Hårdförkromning
Hårdkrom innebär i motsats till glanskrom ett tjockare kromskikt som, beroende på användningsområde normalt är 10 µm eller tjockare. Elektrolytiskt utfälld krom har en mycket hög hårdhet, som ligger inom området 750 – 1050 HV. Krom bildar på sin yta en osynlig, passiv oxidfilm, som ur korrosionskemisk synpunkt är jämförbar med en ädlare metall. Denna mycket goda korrosionsbeständighet förstärks ytterligare genom kromytans vätskeavstötande egenskaper.
Hårdförkromning används inom ett stort antal områden genom sin kombination av funktionella egenskaper. Processerna som används är baserad på kromsyra, d.v.s. sexvärd krom (Cr(VI) eller Cr6+). Någon hårdförkromningsprocess fri från Cr6+ som har funnit praktisk användning har ännu inte utvecklats.
Tillämpningar
- Egenskaperna
- Hög hårdhet, god slitstyrka
- Låg friktion
- Ringa benägenhet för adhesivt slitage (”skärning”)
- Mikrosprucken struktur som är utmärkt för att hålla en oljeefilm
- Användningsområden
- Hydraulik och pneumatik
- Slitytor på maskindelar
- Reparation av slitna eller felbearbetade detaljer
- Formverktyg för plast och gummi
Tillämpliga normer
SS-EN ISO 6158
Elektrolytiska beläggningar av krom för tekniska ändamål
Skikttjocklek
I bilaga A till SS-EN ISO 6158, som avser krom för tekniska ändamål, ges följande för skikttjocklek:
- ≥ 2 – ≤ 10 µm
För att reducera friktion samt för slitstyrka mot mild nötning - > 10 – ≤ 30 µm
För slitstyrka mot måttlig nötning - > 30 – ≤ 60 µm
För slitstyrka mot adhesivt slitage - > 60 – ≤ 120 µm
För slitstyrka mot kraftig nötning - > 120 – ≤ 250 µm
För slitstyrka mot kraftig nötning, abrasion and erosion - > 250 µm
För reparation
Exempel
För beläggning med 50 µm konventionell hårdkrom på ett enkelt stål som inte kräver någon värmebehandling:
Electrodeposited coating ISO 6158 – Fe/Cr50hr
För motsvarande beläggning på ett stål som kräver avspänningsbehandling före och väteutdrivning efter beläggning:
Electrodeposited coating ISO 6158 – Fe/[SR(210)2]/Cr50hr/[ER(210)22]
Material som hårdförkromas
I princip kan (med få undantag) alla ståltyper, aluminium, koppar och deras legeringar hårdförkromas. Det är dock viktigt för ytbehandlaren att veta vilket material som skall beläggas. Detta för att den speciella förbehandlingen före själva hårdförkromningen måste anpassas till det aktuella materialet. Det är särskilt viktigt då stål med hög hållfasthet skall förkromas så att beslut kan tas om värmebehandlingar i avspänningssyfte före, eller för väteutdrivning efter, beläggningsprocessen måste utföras.
Problem med s.k. väteförsprödning kan uppstå på stål med hög hållfasthet, >1 000 MPa (31 HRC). Enligt SS-EN ISO 6158 skall väteutdrivning i enlighet med ISO 9588 utföras. Det är dock viktigt att notera att även om väteutdrivning utförs kommer aldrig allt upptaget väte att lämna materialet. En viss försämring avseende brottgräns vid längre tids statisk belastning kommer alltid att kvarstå, se vidstående bild som visar tid till brott vid olika belastningar på obehandlat stål, hårdförkromat stål resp. hårdförkromat och väteutdrivet stål.
Utmattningshållfasthet
Ett hårdkromskikt påverkar den dynamiska utmattningshållfastheten hos komponenten. Vid normala skikttjocklekar, 10 – 150 µm, sjunker utmattningshållfastheten. Vid mycket tjocka skikt, >200 µm, kan man å andra sidan få en förbättring av utmattningshållfastheten.
Återspeglar beskaffenhet
Ett kromskikt är en s.k. ”basorienterad reproduktionstyp”. Detta betyder att en förkromad yta alltid återspeglar beskaffenheten hos grundmaterialets yta. Därför kan mekanisk ytbearbetning före förkromningen vara nödvändig, t.ex. genom slipning, polering eller vissa typer av blästring.
Dålig spridningsförmåga
Hårdkromprocesserna har extremt dålig spridningsförmåga, d.v.s. stora variationer i skikttjocklek kan förekomma även på detaljer med okomplicerad form. I hål, inuti rör eller i trånga spalter får man vanligen inget skikt över huvud taget och över hörn och på ändytor kan skiktet bli väsentligt tjockare. Även för detaljer med längre raka ytor krävs att beläggningsutrustningen anpassas om jämntjocka skikt skall erhållas.
Olika typer av hårdkromskikt
Med befintliga hårdkromprocesser är det inte möjligt att producera helt sprick- eller porfria skikt. Förekomsten av sprickor eller porer är dock gynnsam för att binda smörjmedel vid kromytan och förbättrar ytterligare hårdkromskiktets goda tribologiska egenskaper. Bilden till höger visar ytan på en hårdförkromad detalj i hög förstoring.
De två vanliga typerna av hårdkromprocesser benämns konventionell hårdkrom resp. mikrosprucken hårdkrom. Mikrosprucken krom får man genom att tillsätta s.k. blandkatalysator som innehåller fluorider till processbadet. Därmed blir elektrolyten aggressiv mot stål och kan därför inte användas på produkter med invändiga ytor som ej beläggs. Numera finns dock även fluoridfria bad som ger mikrospruckna hårdkromskikt och som inte etsar stål. Dessa har i allt större utsträckning ersatt de äldre fluoridinnehållande processerna. Bilderna nedan visar skillnaden i sprickmönster mellan ett konventionellt hårdkromskikt och ett mikrosprucket.
Om inte skikttjockleken är alltför stor går sprickorna i ett konventionellt hårdkrom genom hela skiktet och beläggningens korrosionsskyddande förmåga försämras därmed. Sprickorna i ett mikrosprucket skikt kan däremot mer liknas vid en labyrint genom skiktet vilket resulterar i bättre korrosionsskydd. För speciellt höga korrosionspåkänningar kan man kombinera de två typerna och lägger då vanligen mikrosprucken hårdkrom över ett tjockare konventionellt hårdkromskikt. Att använda sig av ett nickelskikt som barriär under kromskiktet förekommer även.
Olika typer av hårdkrom
De olika typer av hårdkrom som finns definierade i SS-EN ISO 6158 och benämns:
- hr
Regular hard chromium (konventionell hårdkrom) - hm
Hard chromium from mixed acid solutions - hc
Microcracked hard chromium (mikrosprucken hårdkrom) - hp
Microporous hard chromium (mikroporös hårdkrom) - hd
Duplex chromium (dubbelskikt hårdkrom) - hs
Special types of chromium (speciella typer av krom)
För angivelse på ritning används dessa benämningar på samma sätt som för dekorativa dekorativ nickel plus krombeläggning.
