CN107815710A - 一种提高镀铬层结合力的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高镀铬层结合力的工艺方法，依次包括以下步骤：高能喷丸、基体抛光、除油、水洗、弱酸活化、水洗、镀铬、热处理、镀层抛光。本发明所制的涂层具有无裂纹、无气孔和致密平整等优点，并且镀层和基体间的结合好，大大提高了镀铬产品的质量，保证了产品的长寿命使用。

Description

一种提高镀铬层结合力的工艺方法
技术领域
本发明属于电镀加工技术领域，涉及一种增强金属材料表面铬层结合力的镀铬工艺方法。
技术背景
铬是一种具有美丽的略带浅蓝色的银白色金属，金属铬在空气中极易钝化，表面形成一层极薄的惰性氧化膜，是一种防腐性能很好的金属材料，并且镀铬层具有较高的硬度及较好的耐高温性能，在工业中获得广泛应用。
但是在一些耐中高温金属材料中，普遍含有一定量的Cr元素，较高含量的Cr元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成各种复杂的氧化膜，并在施镀过程中影响镀层与基体的结合力，严重时甚至使电沉积过程不能顺利进行，普通的镀铬工艺所制备的镀层经常出现起皮、鼓泡等现象，严重影响产品质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种增强含铬钢镀层结合力的镀铬工艺方法，提高镀铬产品的质量，保证产品的长寿命。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种提高镀铬层结合力的工艺方法，依次包括以下步骤：高能喷丸、基体抛光、除油、水洗、弱酸活化、水洗、镀铬、热处理、镀层抛光。
所述高能喷丸步骤是对施镀表面进行高能喷丸处理，喷丸压力0.5～1MPa，弹丸直径0.2～0.5mm，时间3～10分钟。
所述基体抛光步骤是对施镀表面采用电抛光或化学抛光处理，使表面粗糙度达Ra0.4。
所述除油步骤是对镀件表面除油，采用化学清洗除油，化学清洗剂为：50～100g/L的NaOH，25～50g/L的Na3PO4，10～30g/L的Na2SiO3，清洗温度70～90℃，时间10～20min。
所述弱酸活化步骤所采用的活化液为：5～10g/L H3PO4，5～10g/L H2SiF6，20～50g/L(NH4)2SO4。
所述镀铬步骤采用的镀铬溶液的组成为：1～2g/L H2SO4，150～200g/L CrO3，5～15g/L CeF4，2～8g/L SmF3，2～10g/L Cr2O3，温度为40～60℃，电流密度为40～60A/dm2，施镀时间3～6h。
所述热处理步骤采用的温度为500～700℃，时间4～6h。
所述镀层抛光步骤采用电抛光或机械抛光，使表面粗糙度达Ra0.4。
采用的工艺包括如下步骤：高压喷丸-基体抛光-除油-水洗-弱酸活化-水洗-镀铬-热处理-镀层抛光。
先对施镀表面高压喷丸，喷丸压力0.5～1MPa，弹丸直径0.2～0.5mm，时间3～10分钟，有效去除金属表面的氧化皮、钝化层等，更为有利的是该工序可以使表面微观强烈塑性变形组织细化，从而有助于细化后续镀层组织，减少镀层内应力，增加镀层的结合力。施镀面采用电抛光或化学抛光处理，使表面粗糙度达到Ra0.4以上，然后镀件表面采用化学清洗除油，防止在镀铬时因油污而导致的处铬层无法沉积或覆盖不完整现象的产生。除油所用化学清洗剂基本配方为：NaOH 50～100g/l，Na3PO4 25～50g/l，Na2SiO3 10～30g/l，清洗温度70～90℃，时间10～20min。采用去离子水水洗后进行镀铬前弱酸活化处理，所用活化液为：5～10g/L H3PO4，5～10g/L H2SiF6，20～50g/L(NH4)2SO4。该活化剂对基体的腐蚀性较小，可以除掉残渣类物质，表面经过活化处理后有利于镀层与基体的结合。活化处理后再次经去离子水水洗后施镀，镀铬溶液的组成为：H2SO4 1～2g/L，CrO3 150-200g/L，CeF4 5～15g/L，SmF3 2～8g/L，Cr2O3 2～10g/L，施镀温度为40～60℃，电流密度为40～60A/dm2，施镀时间3～6h。施镀完成后工件放于热处理炉中进行热处理，温度为400-600℃，时间4～6h。热处理可以使镀层内部氢互扩散消除，同时使得基体和涂层间产生元素相互扩散，增加涂层和基体间的结合力。热处理后镀层采用电抛光或机械抛光使表面粗糙度达到Ra0.4。
