CN103046096B

CN103046096B - 深孔加厚镀硬铬的工艺方法

Info

Publication number: CN103046096B
Application number: CN201210547877.3A
Authority: CN
Inventors: 肖娟; 孙少平; 胡蓉平
Original assignee: SICHUAN LINGFENG AERO HYDRAULIC MACHINERY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN LINGFENG AERO HYDRAULIC MACHINERY Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN103046096A

Abstract

本发明提出的一种深孔加厚镀硬铬的工艺方法，在镀铬槽边安装有多个分流嘴的循环过滤机，分流嘴通过导管接入槽中每个镀铬零件深孔循环，电镀过程中镀铬槽液不间断循环补充；稳定镀液的成分及比例控制在CrO₃:220～250g/L，H₂SO₄:2.2～2.5g/L，Cr³⁺：2～4g/L；增大阳极面积，减少阴阳极面积之比；将阳极棒四周沿轴线制4～8个矩形槽后再铸铅，在同等的直径下增大阳极的面积。本发明通过循环过滤机循环电镀过程中镀铬零件内孔槽液，不间断补充更新零件内孔槽液，镀铬液与整个镀铬零件内部槽液不断交换，铬镀层结合充分，镀层厚度均匀，结晶细致、表面光洁平整，显著提高了深孔加厚镀硬铬合格率。

Description

深孔加厚镀硬铬的工艺方法

技术领域

本发明是关于深孔加厚镀硬铬的工艺方法，尤其是黑色金属内孔加厚镀硬铬厚度大于100μm、孔深为300mm以上的工艺方法。

背景技术

目前各国镀硬铬的工艺,其阴极电流效率为12－14％。沉积速度为12－25μm/h，电流效率为20－25％。这种镀硬铬工艺是效率最低、槽压最高、能耗最大、分散能力最差的，而且无法解决加厚镀硬铬镀层爆皮和不易克服镀层中经常出现麻点、针孔问题，尤其是产生黑色的粗糙沉积层,在此粗糙的沉积层表面继续加厚的铬层就会显得更粗糙，而且镀层的结合力也将受到影响。镀内铬时，产生针孔、麻点等缺陷产生的几率会大大增加，这是因为电镀时：氢在阴极上析出后，经常呈气泡状粘附在电极表面，造成该处绝缘，使金属离子不能在粘附气泡的地方放电，只能在气泡的周围放电，如果电镀过程中总是滞留在一个地方，就会在镀层中形成空洞或缝隙叫针孔。如果氢气在阴极上附着不牢固，发生周期性的滞留与脱落，就会出现麻点。根据成因，因镀内铬时受零件结构限制，槽液的流动性差，必须增加零件内孔槽液的流动性，减少氢气在电极上的粘附，从而较少铬层针孔、麻点的产生。尽管多年来,很多人致力于镀铬工艺的研究,也开发出了一些有价值的工艺，虽然提高了镀层结合力和镀层光亮度，避免了铬液的报废，但仍然不能从根本上解决镀层鼓泡、脱落、针孔、麻点等问题。虽然国内外对深孔高速镀硬铬工艺已经进行了大量实验研究，尤其是对镀前处理、施镀方法、防镀手段及获得均匀镀层进行深入研究,由于深孔加厚镀硬铬具有相当难度，对有些关键、重要的零部件有耐磨性、耐腐蚀等性能的要求，如活塞杆、外筒等高难度、高要求镀件,工件几何形状复杂对铬层的气密性、孔隙率、硬度都有很高的要求。电镀中主要缺陷为鼓泡、龟裂、针孔、麻点、甚至大面积无镀层，一般工艺很难解决。镀内铬时产生这些缺陷些的几率会大大增高，解决的难度就就随之增大。

深孔加厚镀硬铬中，由于影响镀铬质量的因素很多，也很复杂，铬层质量与温度、电流密度、铬酐及硫酸的含量等有着密切关系。深孔加厚镀内铬主要有三大影响因素：1、镀铬溶液在镀内铬时槽液流动性差；2、镀铬液成份变化大不稳定，3、镀内铬时镀铬液中的硫酸与三价铬比例失调（三价铬与六价铬在不同的阴、阳极面积及电流密度不同时会互相转换）。如长时间镀内孔铬，阳极面积小于阴极面积，随着电镀时间的增长，三价铬就会上升，若三价铬过高，镀液覆盖能力显著下降，镀层光亮差，表面易产生麻点和裂纹。镀液中的SO4^2～和阴极生成的三价铬虽不直接参与电极反应，但它们的存在和含量对镀铬层质量至关重要。镀铬中如何严格控制它们的含量，特别是铬酐与硫酸的比值一直是业内头痛的问题。

