# Гальваническое покрытие: цинк, никель, хром, олово, стоимость и ошибки

> Руководство по гальваническому покрытию деталей с ЧПУ: выбор цинка, никеля, хрома и олова, защита от коррозии, запекание, допуски, стоимость и ошибки.

https://www.sinbo-machining.com/ru/wiki/surface/plating

---

## On This Page

- Какое гальваническое покрытие вам нужно?
- Сравнение видов покрытий
- Варианты цинкового покрытия
- Водородное охрупчивание
  - Процедура запекания
- Влияние на размеры
- Совместимость материалов
- Факторы стоимости
- Типичные ошибки

# Гальваническое покрытие
Электрохимическое осаждение металлического слоя на подложку. Это наиболее распространённый вид отделки поверхности стальных деталей: он обеспечивает защиту от коррозии, износостойкость, паяемость и нужный внешний вид. Руководство объясняет, что указывать в спецификации, от чего зависит стоимость, какие ошибки возникают и когда водородное охрупчивание может разрушить деталь.
## Какое гальваническое покрытие вам нужно?
Начните с главного требования. Большинство стальных деталей цинкуют: это самый недорогой рабочий вариант. Переходите к более дорогим покрытиям только при наличии конкретной причины. Используйте эту таблицу для выбора.
|  Если вашей детали требуется... |  Покрытие |  Типичная толщина |  Коэффициент стоимости
|  Базовая защита стальных деталей от коррозии (в помещении или под навесом) |  Цинк с прозрачным хроматированием |  5–8 μm |  1x (базовый уровень)
|  Наружная защита от коррозии (Автомобильная, строительство) |  Цинк (жёлтый или оливково-зелёный) |  8–15 μm |  1x
|  Высокая коррозионная стойкость и соответствие RoHS (автомобильная промышленность, европейский рынок) |  Цинк-никелевый сплав |  8–15 μm |  2–3x
|  Твёрдая износостойкая поверхность на стали |  Твёрдый хром |  10–250 μm |  3–5x
|  Яркая декоративная отделка (потребительская продукция, фурнитура) |  Никель + декоративный хром |  Ni: 10–20 μm / Cr: 0.25 μm |  2–4x
|  Равномерное покрытие сложной геометрии без подвода тока |  Химическое никелирование (ENP) |  10–50 μm |  3–5x
|  Паяемость (электрические контакты, выводы печатных плат) |  Олово или оловянно-свинцовый сплав |  5–15 μm |  2–3x
|  Электропроводность с защитой от коррозии |  Олово или серебро |  5–15 μm |  2–4x
|  Предварительная обработка перед окраской или склеиванием |  Медный подслой |  2–5 μm |  1–2x
|  Максимальная коррозионная стойкость для морской среды без ограничения стоимости |  Кадмий |  8–15 μm |  4–6x
Практическое правило Если вы не знаете, какое покрытие использовать для стальной детали, укажите цинковое покрытие с жёлтым хроматированием. Оно подходит для 80% случаев при минимальной стоимости. Выбирайте цинк-никель, только если заказчик требует соответствия RoHS и более 500 часов соляного тумана. Твёрдый хром нужен только при фактическом требовании к износостойкости.
## Сравнение видов покрытий

|  Свойство |  Цинк |  Цинк-никель |  Электролитический никель |  Химический никель |  Твёрдый хром |  Декоративный хром |  Олово |  Медь
|  Диапазон толщины |  5–25 μm |  8–15 μm |  5–50 μm |  10–75 μm |  10–500 μm |  0.25–0.5 μm |  5–15 μm |  2–30 μm
|  Твёрдость (HV) |  70–120 |  350–500 |  150–300 |  500–700 |  800–1000 |  900–1100 |  10–20 |  50–100
|  Коррозия (ч соляного тумана) |  96–500 |  500–1000 |  48–200 |  200–500 |  24–200 |  48–96 |  48–200 |  24–96
|  Коэффициент стоимости |  1x |  2–3x |  2–3x |  3–5x |  3–5x |  2–4x |  2–3x |  1–2x
|  Износостойкость |  Низкая |  Умеренная |  Умеренная |  Хорошая |  Отличная |  Низкая (тонкий слой) |  Очень низкая |  Низкая
|  Типичное применение |  Крепёж, кронштейны, штамповки |  Автомобильный крепёж, детали для европейского рынка |  Декоративное, восстановление размеров |  Сложные формы, клапаны, детали насосов |  Гидравлические штоки, пресс-формы, износостойкие поверхности |  Потребительская отделка, смесители, ручки |  Электрические контакты, клеммы, выводы PCB |  Подслой, электрическое заземление
|  Риск водородного охрупчивания |  Да |  Да |  Да |  Низкий |  Высокий |  Умеренный |  Низкий |  Низкий

