CN103334149B - 一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法 - Google Patents

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一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法,属于电镀铬技术领域。该装置包括整流器、电解电容器、阴极金属板、金属板容器、阳极铅合金、电导线、镀液槽、控温装置和振荡装置。操作方法包括除油、酸洗、通电镀鉻、水洗和干燥等步骤。优点在于,提供了一种简单可靠、易于维护的滚镀硬铬装置及方法,能够有效满足对小零件特别是球形以及椭圆形工件的滚镀硬铬需求,且获得的硬铬镀层能满足其对亮度、厚度、均度及硬度要求。

Description

一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法
技术领域
本发明属于电镀铬技术领域,特别涉及一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法。
背景技术
通常情况下电镀有两种方式,一种是挂镀,另一种是滚镀。挂镀是将零件装在挂具上进行镀层沉积处理的一种电镀方式,一般用于大尺寸零件的电镀。而对于因形状、大小等因素影响无法或不宜装挂的小零件,则一般采用滚镀。滚镀亦称滚筒电镀,它是将一定数量的小零件置于专用滚筒内、在滚动状态下以间接导电方式在零件表面沉积各种金属或合金镀层,以达到表面防护、装饰或功能性的目的。目前绝大部分的小零件电镀加工都是采用滚镀工艺,加工量约占整个电镀加工的50%,适用范围很广,诸如紧固件、冲压件、水暖件、电子元器件及其他类似的大批量镀件等。滚镀的镀种包括镀锌、铜、镍、锡、铬、金、银及合金等几十种,一般只要能用于挂镀的电镀工艺就能用于滚镀。与挂镀相比,滚镀优势明显,例如,可大大提高劳动生产效率、镀层表面质量好、镀层厚度波动性小、占地面积小等。
滚镀铬分为滚镀装饰性铬和滚镀硬铬两种;前者仅在镀层外表镀一层薄的光亮铬层,厚度为0.25μm~0.5μm,起防护装饰作用;后者不仅要求镀层光亮,还对硬度和均匀度要求较高、具有良好的耐磨性,且厚度要大于5μm。然而滚镀铬比滚镀其他金属困难,主要由于以下原因:(1)滚镀方式导致工件承受电流密度不断变化甚至断电,导致铬层厚度和结构不均,亮度降低;(2)滚镀溶液为强氧化性溶液,断电时已镀金属铬极易被氧化,导致后续镀层结合力差;(3)待镀工件镀覆面积大,而镀铬电流密度比一般金属要大十几倍至几十倍,因此滚镀铬需要非常高的电流;(4)滚镀过程,全部工件相当于一个形状极为复杂的工件,要求镀液的分散能力和深镀能力良好,而镀铬溶液该两方面能力较差,采用常规滚镀难以获得质量合格的铬镀层;(5)滚镀铬过程产生大量氢气和氧气,降低了镀件相互接触传电的可靠性,增大了镀液电阻,提高了镀槽电压。
目前滚镀装饰铬多采用卧式镀铬滚筒,或螺旋式镀铬滚筒和离心式镀铬滚筒。但滚镀硬铬的滚筒却非滚镀装饰铬的滚筒,滚镀硬铬采用的是一种间歇式镀铬滚筒或连续给进式自动镀铬滚筒[侯进.滚镀工艺技术与应用.北京:化学工业出版社,2010.]。间歇式镀铬滚筒用非冲孔的钢板制成,外表面涂有氯乙烯树脂。滚筒转速0.5r/min。滚筒内部衬有开槽的瓦楞钢板,用螺栓与与滚筒连接。整个瓦楞钢板用作阴极。当滚筒慢慢转动时,镀件来回越过钢板上的瓦楞滚动。滚筒的正中心是一根轴,轴上包覆铅阳极,铅阳极与滚筒内部的钢板阴极弧度一致。使用一段时间后,瓦楞钢板会沉积很厚的铬层,不仅影响镀件运行,还会降低镀件上镀层的覆盖率,需经常卸下进行化学清洗,降低了劳动生产率,且镀层质量不稳定。连续给进式自动镀铬滚筒不同于间歇式滚筒,镀液连续地给进滚筒,筒腔携带镀件平稳地通过镀液。这种自动化滚筒原为滚镀装饰铬而设计,用于滚镀硬铬时,降低滚筒转速以使零件受镀时间增加。连续给进式自动镀铬滚筒采用网状结构阴极,网孔会因镀上过厚的铬层而封住,其强度以及刚性降低导致变脆而断裂,造成不必要的事故。这两种方法并不能完全满足硬铬镀层的亮度、厚度、均度及硬度要求。因此非常有必要研制一种新型滚镀硬铬装置及方法实现滚镀硬铬“四度”要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法。解决了传统技术中铬镀层容易钝化、镀铬溶液分散能力及导电性能差等问题。
本装置包括:整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8和振荡装置9。其中,金属板容器4置于镀液槽7内,阴极金属板3置于金属板容器4内,阳极铅合金5置于镀液槽7上方,阳极铅合金5和阴极金属板3通过电导线6分别与整流器1的正极和负极相连,电解电容器2与整流器1并联,振荡装置9固定在镀液槽7的两侧,镀液槽7置于控温装置8内。
针对一种周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法,其具体步骤如下:
(1)将工件放入70~80℃除油液中,用蒸馏水冲洗;
(2)室温下,用7~8g/L硫酸浸蚀工件10~30s后,用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净;