工艺上常采用先喷丸后镀100μm以上硬铬层零件的结构来说，镀外铬容易保证一些，深孔镀内铬就比较困难，特别是外形比较复杂的筒体类零件，如内孔直径为φ20～φ120mm，孔深为300～1200mm之间的深孔加厚镀硬铬，镀铬时间一般在7小时以上。由于铬层厚，在镀铬层上不允许有气孔、针眼、麻点等缺陷，内孔加厚镀铬本身就容易出现镀层缺陷，镀铬工艺上难度很大。深孔镀内铬时，槽液不易循环，流动性差，长时间的镀铬，使镀铬溶液的成分变化大，硫酸与三价铬的比例容易失调，虽然通过多次工艺试验，仍然无法解决深孔零件加厚镀内铬的质量问题。铬层质量难以控制是造成返工的一个主要因素。由于反修率大，合格率一般仅有45%～60%，已成为产品质量难以控制的瓶颈。镀层的质量直接影响到零件的使用寿命和工作效率，使业内深深感受到深孔镀内铬质量是个永远的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足之处，提供一种镀液性能稳定，铬镀层结合好，结晶细致、表面光洁平整、镀层厚度均匀，能够显著提高合格率高的深孔加厚镀硬铬的工艺方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来实现，一种深孔加厚镀硬铬的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在镀铬槽边安装一个有多个分流嘴的循环过滤机，分流嘴通过槽液分流器相连的过滤导管接入槽中每个镀铬零件的深孔，使镀铬槽液在零件内部不停地由下而上的循环，在电镀过程中，槽液在镀铬零件内孔不间断进行循环、补充，更新，使零件内部的镀铬液与整个镀铬槽液不断交换；

2）稳定镀液的成分及比例控制在CrO₃:220～250g/L，H₂SO₄:2.2～2.5g/L，Cr³⁺：2～4g/L；

3）增大阳极面积，减少阴阳极面积之比；将阳极棒四周沿轴线制4～8个矩形槽后再铸铅，在同等的直径下增大50～65%的阳极面积;

4）深孔零件在经过反拔、冲击电流后，用温度55～57℃，电流45～50A/dm²,电镀至2～3小时后，将电流调制50～55A/dm²至电镀结束。

上述方法是经过无数次试验得出的。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明在过滤机进液管道口安装多过分流嘴，不断补充、更新，不断交换零件内部的镀铬液与整个镀铬槽液混合，稳定镀铬槽液的成分及硫酸与三价铬的比例，另一方面也提高槽液的清洁度，从而提高镀铬质量。

在现有技术中，因受所镀内孔大小的限制，内阳极的面积是小于阴极的。在电镀过程中，内孔中槽液的三价铬会不断增高，槽液的浓度会不断变低，电镀时间越长，三价铬、浓度就会变化越大。本发明增加内孔循环装置后，变化的三价铬、槽液的浓度随之被带出与整个镀铬槽液混合，从而稳定三价铬和槽液的成分。本发明采用机械密封循环过滤机内装内流式结构，在长期运转中无需润滑、冷却、无泄漏。铬层质量有显著提高，加厚内孔镀铬的合格率提高到96%以上，解决了深孔加厚镀硬铬类质量控制的技术瓶颈。

本发明将稳定镀液的成分及比例控制在CrO₃:220～250g/L，H₂SO₄:2.2～2.5g/L，Cr³⁺：2～4g/L；镀液性能稳定。

本发明通过循环过滤机循环电镀过程中镀铬零件内孔槽液，不间断补充更新零件内孔槽液，镀铬液与整个镀铬零件内部槽液不断交换，通过以上发明，铬镀层结合力好，镀层厚度均匀，结晶细致、表面光洁平整，显著提高了深孔加厚镀硬铬合格率。