## Варианты цинкового покрытия
Цинк — основное покрытие для стали. Он корродирует жертвенно: вместо стали под ним разрушается цинковый слой. Коррозионная стойкость в основном определяется хроматной плёнкой (пассивацией), нанесённой поверх цинка. Для результатов испытаний соляным туманом химический состав хромата важнее толщины цинка.
|  Тип хромата |  Внешний вид |  Соляной туман (ч) |  Соответствие RoHS |  Типичное применение
|  Прозрачный / голубой (Cr3+) |  Прозрачный или со слабым голубым переливом |  96–120 |  Да |  Помещения, потребительские товары, электроника
|  Жёлтый радужный (Cr3+) |  Переливающийся жёлтый, иногда радужный |  120–200 |  Да |  Наружные условия, автомобильные кронштейны, общее машиностроение
|  Жёлтый радужный (Cr6+) |  Яркий переливающийся жёлтый |  150–250 |  Нет |  Военные и аэрокосмические изделия с исключением из RoHS, старые автомобили
|  Оливково-зелёный (Cr6+) |  Тёмный оливково-зелёный |  200–500 |  Нет |  Военная техника
|  Чёрный (Cr3+) |  Матовый чёрный |  96–200 |  Да |  Крепёж, декоративные детали, автомобильный интерьер
|  Герметизирующий слой / финишное покрытие поверх Cr3+ |  Зависит от базового хромата |  Добавляет 200–500 ч |  Да |  Когда требуются показатели соляного тумана Cr6+ без Cr6+; обычно для европейской автомобильной промышленности
Трёхвалентный и шестивалентный хром Cr6+ (шестивалентный хром) обеспечивает лучшие показатели соляного тумана и десятилетиями был отраслевым стандартом. RoHS и REACH ограничивают Cr6+ в большинстве потребительских и автомобильных изделий, продаваемых в ЕС. Трёхвалентные хроматы (Cr3+) соответствуют RoHS, но без дополнительного слоя дают меньше часов соляного тумана. Решение: использовать хромат Cr3+ вместе с органическим или неорганическим герметизирующим покрытием. Это обеспечивает показатели на уровне или выше старого Cr6+, но стоит дороже. Цинк-никель vs цинк + хромат Цинк-никелевое покрытие (обычно с 12–15% Ni) обеспечивает в 5–8 раз большую коррозионную стойкость, чем чистый цинк с хроматом Cr3+, без использования Cr6+. Это стандартный выбор для европейского автомобильного крепежа и деталей, которым одновременно нужны высокая стойкость в соляном тумане и соответствие RoHS. Компромисс: оно стоит в 2–3 раза дороже обычного цинка, а риск водородного охрупчивания остаётся тем же или немного выше.
## Водородное охрупчивание
Это наиболее опасный вид разрушения гальванически покрытых деталей. Атомы водорода, образующиеся в процессе покрытия, могут диффундировать в сталь и сделать её хрупкой. Деталь может пройти контроль качества, а затем внезапно треснуть под нагрузкой, часто без видимых предупреждений. Закалённые и высокопрочные стали особенно подвержены этому риску. Это вопрос безопасности: ошибка может привести к разрушению детали в эксплуатации.
|  Материал / Состояние |  Риск водородного охрупчивания |  Требуется запекание? |  Примечания
|  Закалённая сталь (HRC 33+) |  Высокий |  Обязательно |  Любая сталь, термообработанная выше ~HRC 33. Сюда входит большинство крепёжных изделий выше класса 8 (метрический 10.9), пружинная сталь и кольца подшипников.
|  Высокопрочная низколегированная сталь (HSLA) |  Высокий |  Обязательно |  4140, 4340, 8620 после закалки и отпуска. Проверьте твёрдость: при HRC 33+ требуется запекание.
|  Пружинная сталь (музыкальная проволока, 1095) |  Высокий |  Обязательно |  Пружины всегда относятся к группе высокого риска. Даже малонагруженные пружины могут разрушиться из-за водорода. Всегда выполняйте запекание.
|  Углеродистая сталь (HRC 22–32) |  Умеренный |  Рекомендуется |  Риск ниже, но он существует. Многие OEM требуют запекание любой гальванически покрытой углеродистой стали независимо от твёрдости.
|  Мягкая сталь (HRC ниже 22) |  Низкий |  Обычно не требуется |  Незакалённая низкоуглеродистая сталь. Водород естественным образом диффундирует наружу. Запекание является профилактической, а не обязательной мерой.
|  Нержавеющая сталь |  Низкий |  Нет |  Аустенитная нержавеющая сталь (304, 316) не подвержена риску. Мартенситная нержавеющая сталь (410, 420) может быть подвержена: обращайтесь с ней как с закалённой сталью.
|  Чугун |  Низкий |  Нет |  Графитовая структура чугуна не удерживает водород так, как закалённый мартенсит.
|  Медь, латунь, алюминий |  Отсутствует |  Нет |  Эти металлы не подвержены водородному охрупчиванию.

