CN101012570A - 镀复杂内孔件硬铬的方法及其专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镀复杂内孔件硬铬的方法及其专用夹具，该方法主要包括：对组件的外圆表面缠绝缘胶带，对内圆表面、平面及其它异型面的易腐材料、焊缝等非镀面，在涂过氯乙烯防腐漆的基础上再加贴压敏胶带进行加强绝缘保护，镀面沟槽及小孔填铅，当两端面有连接内腔夹层的小孔时采用先贴压敏胶布再用带胶垫的专用夹具压紧；调整镀前活化及电镀工艺参数。非镀面及易腐基材保护良好，可防止镀液渗入组件内腔，镀液长时间浸泡不失效。有力地解决了各种型面的绝缘保护问题，同时解决了内腔夹层中免渗酸碱溶液的危险。镀液的深镀、均镀能力好，镀层结合力牢固，镀层的沉积速度快，可缩短电镀时间1/3以上。无明显边缘效应、铬层光亮、不粗糙、不暴皮。

Description

镀复杂内孔件硬铬的方法及其专用夹具

技术领域

本发明涉及一种表面处理中的电镀硬铬方法和专用夹具。特别是对高温镍基合金复杂内孔件的电镀硬铬方法及其专用夹具。

背景技术

电镀硬铬是电镀技术中难度最大的一种电镀工艺。常规的方法是对金属材料表面进行清洗，阳极活化后进行镀硬铬。常规工艺虽然配方简单，但工艺方法讲究。因为该项工艺较其他电镀工艺槽液分散、均镀能力差，边缘效应特别明显，易造成镀层厚薄不均，特别是镀较厚硬铬层，不管是外径还是内径都要用工装辅助或涂漆、填铅等其它手段用以暴露出镀面保护非镀面，这些方法对于单一零件镀硬铬可行；对一般碳钢和合金钢材料的基体镀厚硬铬是没有问题的，结合力也是可靠的；但对于不常用的高温镍基合金及其形状复杂的零件进行镀厚硬铬，采用现有工艺就有问题了，不仅铬层沉积速度很慢，而且很难将硬铬层镀上。曾有单位就机匣复杂件三次按现有工艺进行电镀厚硬铬，都没有镀上，以失败告终。这是由于镍基合金基体镀前活化处理不当(即没有将基体镀面上形成的致密而牢固的钝化膜除去干净)。另由各种基材组成的复杂件，象铜合金、真空铅焊缝等在电镀过程中，有因保护不严，被渗透能力极强的铬酸液渗入造成腐蚀的风险。而且凹进凸出等不规则异型非镀面、内腔中有夹层的异形面的酸液不易清洗干净，也不便于专用夹具保护。电镀过程中，单独刷漆层在热溶液中浸泡久了也易造成局部损伤影响保护效果形成小铬瘤。复杂件内孔局部镀厚硬铬工装复杂，绝缘保护既烦琐，时间又长，若在电镀的过程中稍有疏忽就将造成前功尽弃，再从头来，进而产生极大的浪费。尤其是含有易腐蚀材料基体的高温镍基合金，含镍量在(50～75)％，含铬量在(13～25)％，较一般的碳钢和合金钢电镀硬铬难度大得多。型面的绝缘保护，内腔夹层中免渗酸碱溶液和内孔局部镀厚硬铬都做得很好的可能性相当小。

由于镍基高温合金晶粒细小，组织均匀，无宏观偏析，合金化成度高，屈服强度高，疲劳性能好，是制造航空高推比新型和小型发动机燃烧系统零部件的最佳材料，也是价格高昂的材料，一旦镀厚硬铬不均匀和基体表层致密而牢固的钝化膜除去不彻底会造成结合力不良，将影响零部件的质量和使用寿命。目前在高温合金领域，美国和俄罗斯工艺各异，技术先进，但毕竟工艺复杂，而且成本高。

