CN101748451A - 轴瓦四元合金电镀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对轴瓦内表面电镀四元合金的工艺，其工艺步骤包括超声波除油、化学除油、电化学除油、电解酸洗、酸洗、电镀镍栅层、回收、电镀铅锡铜合金、电镀铟层、热水清洗、烘干、热扩散处理等，由四种金属化学元素铅、锡、铜、铟形成的轴瓦四元合金减摩层与基体结合牢固，其抗疲劳强度、承载能力、耐磨性能好，使用寿命长，耐腐蚀性、表面性能强，附加值高，广泛用作飞机发动机，高性能轿车、轮船和重载汽车发动机上的轴瓦的表面处理工艺。

Description

轴瓦四元合金电镀工艺
技术领域
本发明涉及一种轴瓦电镀工艺，特别是涉及一种在轴瓦内表面电镀四元合金的工艺。
背景技术
轴瓦是内燃机滑动轴承中的一个重要零件，轴瓦的表面处理是轴瓦加工过程中的一个重要环节。目前，汽车发动机正向着高速、重载、增压强化的方向发展，为了适应发动机这些高性能的需求，轴瓦生产商除了越来越多的采用高强度、高性能的材料(即铜铅合金轴瓦材料和低锡合金轴瓦材料)以外，为了充分发挥这类材料的自身性能和提高这类材料的表面性能，还必须在轴瓦内圆表面电镀一层比较软的镀层，即轴瓦的功能性镀层。目前，轴瓦的功能性镀层大多采用的是“铅一锡一铜”三元合金镀层。但是，随着发动机性能要求越来越高，特别是飞机发动机和高性能的轿车、重载汽车发动机轴瓦，“铅一锡一铜”三元合金镀层已不能适应其更高的性能要求，这就要求我们寻求更好的轴瓦功能性镀层。
发明内容
本发明所需解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能提高轴瓦的承载能力和使用寿命的轴瓦四元合金电镀工艺。
本发明通过下述技术方案予以实现：
一种轴瓦四元合金电镀工艺，包括以下步骤：
1)超声波除油
采用除油剂和超声波清洗机，将轴瓦表面的油污、铁屑等污染物清洗干净，清洗时间为10～15分钟，除油剂的温度为50～60℃；
2)化学除油
采用FD-211C除油粉进行化学除油，浓度为30～50g/L，时间为3～5分钟，温度为50～70℃；
3)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
4)电化学除油
采用铜铅粉末材料FD～318电解除油粉除油，浓度为50～70g/L，温度为40～60℃，先阴极电解除油60～90秒，后阳极电解除油30～60秒，电流密度为3～7A/dm2；
5)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
6)电解酸洗
用HBF4进行电解酸洗，其浓度为70～85g/L，电流密度为3～5A/dm2，时间为30～60秒；
7)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
8)酸洗
用硫酸、双氧水溶液进行酸洗，硫酸的浓度为90～120g/L，双氧水为25～35g/L，温度为室温，时间为15～30秒；
9)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
10)电镀镍栅层
①备料
硫酸镍  浓度为360～400g/L  氯化镍  浓度为45～60g/L
硼酸浓  度为30～40g/L      十二烷基硫酸钠  浓度为0.05～1g/L；
②电镀镍液的配制及电镀
a先给镀槽加入三分之一的去离子水或蒸镏水，然后依次加入计算量的硫酸镍、氯化镍，加入后搅拌均匀，使其完全溶解；
b计算量的硼酸在另一容器内用温热水完全溶解，然后再加入镀槽中；
c计算量的十二烷基硫酸钠用两倍的水溶解，煮沸15～30分钟，方可以添加；
d补加去离子水或蒸镏水至液位，用氢氧化钠或5％硫酸溶液调PH至3.0～4.0，同时打开过滤机过滤、搅拌；
e取样分析，依结果将镀液成份调整至最佳范围内，并挂钢板小电流电解两小时；温度为45～55℃，电流密度为1.5～2.5A/dm2，时间为5～8分钟，阳极为镍板，镍棚层厚度为3～5微米；
11)回收
回收液主要用去离子水，浸泡回收时间为5～10秒；
12)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
13)活化
用浓度为10～15g/L的HBF4进行活化处理，去除产品表面氧化膜，温度为室温，时间为15～30秒；
