CN109321902A - 一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法 - Google Patents

一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，它包括以下步骤：S1、除油工序：S2、活化工序：S3、浸镀工序：S4、阳极浸蚀工序：经浸镀后，将零件浸入温度为40~60℃的镀铬溶液A中，镀铬溶液A由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，预热3~5min后，用0.3~0.5A/dm2的阳极电流对零件进行阳极浸蚀2~5min；S5、镀铬工序工艺：经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2,保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。本发明的有益效果是：有效防止在镀铬槽液中零件表面再次氧化和Al元素溶解的问题；大幅提高镀层结合力。

Description

一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法
技术领域
本发明涉及在FGH97粉末冶金高温合金零件表面电镀铬的技术领域，特别是一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法。
背景技术
铬层具有硬度高、耐热性好、化学稳定性好、摩擦系数低等一系列优点，因此广泛用作防护装饰性镀层体系的外表层和功能镀层。如航空发动机、燃气轮机等精密装备，在一些精密零部件的装配过程中为保证产品的装配间隙和提高产品耐磨损性能的需要，常常需要对其进行电镀铬处理。
在航空发动机、燃气轮机等领域使用的一种高性能粉末冶金高温合金材料FGH97，该材料含有大量的Ni、W、Co、Mo、Al等合金元素，其中W、Al元素含量大于10%，W是氢过电位较高的金属其表面镀层金属难以沉积；Al是两性金属，这使得FGH97材料电镀铬十分困难。按现有技术进行镀铬，在FGH97粉末冶金高温合金材料制作的零件进行镀铬过程中及零件使用过程中，常发生镀层结合力差、镀层起皮、脱落等问题。特别是采用FGH97粉末冶金高温合金材料制作的某航空发动机零件转速高达10000r/min，工况十分恶劣，对镀层结合力要求很高，按现有技术获得的镀铬层在使用过程中经常发生镀铬层脱落的现象。
现有FGH97粉末冶金高温合金零件的电镀工艺为：先采用硫酸或硫酸+盐酸进行活化，活化后直接进行电镀铬处理，以实现对零件的电镀。然而，这种电镀工艺存在以下缺陷：（1）。采用硫酸或硫酸+盐酸进行活化，由于FGH97粉末冶金高温合金含有大量的Ni、W、Co、Mo、Al等合金元素，其中W化学稳定性极高，在常规活化溶液中不会发生化学反应，采用现有技术硫酸或硫酸+盐酸进行活化，零件表面除W以外的其它元素都发生化学反应局部溶解，而W元素不溶解，造成零件表面W元素含量大幅升高，由于W是氢过电位较高，因此更难以获得结合力良好的镀层。而本发明采用硫酸+氢氟酸进行活化，可有效解决零件表面W不发生化学反应，造成零件表面W元素含量大幅升高从而难以获得结合力良好的镀层的问题。（2）在进行电镀铬处理，由于镀铬槽液含有铬酐和硫酸具有强氧化性和强酸性，一方面在强氧化性的条件下，使FGH97粉末冶金高温合金零件表面的Ni、Co、Mo等元素重新氧化，生成一层致密的氧化膜，从而难以获得结合力良好的镀层；另一方面在强酸性条件下使FGH97粉末冶金高温合金零件表面的Al元素溶解，在零件表面一层细小的腐蚀产物，从而降低了镀层的结合力。
发明内容
本发明的目的在于有效防止在镀铬槽液中零件表面再次氧化和Al元素溶解的问题；大幅提高镀层结合力的粉末冶金高温合金电镀铬的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，它包括以下步骤：
S1、除油工序：
采用有机溶济对FGH97粉末冶金高温合金零件进行除油，直到将零件表面上附着的油污除掉为止；
S2、活化工序：
经除油后，在室温条件下将零件浸入到活化溶液中，活化溶液由硫酸20 ~40g/L和氢氟酸30 ~50g/L组成，浸入为2~8min后将零件打捞起；
S3、浸镀工序：
经活化后，将零件浸入到温度为70~90℃浸镀溶液中，浸镀溶液由六水氯化镍20~25g/L、醋酸钠10~15g/L、次亚磷酸钠15~20g/L、甘氨酸15~25g/L以及硫化铅0.02~0.05g/L组成，浸入为5~15min后将零件打捞起；
S4、阳极浸蚀工序：
经浸镀后，将零件浸入温度为40~60℃的镀铬溶液A中，镀铬溶液A由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，预热3~5min后，用0.3~0.5A/dm2的阳极电流对零件进行阳极浸蚀2~5min；
S5、镀铬工序工艺：
经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2 , 保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。
在步骤S2的活化工序前，采用干式吹砂法或湿式吹砂法，用压力为0.2~0.3MPa、目数为80~120目的金钢砂对零件进行喷砂处理，以吹除零件表面氧化层。
本发明具有以下优点：本发明通过先浸镀、阳极浸蚀、然后再电镀的方法，对FGH97粉末冶金高温合金零件进行浸镀后，可有效防止在镀铬槽液中零件表面再次氧化和Al元素溶解的问题，从而大幅提高了镀层的结合力。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例一：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，它包括以下步骤：
S1、除油工序：
采用有机溶济对FGH97粉末冶金高温合金零件进行除油，直到将零件表面上附着的油污除掉为止；
S2、活化工序：
经除油后，在室温条件下将零件浸入到活化溶液中，活化溶液由硫酸20~40g/L和氢氟酸30 ~50g/L组成，浸入为2~8min后将零件打捞起；
S3、浸镀工序：
经活化后，将零件浸入到温度为70~90℃浸镀溶液中，浸镀溶液由六水氯化镍20~25g/L、醋酸钠10~15g/L、次亚磷酸钠15~20g/L、甘氨酸15~25g/L以及硫化铅0.02~0.05g/L组成，浸入为5~15min后将零件打捞起；
S4、阳极浸蚀工序：
经浸镀后，将零件浸入温度为40~60℃的镀铬溶液A中，镀铬溶液A由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，预热3~5min后，用0.3~0.5A/dm2的阳极电流对零件进行阳极浸蚀2~5min；
S5、镀铬工序工艺：
经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2 , 保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。
电镀层的强度检测：电镀后采用GB5270中2.5条规定的锉刀法检查镀层结合力，结果为结合力合格，经装机在10000r/min的转速下运转后检查，镀铬层无脱落现象。
实施例二：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，本实施例与实施例一的区别在于：在活化工序前，采用干式吹砂法或湿式吹砂法，用压力为0.2~0.3MPa、目数为80~120目的金钢砂对零件进行喷砂处理，以吹除零件表面氧化层。
电镀层的强度检测：电镀后采用GB5270中2.5条规定的锉刀法检查镀层结合力，结果为结合力合格，经装机在10000r/min的转速下运转后检查，镀铬层无脱落现象。
实施例三：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，本实施例与实施例一的区别在于：去除浸镀工序，然后对FGH97粉末冶金高温合金零件依次进行除油工序、活化工序、阳极浸蚀和镀铬工序处理。经过处理后发现零件表面有很多腐蚀坑，这主要是因为在没有浸镀层的情况下进行阳极浸蚀，使零件表面Ni、Co、Mo、Al等元素在化学的作用下发生了局部溶解。
实施例四：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，它包括以下步骤：
S1、除油工序：
采用有机溶济对FGH97粉末冶金高温合金零件进行除油，直到将零件表面上附着的油污除掉为止；
S2、活化工序：
经除油后，在室温条件下将零件浸入到活化溶液中，活化溶液为硫酸50~100g/L，浸入为2~8min后将零件打捞起；
S3、阳极浸蚀工序：
经浸镀后，将零件浸入温度为40~60℃的镀铬溶液A中，镀铬溶液A由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，预热3~5min后，用0.3~0.5A/dm2的阳极电流对零件进行阳极浸蚀2~5min；
S4、镀铬工序工艺：
经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2 , 保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。
电镀层的强度检测：电镀后采用GB5270中2.5条规定的锉刀法检查镀层结合力，结果为结合力不合格。
实施例五：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，它包括以下步骤：
S1、除油工序：
采用有机溶济对FGH97粉末冶金高温合金零件进行除油，直到将零件表面上附着的油污除掉为止；
S2、活化工序：
经除油后，在室温条件下将零件浸入到活化溶液中，活化溶液由硫酸50~100g/L和盐酸50~100g/L组成，浸入为2~8min后将零件打捞起；
S3、镀铬工序工艺：
经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2 , 保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。
电镀层的强度检测：电镀后采用GB5270中2.5条规定的锉刀法检查镀层结合力，结果为结合力不合格。
实施例六：一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，它包括以下步骤：
S1、除油工序：
采用有机溶济对FGH97粉末冶金高温合金零件进行除油，直到将零件表面上附着的油污除掉为止；
S2、活化工序：
经除油后，在室温条件下将零件浸入到活化溶液中，活化溶液由硫酸20~40g/L，氢氟酸30~50g/L组成，浸入为2~8min后将零件打捞起；
S3、镀铬工序工艺：
经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2 , 保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。
电镀层的强度检测：电镀后采用GB5270中2.5条规定的锉刀法检查镀层结合力，结果为结合力合格，经装机在10000r/min的转速下运转后检查，发现存在镀铬层局部脱落现象。
由此可知通过实施例一和实施例二的方法处理零件后，得到的电镀层的结合能力明显优于通过实施例二~实施例六处理后的电镀层。由此可知，通过先浸镀、阳极浸蚀、然后再电镀的方法，对FGH97粉末冶金高温合金零件进行浸镀后，可有效防止在镀铬槽液中零件表面再次氧化和Al元素溶解的问题，从而大幅提高了镀层的结合力。