### Процедура запекания

|  Параметр |  Спецификация |  Примечания
|  Температура |  190–200 °C (375–390 °F) |  Необходимо достичь температуры в течение 4 часов после покрытия (или по ASTM B850). Более низкие температуры менее эффективны.
|  Время |  4–24 ч |  Минимум 4 ч для большинства деталей. Для крепежа по ASTM F1940: 8–23 ч. Для пружин и критичных для безопасности деталей: более 23 ч. Отсчёт начинается, когда деталь достигла температуры, а не при включении печи.
|  Срок |  В течение 4 ч после покрытия |  Водород диффундирует в сталь при покрытии и кислотном травлении. Чем дольше ждать запекания, тем глубже он проникает и тем сложнее его удалить. ASTM B850 требует выполнить запекание в течение 4 часов.
|  Нормативные документы |  ASTM B850, ASTM F1940, MIL-STD-1500A |  F1940 предназначен специально для испытания на водородное охрупчивание крепежа. B850 охватывает запекание после покрытия.
Что произойдёт, если пропустить запекание Водород остаётся в кристаллической решётке стали. При растягивающей нагрузке он мигрирует к концентраторам напряжений: резьбе, галтели и надрезам, вызывая межкристаллитное растрескивание. Деталь разрушается при нагрузках значительно ниже расчётных, часто при 20–50% ожидаемого предела текучести. Видимых признаков нет: до разрушения не будет ни деформации, ни изменения цвета, ни поверхностной трещины. Для критичных для безопасности деталей, включая крепёж, пружины, такелаж и компоненты сосудов под давлением, отказ от запекания создаёт риск ответственности. Всегда выполняйте запекание.
## Влияние на размеры
В отличие от анодирования, которое растёт и внутрь, и наружу, гальваническое покрытие осаждается только на поверхности. Каждая поверхность, контактирующая с ванной, становится толще. Это важно для резьбы, посадок с натягом, посадочных мест подшипников и любых элементов с жёсткими допусками.
|  Вид покрытия |  Типичная толщина |  Прирост на сторону |  Итого на диаметре |  Влияние на средний диаметр резьбы
|  Цинк (тонкое, 5 мкм) |  5 μm |  +5 μm |  +10 μm (0.0004 in) |  Незначительное для класса 6g/2A
|  Цинк, стандартный (8–12 мкм) |  8–12 μm |  +8–12 μm |  +16–24 μm (0.0006–0.001 in) |  Может вызвать тугой проходной калибр на резьбе 2A. Калибруйте резьбу до покрытия или используйте гайку 2B.
|  Цинк, толстый слой (15–25 мкм) |  15–25 μm |  +15–25 μm |  +30–50 μm (0.0012–0.002 in) |  Значительное влияние. Необходимо уменьшить размер резьбы или прогнать её после покрытия.
|  Цинк-никель (8–15 мкм) |  8–15 μm |  +8–15 μm |  +16–30 μm |  Как у цинка эквивалентной толщины. Учитывайте это в допуске.
|  Химическое никелирование (25 мкм) |  25 μm |  +25 μm |  +50 μm (0.002 in) |  Значительное. Предварительно калибруйте отверстия, маскируйте посадочные места подшипников.
|  Твёрдый хром (50 мкм) |  50 μm |  +50 μm |  +100 μm (0.004 in) |  Критично. Всегда шлифуйте после твёрдого хрома. Хром наносится с запасом и шлифуется до окончательного размера.