发明内容

为了克服现有技术不能有效对内腔中有夹层的异形面进行均匀镀厚硬铬的不足，本技术发明针对现有技术对复杂件局部电镀硬铬难度大的问题，进一步发展和改进现有技术工艺，提供一种含专用夹具在内的综合绝缘保护，镀复杂内孔件硬铬方法，该方法不仅能明显提高沉积速度，缩短电镀时间，而且能防止溶液渗入组件内腔夹层，消除边缘效应。

为了达到上述目的，本发明提供一种镀复杂内孔件硬铬的方法，其特征在于该方法主要包括以下步骤：

(1)对于组件的外圆表面缠绝缘胶带，对内圆表面、平面及其它异型面的易腐材料、焊缝等非镀面，在涂过氯乙烯防腐漆的基础上再加贴压敏胶带(该胶带无弹性)进行加强绝缘保护，镀面沟槽及小孔填铅，当两端面有连接内腔夹层的小孔时采用先贴压敏胶布再用带胶垫的专用夹具压紧；

(2)采用常规的方法对金属材料表面进行清洗和酸液前处理活化；

(3)调整镀前阴极活化程序和镀铬时的温度、电流密度、阴阳极间距的工艺参数；

(4)金属表面经过清洗、活化后进行镀硬铬。

所述的工艺参数包括正镀工艺参数：

镀液温度(40～50)℃，阴极电流密度(30～35)A/dm2，

阳阴极面积比1∶2～1∶1，

孔径阴阳极间距：6.5mm～19.0mm。

所述的前处理活化包括：

阴极活化，从零开始阶梯给电至阴极电流密度最大值，时间(15～30)分。

目的是彻底破坏基体表层致密而牢固的钝化薄膜。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

组件的外圆表面采用缠带有较大弹性、在热溶液中易收缩的、价格低廉的一般绝缘胶带；对于内圆表面、平面及其它异型面的易腐材料、焊缝等非镀面用涂过氯乙烯防腐漆的基础上再加贴无弹性、粘得牢、遇热不收缩的压敏胶带的办法进行加强绝缘保护，可以放心地保证其在镀液中长时间的浸泡而不失效，特别是当两端面有连接内腔夹层的小孔时采用先贴压敏胶布再用带胶垫的专用夹具压紧达到了十分理想的效果。用工装解决阳极的固定和定位，使阴阳极间距离尽可能保持了相等，提供了始终保持足够电流强度的传导作用和均匀的电力线分布，提高了电流效率，加快了镀层的沉积速度，镀液的深镀、均镀能力好。并且外观得到改善，铬层光亮、不粗糙、不暴皮，非镀面及易腐基材保护良好。对规则型面的绝缘保护；起到压紧组件协助两端面的绝缘保护和防止溶液渗入组件内腔的作用；另外还应起到辅助阴极消除边缘效应的作用。针对内孔局部镀厚硬铬的特点，改进调整的相关主要工艺参数(镀前活化程序、温度、电流密度、阴阳极间距等)，明显提高了沉积速度和牢固的镀层结合力，而且大大缩短了电镀时间，缩短的电镀时间1/3以上。

由于采用了复杂的特殊工装辅之以多层绝缘保护的方法，有力地解决了各种型面的绝缘保护问题，使应镀面镀得更均匀，非镀面无镀层，易腐材料得到有效保护。

采用特殊的前处理和给电方式使含镍量在(50～75)％，含铬量在(13～25)％，较一般的碳钢和合金钢电镀硬铬难度大得多的高温镍基合金铬层沉积变得更加容易，镀层与基体的结合能力有了进一步的提高，使不可能的事实得以实现。

采用专用来具与多层绝缘的方法相结合使组件中易腐蚀材料基体和焊缝等得以完整的保护，同时解决了内腔夹层中免渗酸碱溶液的危险。

本发明工艺方法与现有工艺方法的明显区别还在于：

现有工艺              发明创新工艺

孔径与阳极关系(mm)    阴阳极间距(mm)