14)电镀铅锡铜合金
①备料
氟硼酸铅(Pb2+)浓度为90～120g/L氟硼酸亚锡(Sn2+)浓度为8～16g/L
氟硼酸铜(Cu2+)浓度为2～5g/L    氟硼酸  浓度为60～80g/L
硼酸   浓度为25～30g/L    明胶   浓度为1～3g/L
对苯二酚  浓度为0.5～1g/L；
②电镀三元溶液的配制及电镀：
a先给镀槽加入三分之二的纯净水或去离子水，再把计算量的氟硼酸铅、氟硼酸亚锡、氟硼酸铜、氟硼酸依次加入，边加边搅拌；
b硼酸加入镀槽前，先用40℃左右的纯净水或去离子水溶解完全，等到冷却后方可加入；
c明胶要先用计算量两倍的热水溶解，待完全溶解后，电解2小时再添加；
d对苯二酚按计算量直接加入镀液，边加边搅拌，使其完全溶解后，补充纯净水或去离子水至镀槽的要求液位，同时打开过滤机，将镀液过滤清澈；
e用瓦楞形钢板小电流电解新镀液2～4小时，阳极为PbSn10，取样分析镀液，根据分析结果补充各成份至工艺要求正常电镀阴极电流密度为3～5A/dm2，镀层厚度1.5～2.5丝；
16)电镀铟层
①备料
氟硼酸铟  浓度为200～250g/L    硼酸  浓度为25～30g/L
氟硼酸铵  浓度为45～55g/L；
②电镀铟液的配制及电镀
a先加入三分之一体积的去离子水；
b再加入计算量的氟硼酸铟，计算量的硼酸和氟硼酸铵要用去离子水溶解完全后，方可加入；
c用去离子水补充至液位，打开过滤机过滤搅拌1小时后，取样分析调整；
d调整PH值、试镀，新液用活性碳处理过后电镀效果更佳；正常电镀阴极电流密度为0.5～2.5A/dm2，时间8～14分钟，镀层厚度3～7微米；
17)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
18)热水清洗
用水离子水，温度控制在100℃，生产一定量后需更换去离子水；
19)烘干
用烘干机烘1～2分钟；
20)热扩散处理
将电镀完毕的四元合金产品，在带自动温控烘箱中保温1小时，温度控制在150±5℃，计量检验证明铟已完全扩散，而且能够均匀分布；
21)检验包装
等产品冷却后，进行全尺寸检测及外观检查，合格后进行包装、入库。
所述除油剂为三氯乙烯或碳氢。
本发明与现有技术相比较有如下有益效果：
1、对原来的三元电镀工艺进行了改进，增加了镀液中铜离子、锡离子的含量，从而提高了镀层的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性30％；
2、在前处理增加了电解化学除油、超生波除油和电化学酸洗、清洗过程也由原来的单级清洗改为两级清洗，增加了前处理力度，有力地保证了镀层与基体间的结合；
3、由于铟的电极电位与铅锡铜相差甚远，将四种元素一起按要求的比例电镀在轴瓦的内圆表面比较困难，所以本发明采用电镀技术和热扩散工艺相结合，使金属铟在高温下热扩散到三元镀层中并能能够均匀地按要求比例分布在轴瓦内圆表面，使四种金属化学元素铅、锡、铜、铟形成四元合金减摩层或功能性镀层，极大地提高了轴瓦的使用寿命和承载能力。
具体实施方式
以下通过实施例来进一步阐述本发明：
实施例1
一种轴瓦四元合金电镀工艺，包括以下步骤：
1)超声波除油
采用三氯乙烯或碳氢作为除油剂和利用超声波清洗机，将轴瓦表面的油污、铁屑等污染物清洗干净，清洗时间为10～15分钟，除油剂的温度为50～60℃；
2)化学除油
采用FD-211C除油粉进行化学除油，浓度为30～50g/L，时间为3～5分钟，温度为50～70℃；以清除残留在孔隙中的油，除油完毕的产品，可以用试水法检验；
3)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
4)电化学除油
采用铜铅粉末材料FD～318电解除油粉除油，浓度为50～70g/L，温度为40～60℃，先阴极电解除油60～90秒，后阳极电解除油30～60秒，电流密度为3～7A/dm2，生产过程中应定期分析化验除油液浓度，及时补充以保证浓度；
5)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
6)电解酸洗
用HBF4进行电解酸洗，其浓度为70～85g/L，电流密度为3～5A/dm2，时间为30～60秒，以清除产品内表面存在的氧化膜；
7)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