|  Декоративный хром (0.25 мкм) |  0.25 μm |  незначительное отдельно |  Незначительное |  Толщину добавляет никелевый подслой 10–20 мкм.
|  Олово (8 мкм) |  8 μm |  +8 μm |  +16 μm |  Низкая твёрдость означает, что олово может деформироваться в резьбе — калибруйте внимательно.
Шлифовка твёрдого хрома Твёрдый хром почти никогда не оставляют в размере после покрытия. Стандартный процесс: нанести покрытие с превышением на 50–100 мкм, затем шлифовать до окончательного размера. Это даёт точный контроль размеров и удаляет поверхностные узелки. Если твёрдый хром нужен на валу, укажите на чертеже минимальную толщину покрытия и требование шлифовать до окончательного размера.
## Совместимость материалов
Не каждая подложка хорошо поддаётся покрытию. Углеродистая сталь обрабатывается проще всего. Алюминий, титан и чугун требуют специальной предварительной подготовки. Нанесение покрытия на неподходящий материал без правильной подготовки приводит к слабой адгезии, вздутиям или полному отсутствию покрытия.
|  Подложка |  Цинк |  Никель |  Хром |  Олово |  Медь |  Примечания
|  Углеродистая сталь (1018, 1045, A36) |  Лучший выбор |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Стандартная подложка. Кислотное травление очищает поверхность, после чего покрытие наносят напрямую. Специальная обработка не требуется.
|  Легированная сталь (4140, 4340, 8620) |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Как для углеродистой стали, но необходимо контролировать водородное охрупчивание и выполнять запекание после покрытия.
|  Нержавеющая сталь (304, 316) |  Редко |  Хороший |  Хороший |  С подслоем |  С подслоем |  Пассивный слой нержавеющей стали сопротивляется покрытию. Требуется никелевый подслой Вудса или сульфаматный подслой для активации поверхности перед покрытием.
|  Медь / латунь |  Возможно |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Хорошо |  Цинк плохо адгезирует к меди. Сначала используйте никелевый барьерный слой. Медь покрывается напрямую.
|  Алюминий |  Нет |  Требуется цинкатирование |  Требуется цинкатирование |  Требуется цинкатирование |  Требуется цинкатирование |  Алюминий мгновенно образует оксид на воздухе. Для создания поверхности, принимающей покрытие, необходимо погружение в цинкатный раствор; двойное цинкатирование даёт лучший результат. Адгезия является основной точкой отказа.
|  Чугун (серый, ковкий) |  Сложно |  Сложно |  Сложно |  Сложно |  Сложно |  Высокое содержание углерода и графита вызывает неравномерное покрытие, питтинг и слабую адгезию. Пористая поверхность удерживает раствор. Нужны длительное кислотное травление и специальный медный подслой. Не все цеха берутся за покрытие чугуна.
|  Титан |  Нет |  Специальный процесс |  Специальный процесс |  Специальный процесс |  Специальный процесс |  Титан имеет чрезвычайно стабильный оксидный слой. Требуется специальная предварительная обработка, например фторидная активация. Лишь немногие цеха предлагают покрытие титана; обычно разумнее рассмотреть анодирование титана.
