soorten verchroming:

• Bij decoratief verchromen wordt een dunne, esthetische laag afgezet op het onderdeel. In het algemeen zijn deze lagen niet dikker dan 0,5 µm. Voorbeelden zijn sanitaire kranen en diverse exterieure onderdelen van motorfietsen en auto’s.
• Bij hardverchromen, ook functioneel of technisch verchromen genoemd, worden dikkere lagen met een hoge hardheid voor technische doeleinden aangebracht. In het algemeen kan de dikte van deze Cr-lagen variëren tussen enkele µm en meerdere honderden µm, maar meest gebruikelijk is 5 – 50 µm.

  Verchromen gebeurt door elektrolytische depositie in een bad op basis van chroomzuur (CrO₃) en een katalysator waarvoor vroeger zwavelzuur werd gebruikt. Moderne chroombaden gebruiken een badchemie met meerdere katalysatoren waardoor het depositieproces en laageigenschappen verbeterd kunnen worden. Typische procesparameters zijn een bad van
  40 °C tot 60 °C, en een stroomdichtheid van 50 tot 60 A/dm², wat resulteert in een depositiesnelheid van 1 tot 1,5 µm/minuut. Bij scherpe randen en hoeken groeit de laag sneller aan en wordt extra dikte opgebouwd.

  Het elektrolyseproces gaat gepaard met een sterke ontwikkeling van waterstofgas. Dit geeft een reëel risico op waterstofbrosheid van het werkstuk. Vooral geharde staalsoorten zijn hiervoor gevoelig. Om waterstofbrosheid te vermijden is een warmtebehandeling gedurende 3 – 24 u bij 200 °C aangewezen.

  Aard en eigenschappen

  Hardchroomlagen hebben hoge interne spanningen. Deze spanningen dragen bij tot de hardheid van de coating, maar hebben ook tot gevolg dat in de laag talrijke microscheurtjes aanwezig zijn. Een negatief effect van de microscheurtjes is dat ze de corrosie- en vermoeiingsweerstand verminderen. Anderzijds kunnen ze bijdragen tot lage wrijving door microreservoirs voor smeermiddel te vormen.

   

   

  Dwarsdoorsnede van een hardchroomlaag op een stalen substraat. De typische microstructuur met talrijke microscheurtjes is zichtbaar, maar de microscheurtjes lopen niet door van de top van de coating tot het substraat.

• Hardchroomlagen hebben een hardheid van 800 – 1200 HV. De hardheid neemt wel sterk af bij temperaturen boven 400 °C. De lagen vertonen ook een lage wrijvingscoëfficiënt van ongeveer 0,2 ten overstaan van staal. Dankzij de hoge hardheid en lage wrijving hebben de lagen een hoge slijtageweerstand.

  Door de aanwezigheid van een sterke oxidehuid is de chroomlaag zelf uitstekend bestand tegen diverse chemicaliën. Wegens de aanwezigheid van de microsscheurtjes vormt de chroomlaag geen perfecte barrière, maar de laag biedt wel een goede corrosiebescherming van het substraat die in vele gevallen voldoende is. Indien nodig kan de corrosiebescherming verhoogd worden door eerst een nikkellaag aan te brengen.

  Dankzij de oxidehuid heeft hardchroom ook anti-kleefeigenschappen. Dit geeft een verminderde neiging tot aanladen en koudlas in tribologische contacten en maakt ook dat polymeermaterialen minder aan het oppervlak blijven kleven.

  Hardchroomlagen kunnen toegepast worden op diverse metalen, waaronder staal, roestvast staal, aluminium, koper en koperlegeringen, nikkel en titanium. Sommige metalen zoals roastcast staal en aluminium vragen een specifieke voorbehandeling.

  Toepassingen

  Dankzij de uitstekende laageigenschappen en het flexibele depositieproces, heeft hardchroom een breed bereik van toepassingen. De laag kan afgezet worden op kleine onderdelen en zeer grote onderdelen, waarbij de grootte hoofdzakelijk beperkt wordt door de afmetingen van het bad. De laag kan ook met uiteenlopende dikte aangebracht worden: dunne lagen (5 – 15 µm) worden gebruikt in geval van lichte slijtage of om wrijving te verminderen, hoe zwaarder de slijtage, hoe dikker de chroomlaag aangebracht wordt, tot 300 µm en meer bij zware slijtage en abrasie. Dikke chroomlagen (500 µm en meer) worden gebruikt voor reparatie van afgesleten oppervlakken. In dit geval is ook nabewerking (op maat slijpen, vlak slijpen, polijsten) nodig.

  Voorbeelden van industriële toepasingen zijn:

• Automobielsector en motoren: zuigers, zuigerringen, schokdempers en andere onderdelen die cyclisch bewegen over lange periodes waarbij de hardchroomlaag de levensduur aanzienlijk verlengt door slijtagebescherming en lagere wrijving. 

          Mallen in kunststofverwerking           Onderdelen van verbrandingsmotoren?

• Vuurwapens: het inwendige van geweerlopen worden hardverchroomd.
• Luchtvaart: onderdelen van het landingsgestel worden hardverchroomd, evenals diverse componenten uit lichtmetaal om prestaties en levensduur te verhogen.
• Gereedschappen: snijgereedschappen, ponsen, matrijzen, vormrollen worden hardverchroomd om slijtage van nhet gereedschap te verminderen en kwaliteit van het product te verhogen.
• Tandwielen, overbrengingen en mechanische onderdelen: hardchroom vermindert slijtage door aanladen en aanvreten.

           Diverse mechanische componenten?

• Reparatie: hardverchromen kan worden gebruikt om de oorspronkelijke afmetingen van afgesleten onderdelen te herstellen of om verkeerd bewerkte onderdelen binnen tolerantie te brengen.
• Mallen en extrusieschroeven bij kunststofverwerking: hardchroomlagen maken de oppervlakken slijtagebestendig, beschermen tegen corrosie, en verminderen het aankleven van polymere materialen.

          ?Schokdempers

> Chrome VI alternatieven