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明专用夹具的结构示意图。

图中：1支柱，2下盖板，3螺钉，4有机玻璃圆形挡板，5压环圆形，6圆形压环，7导柱，8圆形上盖板，9.铜挂板。10有机玻璃圆形挡板，12导电线，13导电棒，14销子、15螺栓、16铅锑合金圆形阳极，A镀件机匣轴承机座，B镀件机匣外壳薄壁件，C镀件机匣内腔夹层。

具体实施方式

用发明的工艺方法，对内腔中有夹层异形面的零部件，其中的内圆表面、平面及其它异型面的易腐材料、焊缝等非镀面都可以做到完美的绝缘保护。如外径约φ300多mm，高度约200多mm，共有近百个零件组成的某型产品燃烧室机匣，其中一端焊有白铜衬套，另一端焊有数十个小叶片，还有油管等均为真空钎焊，而焊缝很多(约1米多长且为铸造组织)，中间内腔焊有数层0.6mm厚的散热片夹层与端面小孔(共200多个)相通，机匣中心有一个φ80mm的镍基合金轴承座内孔(两处)需要镀硬铬(120～150)μm(单面)。在原工装的基础上采用常规绝缘办法及工艺参数，结果前几次都以失败而告终。针对该复杂件修改工装并结合其特点，采用对内圆表面、平面及其它异型面的易腐材料、焊缝等非镀面，在涂过氯乙烯防腐漆的基础上再加贴无弹性、粘得牢、遇热不收缩的压敏胶带进行加强绝缘保护，镀面沟槽及小孔填铅，对两端面有连接内腔夹层的小孔采用先贴压敏胶布再用带胶垫的夹具压紧；外圆表面采用缠带有较大弹性、在热溶液中易收缩的、价格低廉的一般绝缘胶带。调整镀前阴极活化程序和温度、电流密度、阴阳极间距等电镀工艺参数：由原镀液温度(52～60)℃，阴极电流密度(45～60)A/dm²，改为温度(40～50)℃，阴极电流密度(30～35)A/dm²，采用阳阴极面积比1∶2～1∶1，孔径阴阳极间距(mm)6.5～19.0。金属表面经过清洗；由原镀前阴极小电流活化，电流密度5A/dm²，时间(5～15)分，改为阴极活化，从零开始阶梯给电至阴极电流密度最大值，时间(15～30)分。活化后进行镀硬铬。  加上本发明的工装组合进行电镀厚硬铬，达到了规定铬层厚度的时间由15小时以上降至10小时以内，而且铬层光亮、不粗糙、不暴皮，非镀面及易腐基材保护良好。

本发明采用的工艺流程主要为：有机溶剂除油→绝缘保护非镀面(涂漆、填铅、缠电工胶带、贴压敏胶布等)→打磨镀面并汽油擦洗→装卡夹具→去污粉除油→清洗→弱酸腐蚀→冷流水冲洗→预温→阴极活化→正镀→拆卸夹具(清洗)→吹干→测量尺寸→去除绝缘物→除氢→检验

图1中，一个由四周支柱1支撑连接下盖板2和上盖板8组成的镀件挂架，其中位于下盖板2和上盖板8的中部装有为阳极定位的圆形挡板4和圆形挡板10，以及压紧镀件的上压环6和下压环5。两头制有螺纹的支柱1通过圆形下盖板2和圆形上盖板8上四周均布连接孔连接组成一个夹具的支撑结构，其上连接有阴极铜板挂钩9。在圆形下盖板2和圆形上盖板8的中部并装有有机玻璃的圆形挡板4和有机玻璃的圆形挡板10，有机玻璃圆形挡板中间均制有为阳极定位和防电流短路孔，其下部四周还均布有起顶压紧、平衡及阴极导电作用的螺钉3。螺钉3上有一个与胶垫配合起辅助阴极作用的圆形下压环5。在圆形上盖板8的中部装有由螺栓11、导电棒13、销子14、有机玻璃圆形挡板10和阳极16组成的阳极机构。圆形挡板10上均布有六个起跑气作用的孔，中心有一个装阳极16的大孔，导电棒13铸焊在中段绝缘的阳极16中，其上端连接有阳极导电线12。其下方小棒插入挡板4中小孔内用以完成阳极上下定位作用。圆形下压环5和圆形上压环6之间是容纳结构复杂，带有机匣轴承座A(上下各处镀面有数条沟槽和小孔，中间为空腔，)和薄壁外壳B，且内腔有若干0.6mm散热片C的夹层等机匣镀件的空间。镀件由上压环6和下压环5压紧，预温前再放入阳极机构(16、10等)即可。