|  Цинковое литьё под давлением (Zamak) |  Только цианидный цинк |  С медным подслоем |  С медным подслоем |  С медным подслоем |  Хорошо |  Кислая цинковальная ванна растворяет подложку из цинкового литья под давлением. Необходимо использовать щелочную цианидную или бесцианидную цинковую ванну. Для никеля и хрома всегда сначала наносите медный подслой.
Надёжность покрытия алюминия Нанести покрытие на алюминий можно, но хронической проблемой остаётся адгезия. Даже при двойном цинкатировании связь между алюминиевой подложкой и покрытием слабее, чем на стали. Термоциклирование и ударные нагрузки могут вызвать отслоение. Если покрытая алюминиевая деталь будет испытывать перепады температуры или механический удар, до запуска в производство подтвердите адгезию испытанием ASTM B571 (качественным) или ASTM B533 (количественным).
## Факторы стоимости
Стоимость покрытия зависит от региона, размера цеха и объёма заказа, но относительная структура затрат остаётся одинаковой. Ниже приведены факторы, которые действительно меняют цену детали.
|  Коэффициент стоимости |  Влияние |  Подробности
|  Наладка / плата за партию |  Высокое для малых заказов |  Большинство цехов берут минимальную плату за партию ($30–150). При заказе 10 шт. наладка составляет основную долю цены. При 500+ шт. стоимость покрытия на единицу заметно снижается.
|  Материал покрытия |  Умеренное |  Цинк самый дешёвый. Олово и медь имеют среднюю стоимость. Никель, хром и цинк-никель дороже, поскольку химия ванны и металлические аноды стоят больше.
|  Толщина |  Умеренное |  Чем дольше идёт покрытие, тем выше стоимость. Стандартный цинк 5–8 мкм имеет одну цену; запрос на 25 мкм увеличивает время цикла и может повысить плату за партию.
|  Маскировка |  $1–10 за деталь |  Каждый замаскированный элемент: резьба, отверстие или поверхность, требует труда. Простая ленточная маска стоит $1–3, точная пробка для отверстия $5–10. Несколько замаскированных элементов быстро увеличивают стоимость.
|  Запекание против водородного охрупчивания |  +$0.50–3 за деталь |  Дополнительный цикл печи: 4–23 ч при 190 °C. Он требует труда и энергии и задерживает отгрузку. Для закалённых деталей это обязательное требование.
|  Соответствие RoHS |  +10–30% |  Трёхвалентная химия стоит дороже шестивалентной. Испытания и документация добавляют накладные расходы. Большинство европейских и потребительских заказчиков этого требуют.
|  Военная / Авиакосмическая спецификация |  +20–50% |  Соответствие MIL-DTL-5541, AMS 2410, QQ-P-416 или ASTM B633 добавляет контроль процесса, испытания и документацию. Требования прослеживаемости партий увеличивают стоимость.
|  Срочность |  +25–100% |  Стандартный срок покрытия: 3–7 рабочих дней. Срочный заказ нарушает график партий; некоторые цеха вообще не принимают такие заказы.
|  Размер / вес детали |  Низкое или умеренное |  Очень мелкие детали требуют специальной подвески (барабанное покрытие помогает). Очень крупные детали могут не поместиться в стандартные ванны и требуют индивидуальных подвесок или ручной обработки.