8)酸洗
用硫酸、双氧水溶液进行酸洗，硫酸的浓度为90～120g/L，双氧水为25～35g/L，温度为室温，时间为15～30秒，以清除产品精镗过后，内表面存在的铅相；
9)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
10)电镀镍栅层
①备料
硫酸镍  浓度为360～400g/L  氯化镍  浓度为45～60g/L
硼酸    浓度为30～40g/L    十二烷基硫酸钠  浓度为0.05～1g/L；
②电镀镍液的配制及电镀
a先给镀槽加入三分之一的去离子水或蒸镏水，然后依次加入计算量的硫酸镍、氯化镍，加入后搅拌均匀，使其完全溶解；
b计算量的硼酸在另一容器内用温热水完全溶解，然后再加入镀槽中；
c计算量的十二烷基硫酸钠用两倍的水溶解，煮沸15～30分钟，方可以添加；
d补加去离子水或蒸镏水至液位，用氢氧化钠或5％硫酸溶液调PH至3.0～4.0，同时打开过滤机过滤、搅拌；
e取样分析，依结果将镀液成份调整至最佳范围内，并挂钢板小电流电解两小时；温度为45～55℃，电流密度为1.5～2.5A/dm2，时间为5～8分钟，阳极为镍板，镍棚层厚度为3～5微米；
11)回收
回收液主要用去离子水，浸泡回收时间为5～10秒；
12)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
13)活化
用浓度为10～15g/L的HBF4进行活化处理，去除产品表面氧化膜，温度为室温，时间为15～30秒；
14)电镀铅锡铜合金
①备料
氟硼酸铅(Pb2+)  浓度为90～120g/L 氟硼酸亚锡(Sn2+)  浓度为8～16g/L
氟硼酸铜(Cu2+)  浓度为2～5g/L    氟硼酸  浓度为60～80g/L
硼酸  浓度为25～30g/L    明胶  浓度为1～3g/L
对苯二酚  浓度为0.5～1g/L；
②电镀三元溶液的配制及电镀：
a先给镀槽加入三分之二的纯净水或去离子水，再把计算量的氟硼酸铅、氟硼酸亚锡、氟硼酸铜、氟硼酸依次加入，边加边搅拌；
b硼酸加入镀槽前，先用40℃左右的纯净水或去离子水溶解完全，等到冷却后方可加入；
c明胶要先用计算量两倍的热水溶解，待完全溶解后，电解2小时再添加；
d对苯二酚按计算量直接加入镀液，边加边搅拌，使其完全溶解后，补充纯净水或去离子水至镀槽的要求液位，同时打开过滤机，将镀液过滤清澈；
e用瓦楞形钢板小电流电解新镀液2～4小时，阳极为PbSn10，取样分析镀液，根据分析结果补充各成份至工艺要求；正常电镀阴极电流密度为3～5A/dm2，镀层厚度1.5～2.5丝；
16)电镀铟层
①备料
氟硼酸铟  浓度为200～250g/L    硼酸  浓度为25～30g/L
氟硼酸铵  浓度为45～55g/L；
②电镀铟液的配制及电镀
a先加入三分之一体积的去离子水；
b再加入计算量的氟硼酸铟，计算量的硼酸和氟硼酸铵要用去离子水溶解完全后，方可加入；
c用去离子水补充至液位，打开过滤机过滤搅拌1小时后，取样分析调整；
d调整PH值、试镀，新液用活性碳处理过后电镀效果更佳；正常电镀阴极电流密度为0.5～2.5A/dm2，时间8～14分钟，镀层厚度3～7微米；
17)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
18)热水清洗
用水离子水，温度控制在100℃，生产一定量后需更换去离子水；
19)烘干
用烘干机烘1～2分钟；
20)热扩散处理
将电镀完毕的四元合金产品，在带自动温控烘箱中保温1小时，温度控制在150±5℃，计量检验证明铟已完全扩散，而且能够均匀分布；
21)检验包装
等产品冷却后，进行全尺寸检测及外观检查，合格后进行包装、入库。

Claims (2)

1.一种轴瓦四元合金电镀工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)超声波除油
采用除油剂和超声波清洗机，将轴瓦表面的油污、铁屑等污染物清洗干净，清洗时间为10～15分钟，除油剂的温度为50～60℃；
2)化学除油
采用FD-211C除油粉进行化学除油，浓度为30～50g/L，时间为3～5分钟，温度为50～70℃；
3)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