本发明所制的涂层具有无裂纹、无气孔和致密平整等优点，并且镀层和基体间的结合好，大大提高了镀铬产品的质量，保证了产品的长寿命使用。
附图说明
图1是实施例所制得镀层的截面金相图。
图2是实施例涂层热处理前截面能谱图。
图3是实施例涂层热处理后截面能谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
本以20CrMo钢为基体材料。具体的镀层制备流程如下：
1)对施镀表面高压喷丸，喷丸压力0.5MPa，弹丸直径0.2mm，时间10min。
2)对施镀面进行化学抛光，使表面粗糙度达到Ra0.4以上。
3)采用化学清洗除油，清洗剂：NaOH 80g/L，Na3PO4 30g/L，Na2SiO310g/L，清洗温度85℃，时间10min。
4)用去离子水冲洗。
5)弱酸活化，活化液：5～10g/L H3PO4，5-10g/L H2SiF6，20～50g/L(NH4)2SO4，浸泡时间5min。
6)用去离子水冲洗。
7)镀铬，镀液的组成为：H2SO4 1～2g/L，CrO3 150～200g/L，CeF4 5～15g/L，SmF3 2～8g/L，Cr2O3 2～10g/L，施镀温度40～60℃，电流密度40～60A/dm2，施镀时间3～6h。
8)镀后热处理：将制备好的工件放入马弗炉中进行热处理，加热温度为500～600℃，保温时间为1h～3h。
9)对施镀面进行机械抛光，使表面粗糙度达到Ra0.4以上。
图1为本发明工艺下所得镀层横截面，图2为镀层热处理前的截面能谱图，3为镀层热处理后的截面能谱图。通过比较可以发现，本工艺所制备的镀层平整、致密，热处理后镀层和基体间元素相互扩散，镀层与基体的结合良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于依次包括以下步骤：高能喷丸、基体抛光、除油、水洗、弱酸活化、水洗、镀铬、热处理、镀层抛光。
2.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述高能喷丸步骤是对施镀表面进行高能喷丸处理，喷丸压力0.5～1MPa，弹丸直径0.2～0.5mm，时间3～10分钟。
3.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述基体抛光步骤是对施镀表面采用电抛光或化学抛光处理，使表面粗糙度达Ra0.4。
4.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述除油步骤是对镀件表面除油，采用化学清洗除油，化学清洗剂为：50～100g/L的NaOH，25～50g/L的Na3PO4，10～30g/L的Na2SiO3，清洗温度70～90℃，时间10～20min。
5.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述弱酸活化步骤所采用的活化液为：5～10g/L H3PO4，5～10g/L H2SiF6，20～50g/L(NH4)2SO4。
6.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述镀铬步骤采用的镀铬溶液的组成为：1～2g/L H2SO4，150～200g/L CrO3，5～15g/L CeF4，2～8g/L SmF3，2～10g/L Cr2O3，温度为40～60℃，电流密度为40～60A/dm2，施镀时间3～6h。
7.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述热处理步骤采用的温度为500～700℃，时间4～6h。
8.根据权利要求1所述的提高镀铬层结合力的工艺方法，其特征在于：所述镀层抛光步骤采用电抛光或机械抛光，使表面粗糙度达Ra0.4。
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