(3)将镀铬溶液倒入控温装置8中的镀液槽7内,升温至30~70℃;并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽7中的阴极金属板3上通电镀铬,电流密度为10~80A/dm2,间隔5~60分钟进行周期性振荡,到达电镀时间后断电;
(4)将工件取出后,用30~70℃的流动热水清洗工件表面,至工件表面镀液成分清洗干净;
(5)将水洗后的工件在温度为30~100℃下烘干10~100分钟后,即可获得硬铬镀层,硬铬镀层厚度均匀、光亮致密。
其中,除油液配方为:磷酸三钠:40~60g/L,碳酸钠:35~40g/L,氢氧化钠:5~10g/L,OP乳化剂:2~3g/L,温度为70~80℃。
镀铬溶液配方为:铬酸酐(CrO3):100~500g/L,硫酸(H2SO4):0.2~15g/L,氟硅酸(H2SiF6)或氟硅酸钠(Na2SiF6)或者氟硅酸钾(K2SiF6):0.5~10g/L。
工件为球形或椭圆形。
硬铬层厚度(大于5μm)可以通过调节电镀时间进行控制,电镀时间根据电流密度和电流效率,采用法拉第定律进行计算。
本发明的优点在于:提供了一种简单可靠、易于维护的滚镀硬铬装置及方法,能够有效满足对小零件特别是球形以及椭圆形工件的滚镀硬铬需求,应用广泛;获得的硬铬镀层均匀、细致、光亮、致密、且与基体结合力好,且能满足其对亮度、厚度、均度及硬度要求。
附图说明
图1为本发明中一种周期间歇式滚镀硬铬装置的示意图。其中,整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8、振荡装置9。
图2为通过该方法获得的滚镀硬铬铜球(2mm直径)显微镜照片。其中,铬层厚度为70μm。
具体实施方式
实施例1:
本装置包括:整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8和振荡装置9。其中,金属板容器4置于镀液槽7内,阴极金属板3置于金属板容器4内,阳极铅合金5置于镀液槽7上方,阳极铅合金5和阴极金属板3通过电导线6分别与整流器1的正极和负极相连,电解电容器2与整流器1并联,振荡装置9固定在镀液槽7的两侧,镀液槽7置于控温装置8内。
针对一种周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法,其具体步骤如下:
(1)将直径2mm铜球放入70℃除油液中,用蒸馏水冲洗;
(2)室温下,用8g/L硫酸浸蚀工件30s后,用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净;
(3)将镀铬溶液倒入控温装置8中的镀液槽7内,升温至60℃;并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽7中的阴极金属板3上通电镀铬,电流密度为65A/dm2,间隔30分钟进行周期性振荡,电镀6h后断电;
(4)将工件取出后,用50℃的流动热水清洗工件表面,至工件表面镀液成分清洗干净;
(5)将水洗后的工件在温度为90℃下烘干100分钟后,即可获得硬铬镀层,硬铬镀层厚度均匀、光亮致密。
其中,除油液配方为:磷酸三钠:60g/L,碳酸钠:40g/L,氢氧化钠:10g/L,OP乳化剂:3g/L,温度为75℃。
镀铬溶液配方为:铬酸酐(CrO3):300g/L,硫酸(H2SO4):2.5g/L,氟硅酸(H2SiF6):1.5g/L。
实施例2:
本装置包括:整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8和振荡装置9。其中,金属板容器4置于镀液槽7内,阴极金属板3置于金属板容器4内,阳极铅合金5置于镀液槽7上方,阳极铅合金5和阴极金属板3通过电导线6分别与整流器1的正极和负极相连,电解电容器2与整流器1并联,振荡装置9固定在镀液槽7的两侧,镀液槽7置于控温装置8内。
针对一种周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法,其具体步骤如下:
(1)将直径1.5mm铁球放入60℃除油液中,用蒸馏水冲洗;
(2)室温下,用8g/L硫酸浸蚀工件30s后,用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净;
(3)将镀铬溶液倒入控温装置8中的镀液槽7内,升温至60℃;并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽7中的阴极金属板3上通电镀铬,电流密度为60A/dm2,间隔20分钟进行周期性振荡,电镀6h后断电;
(4)将工件取出后,用60℃的流动热水清洗工件表面,至工件表面镀液成分清洗干净;
(5)将水洗后的工件在温度为80℃下烘干100分钟后,即可获得硬铬镀层,硬铬镀层厚度均匀、光亮致密。
其中,除油液配方为:磷酸三钠:60g/L,碳酸钠:40g/L,氢氧化钠:10g/L,OP乳化剂:3g/L,温度为75℃。
镀铬溶液配方为:铬酸酐(CrO3):300g/L,硫酸(H2SO4):2.5g/L,氟硅酸(H2SiF6):1.5g/L。