附图说明

图1是本发明过滤机与镀铬槽的安装透视示意图。

图2是图1的俯视图。

图中：1槽液分流器，2快换接头，3循环过滤机，4镀槽阳极，5过滤导管，6镀槽阴极，7阳极导电线，8零件象形内阳极，9镀内铬夹具，10镀铬零件，11镀槽。

具体实施方式

为了有效的提高内铬的质量，提高合格率，首先要解决镀铬槽液在零件内的流动性，稳定镀液的成分及比例一般控制在CrO₃:220～250g/L，H₂SO₄:2.2～2.5g/L，Cr³⁺：2～4g/L。镀槽阴极6位于上下平行的镀槽阳极4之间，阳极导电线7通过镀槽11下方镀槽阳极4相连镀槽阴极6。镀内铬夹具9排列在镀槽11的挂杆上，镀铬零件10通过镀内铬夹具9固联，零件象形内阳极8与镀铬零件10内孔相连。通过在镀铬槽边安装一个耐酸碱、耐100℃温度以下的循环过滤机3，在循环过滤机3进液管道口安装有若干个经槽液分流器1的分流嘴，分流嘴通过带快换接头2的过滤导管5接入槽中每个镀铬零件10的内部，使镀铬槽液在镀铬零件10内部不停的由下而上的循环，镀铬零件10内孔槽液的循环在电镀过程中不间断的进行，内孔的槽液得到不断的补充、更新，使镀铬零件内部的镀铬液与整个镀铬槽液不断交换。另一方面，增大镀槽阳极4面积，减少阴阳极面积之比，降低三价铬的增长速度；阳极面积与阴阳极面积之比的比值在常规镀内铬的基础上增加50%～65%。如镀φ30×300的内孔的镀铬零件10，一般阳极选用φ12～φ15，阴：阳之比=2.83dm²（30×3.14×300）：1.13（12×3.14×300）dm²～1.41（15×3.14×300）dm²=2.5:1～2，在同等的直径镀槽阳极4上开4个5mm宽，3mm深的矩形槽，镀槽阳极面积变为≈2.13［15×3.14×300+（3×300）×8］dm²，阴：阳之比=1.33:1。具体在镀槽阳极上开几个槽，要结合使用的镀槽阳极直径大小而定，镀槽阳极在φ10～φ20之间，一般开4个槽。在φ20～φ50之间，一般开5～7个槽，镀槽阳极在φ50以上，开8个槽，同时也增加在铸造时与铅的结合力。具体操作为：镀前处理：有机溶剂清洗或金属洗涤剂清洗→化学除油（温度70～90℃）时间除尽为止、检查有30秒钟水膜连续不断后进行装挂→镀铬：零件在经过反拔、冲击电流后，用温度55～57℃，电流45～50A/dm²,电镀至3～4小时后，可将电流调制50～55A/dm²至电镀结束→清洗并干燥→除氢处理。

Claims

1.一种深孔加厚镀硬铬的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在镀铬槽边安装一个采用内装内流式结构的机械密封循环过滤机，在过滤机进液管道口安装多个分流嘴，不断补充、更新，不断交换镀铬零件内部的镀铬液与整个镀铬槽液混合、稳定镀铬槽液的成分及硫酸与三价铬的比例；循环过滤机分流嘴通过槽液分流器相连的过滤导管接入槽中每个镀铬零件的深孔，使镀铬槽液在零件内部不停地由下而上的循环，在电镀过程中，槽液在镀铬零件内孔不间断进行循环、补充，更新，使零件内部的镀铬液与整个镀铬槽液不断交换；

3）增大阳极面积，减少阴阳极面积之比；将阳极棒四周沿轴线制4～8个矩形槽后再铸铅，在同等的直径下增大阳极面积，阳极面积与阴阳极面积之比的比值在常规镀内铬的基础上增加50%～65%；

2.如权利要求1所述的深孔加厚镀硬铬的工艺方法，其特征在于，镀槽阴极（6）位于上下平行的镀槽阳极（4）之间，阳极导电线（7）通过镀槽（11）下方镀槽阳极（4）相连镀槽阴极（6）。

3.如权利要求1所述的深孔加厚镀硬铬的工艺方法，其特征在于，分流嘴通过带快换接头（2）的过滤导管（5）接入槽中每个镀铬零件（10）的内部，使镀铬槽液在镀铬零件（10）内部不停的由下而上的循环。

4.如权利要求1所述的深孔加厚镀硬铬的工艺方法，其特征在于，阳极上制有4个至少5mm宽，3～5mm深的矩形槽。

5.如权利要求1所述的深孔加厚镀硬铬的工艺方法，其特征在于，镀槽阳极在φ10mm～φ20mm之间，开4个槽，在φ20mm～φ50mm之间，开5～7个槽，镀槽阳极在φ50mm以上，开8个槽。