Claims (2)

1.一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、除油工序：
采用有机溶济对FGH97粉末冶金高温合金零件进行除油，直到将零件表面上附着的油污除掉为止；
S2、活化工序：
经除油后，在室温条件下将零件浸入到活化溶液中，活化溶液由硫酸20 ~40g/L和氢氟酸30 ~50g/L组成，浸入为2~8min后将零件打捞起；
S3、浸镀工序：
经活化后，将零件浸入到温度为70~90℃浸镀溶液中，浸镀溶液由六水氯化镍20~25g/L、醋酸钠10~15g/L、次亚磷酸钠15~20g/L、甘氨酸15~25g/L以及硫化铅0.02~0.05g/L组成，浸入为5~15min后将零件打捞起；
S4、阳极浸蚀工序：
经浸镀后，将零件浸入温度为40~60℃的镀铬溶液A中，镀铬溶液A由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，预热3~5min后，用0.3~0.5A/dm2的阳极电流对零件进行阳极浸蚀2~5min；
S5、镀铬工序工艺：
经阳极浸蚀后，将零件浸入温度为40~60℃镀铬溶液B中，镀铬溶液B由铬酐200~250g/L和浓硫酸2~2.5g/L组成，随后用10~15A/dm2的阴极电流对零件进行阴极活化2~5min，然后在3~5min内将阴极电流升到80~90A/dm2 , 保持30~60s后将阴极电流的大小降到45~55A/dm2，电镀至所需镀层厚度为止。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高温合金电镀铬的方法，其特征在于：在步骤S2的活化工序前，采用干式吹砂法或湿式吹砂法，用压力为0.2~0.3MPa、目数为80~120目的金钢砂对零件进行喷砂处理，以吹除零件表面氧化层。
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