## Типичные ошибки

|  Ошибка |  Последствия |  Решение
|  Не указано запекание для закалённых стальных деталей |  Отложенное растрескивание под нагрузкой. Детали проходят выходной контроль, но разрушаются в эксплуатации. Если деталь несущая или нагруженная, возникает потенциальная ответственность за безопасность. |  Добавьте на чертеж: «ЗАПЕКАНИЕ ПО ASTM B850, МИН. 190 °C, МИН. 4 Ч В ТЕЧЕНИЕ 4 Ч ПОСЛЕ ПОКРЫТИЯ». Это обязательно для стали HRC 33+.
|  Не учтена толщина покрытия на резьбе |  Гальванически покрытые болты не вворачиваются в гайки. Проходной калибр не проходит, резьба тугая или заклинивает. Хуже всего на деталях с мелкой резьбой класса 3B. |  Для цинка 8–12 мкм учтите 0.008–0.013 мм на сторону по среднему диаметру резьбы. Сделайте внутренние резьбы с запасом или уменьшите наружные перед покрытием. Можно также указать прогонку резьбы после покрытия.
|  Указано цинкование для алюминия |  Кислая цинковальная ванна растворяет алюминиевую подложку. Детали выходят повреждёнными, с питтингом или вообще без покрытия. |  Для защиты алюминия от коррозии используйте анодирование или конверсионное покрытие. Если гальваническое покрытие необходимо, укажите химическое никелирование с предварительным цинкатированием.
|  Указан хромат Cr6+ для деталей с ограничением RoHS |  Детали не проходят входной контроль у заказчика. Вся партия отклонена. Дорогостоящая переделка или брак. |  Сначала проверьте требования заказчика. Если RoHS применимо, укажите трёхвалентный (Cr3+) хромат с герметизирующим покрытием для достижения целевых показателей соляного тумана.
|  Указан твёрдый хром без шлифовки после покрытия |  Поверхность грубая с узелками и микротрещинами. Допуск не контролируется. Износостойкая поверхность не работает как ожидалось. |  Всегда указывайте «ПОКРЫТЬ С ЗАПАСОМ, ШЛИФОВАТЬ ДО ОКОНЧАТЕЛЬНОГО РАЗМЕРА» для твёрдого хрома. Хром осаждается с запасом намеренно.
|  Покрытие чугуна без расширенной предварительной обработки |  Неравномерное покрытие, пузыри и слабая адгезия. Пористость удерживает раствор и вызывает вторичную ржавчину. Детали выглядят покрытыми, но слой отслаивается. |  Сообщите гальваническому цеху, что материал — чугун. Запросите расширенное кислотное травление и медный подслой. Ожидайте более высокую стоимость: не все цеха хорошо работают с чугуном.
|  Указан декоративный хром без никелевого подслоя |  Хром сам по себе пористый и почти не защищает от коррозии. Он трескается при малейшей деформации, и на наружных деталях ржавчина может проступить через несколько дней. |  Декоративный хром всегда наносят на никель, часто с предварительным медным подслоем. Стандартная схема: медный подслой + никель 10–20 мкм + хром 0.25 мкм. Барьер от коррозии обеспечивает никель.
|  Толщина покрытия не указана на чертеже |  Цех применяет свою стандартную толщину, которая может быть слишком малой для требуемой коррозионной стойкости или слишком большой для ваших допусков. Нет основания отклонять несоответствующие детали. |  Всегда указывайте стандарт, тип хроматирования и минимальную толщину покрытия на чертеже, например цинковое покрытие по ASTM B633, Type II, SC 2, с жёлтым хроматированием и толщиной не менее 0.0005 дюйма.
|  Запекание отложено более чем на 4 часа после покрытия |  Водород проникает глубже в сталь, запекание становится менее эффективным, и часть водорода остаётся захваченной. Риск охрупчивания сохраняется. |  ASTM B850 требует выполнить запекание в течение 4 часов после завершения покрытия. Согласуйте логистику с гальваническим цехом. Если детали отправляют на запекание в другое место, укажите ограничение по времени в заказе.
|  Стоимость маскировки не учтена в расчёте цены |  Цена за единицу оказывается выше ожидаемой, потому что труд на маскировку не был учтён. Маржинальность заказа снижается. |  Определите маскируемые элементы ещё при расчёте цены. Каждая маскируемая поверхность или отверстие добавляет $1–10. Для деталей с более чем пятью такими элементами стоимость маскировки может превысить стоимость покрытия.