使用时，先将机匣组件安装上圆形压环5、圆形压环6上下压环后，再装入夹具上下盖板2、8中，其中导柱7为定位销，拧紧四根支柱1上下八个螺母，以使组件与挂钩9等连成一体，形成阴极。然后再调整螺栓3、15的紧度，使带胶垫的圆形压环5，圆形压环6上下压环压紧得恰到好处。用去污粉对镀面A再次除油→冷水冲洗→弱酸腐蚀→冷水冲洗→再放入阳极16和有机玻璃圆形挡板10组成的阳极。然后将整个夹具和组件放入镀槽中，挂在镀槽的阴极棒上预温，同时将导电线12接在镀槽的阳极铜棒上。预温程序完成后即可进行阴极活化，正式镀铬工作。

本发明的专用夹具不局限于上述对内腔中有夹层的异形面机匣镀件进行均匀镀厚硬铬的使用，可以认为还可以用于具有其他形状，内腔中有夹层异形面零部件的镀厚硬铬，只要能够通过本专用夹具的上下压环压紧的镀件都可以使用的均属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种镀复杂内孔件硬铬的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)采用常规的方法对金属材料表面进行清洗和弱酸活化；

(2)对于组件的外圆表面缠绝缘胶带，对内圆表面、平面及其它异型面的易腐材料、焊缝等非镀面，在涂过氯乙烯防腐漆的基础上再加贴压敏胶带进行加强绝缘保护，镀面沟槽及小孔填铅，当两端面有连接内腔夹层的小孔时采用先贴压敏胶布再用带胶垫的专用夹具压紧；

(3)调整镀前阴极活化程序、和正镀温度、电流密度、阴阳极间距、面积比工艺参数

(4)前处理阴极活化；

(5)金属表面经过清洗、活化后进行镀硬铬。

2.根据权利要求1所述的镀复杂内孔件硬铬的方法，其特征在于：所述的工艺参数包括，正镀工艺参数：

镀液温度(40～50)℃，阴极电流密度(30～35)A/dm²，

阳极与阴极面积比1∶2～1∶1，

孔径阴阳极间距(mm)6.5～19.0。

3.根据权利要求1所述的镀复杂内孔件硬铬的方法，其特征在于：所述的前处理阴极活化包括：

镀前阴极活化，从零开始阶梯给电至阴极电流密度最大值(35A/dm²)，时间(15～30)分。

4.根据权利要求1所述的镀复杂内孔件硬铬的方法，其特征在于：所述的绝缘胶带是有较大弹性，在热溶液中易收缩的绝缘胶带。

5.根据权利要求1所述的镀复杂内孔件硬铬的方法，其特征在于：所述的贴压敏胶带是无弹性、粘得牢、遇热不收缩的压敏胶带。

6.一种实现权利要求1所述镀复杂内孔件硬铬的方法的专用夹具，包括一个由四周立柱(1)、支撑连接下盖板(2)和上盖板(8)组成的镀件挂架，其特征在于：在位于所述下盖板(2)和上盖板(8)的中部装有定位阳极的圆形挡板(10)和圆形挡板(4)，以及压紧镀件的上压环(6)和下压环(5)。

7.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于，所述的立柱(1)上连接有阴极铜板挂板(9)。

8.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于，所述的圆形挡板(4)中间制有防电流短路孔。

9.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于，所述的圆形挡板(10)上均布有透气孔，中心制有一个装阳极(16)的孔。

10.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于，所述阳极(16)孔中铸焊有导电棒(13)。

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