Claims (4)

1.一种周期间歇式滚镀硬铬装置,其特征在于,包括整流器(1)、电解电容器(2)、阴极金属板(3)、金属板容器(4)、阳极铅合金(5)、电导线(6)、镀液槽(7)、控温装置(8)和振荡装置(9);其中,金属板容器(4)置于镀液槽(7)内,阴极金属板(3)置于金属板容器(4)内,阳极铅合金(5)置于镀液槽(7)上方并与阴极金属板(3)平行,阳极铅合金(5)和阴极金属板(3)通过电导线(6)分别与整流器(1)的正极和负极相连,电解电容器(2)与整流器(1)并联,振荡装置(9)固定在镀液槽(7)的两侧,镀液槽(7)置于控温装置(8)内。
2.一种权利要求1所述的周期间歇式滚镀硬铬装置滚镀硬铬的方法,其特征在于,具体步骤为:
(1)将工件放入70~80℃除油液中,用蒸馏水冲洗;
(2)室温下,用7~8g/L硫酸浸蚀工件10~30s后,用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净;
(3)将镀铬溶液倒入控温装置(8)中的镀液槽(7)内,升温至30~70℃;并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽(7)中的阴极金属板(3)上通电镀铬,电流密度为10~80A/dm2,间隔5~60分钟进行周期性振荡,到达电镀时间后断电;其中,所述镀铬溶液配方为:铬酸酐(CrO3):300g/L,硫酸(H2SO4):2.5g/L,氟硅酸(H2SiF6)或氟硅酸钠(Na2SiF6)或者氟硅酸钾(K2SiF6):1.5g/L;
(4)将工件取出后,用30~70℃的流动热水清洗工件表面,至工件表面镀液成分清洗干净;
(5)将水洗后的工件在温度为30~100℃下烘干10~100分钟后,即可获得硬铬镀层。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的除油液配方为:磷酸三钠:40~60g/L,碳酸钠:35~40g/L,氢氧化钠:5~10g/L,OP乳化剂:2~3g/L,温度为70~80℃。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的工件为球形或椭圆形。
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