4)电化学除油
采用铜铅粉末材料FD～318电解除油粉除油，浓度为50～70g/L，温度为40～60℃，先阴极电解除油60～90秒，后阳极电解除油30～60秒，电流密度为3～7A/dm2；
5)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
6)电解酸洗
用HBF4进行电解酸洗，其浓度为70～85g/L，电流密度为3～5A/dm2，时间为30～60秒；
7)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
8)酸洗
用硫酸、双氧水进行酸洗，硫酸的浓度为90～120g/L，双氧水为25～35g/L，温度为室温，时间为15～30秒；
9)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
10)电镀镍栅层
①备料
硫酸  镍浓度为360～400g/L  氯化镍        浓度为45～60g/L
硼酸  浓度为30～40g/L    十二烷基硫酸钠  浓度为0.05～1g/L；
②电镀镍液的配制及电镀
a先给镀槽加入三分之一的去离子水或蒸镏水，然后依次加入计算量的硫酸镍、氯化镍，加入后搅拌均匀，使其完全溶解；
b计算量的硼酸在另一容器内用温热水完全溶解，然后再加入镀槽中；
c计算量的十二烷基硫酸钠用两倍的水溶解，煮沸15～30分钟，方可以添加；
d补加去离子水或蒸镏水至液位，用氢氧化钠或5％硫酸溶液调PH至3.0～4.0，同时打开过滤机过滤、搅拌；
e取样分析，依结果将镀液成份调整至最佳范围内，并挂钢板小电流电解两小时；温度为45～55℃，电流密度为1.5～2.5A/dm2，时间为5～8分钟，阳极为镍板，镍棚层厚度为3～5微米；
11)回收
回收液主要用去离子水，浸泡回收时间为5～10秒；
12)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
13)活化
用浓度为10～15g/L的HBF4进行活化处理，去除产品表面氧化膜，温度为室温，时间为15～30秒；
14)电镀铅锡铜合金
①备料
氟硼酸铅  浓度为90～120g/L    氟硼酸亚锡  浓度为8～16g/L
氟硼酸铜  浓度为1～3g/L       氟硼酸      浓度为60～80g/L
硼酸      浓度为30～35g/L     明胶        浓度为1～3g/L
对苯二酚  浓度为0.5～1g/L；
②电镀三元溶液的配制及电镀：
a先给镀槽加入三分之二的纯净水或去离子水，再把计算量的氟硼酸铅、氟硼酸亚锡、氟硼酸铜、氟硼酸依次加入，边加边搅拌；
b硼酸加入镀槽前，先用40℃左右的纯净水或去离子去溶解完全，等到冷却后方可加入；
c明胶要先用计算量两倍的热水溶解，待完全溶解后，电解2小时再添加；
d对苯二酚按计算量直接加入镀液，边加边搅拌，使其完全溶解后，补充纯净水或去离子水至镀槽的要求液位，同时打开过滤机，将镀液过滤清澈；
e用瓦楞形钢板小电流电解新镀液2～4小时，阳极为PbSn10，取样分析镀液，根据分析结果补充各成份至工艺要求，镀层厚度为1.5～2.5丝；
16)电镀铟层
①备料
氟硼酸铟  浓度为200～250g/L    硼酸  浓度为25～30g/L
氟硼酸铵  浓度为45～55g/L；
②电镀铟液的配制及电镀
a先加入三分之一体积的去离子水；
b再加入计算量的氟硼酸铟，计算量的硼酸和氟硼酸铵要用水离子水溶解完全后，方可加入；
c用去离子水补充至液位，打开过滤机过滤搅拌1小时后，取样分析调整；
d调整PH值、试镀，新液用活性碳处理过后电镀准备果更佳；
17)两级清洗
采用市内逆流漂洗，每班更换一次清水；
18)热水清洗
用水离子水，温度控制在100℃，生产一定量后需更换去离子水；
19)烘干
用烘干机烘1～2分钟；
20)热扩散处理
将电镀完毕的四元合金产品，在带自动温控烘箱中保温1小时，温度控制在150±5℃，计量检验证明铟已完全扩散，而且能够均匀分布；
21)检验包装
等产品冷却后，进行全尺寸检测及外观检查，合格后进行包装、入库。
2.根据权利要求1所述的轴瓦四元合金电镀工艺，其特征在于：所述除油剂为三氯乙烯或碳氢。
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