CN109972179B - 一种金属钼表面镀铬工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属钼表面镀铬工艺方法，前处理采用的电解除油改为化学除油，硫酸弱腐蚀工步前增加硫酸阳极腐蚀工艺。机加磨削加工镀铬层不掉块、连续完整，完全满足HB5041规定的外观、结合力质量要求。该工艺适用于钼及其合金镀铬，该类材料镀其他金属也可参照本工艺提供的前处理方法。

Description

一种金属钼表面镀铬工艺方法
技术领域
本发明涉及一种金属钼材料进行镀铬的表面处理工程技术，特别是一种金属钼表面镀铬前处理工艺方法。
背景技术
钼是一种过渡元素，极易改变其氧化状态，熔点很高，被称为难熔金属，热膨胀系数很低，热传导率较高，在航空领域应用越来越广泛。常温或不太高的温度下，钼在空气和水中是稳定的，但在受热情况下，颜色开始由白色转为暗灰色，并慢慢被氧化。金属钼及其合金材料，主要型号有真空熔炼RMo1，粉末冶金Mo1和Mo2等,例如，Mo1其化学成分(％)为AL：0.002，Fe：0.010，Mg：0.002，Ni：0.005，Si：0.010，C:0.010，N:0.002，O:0.1，其余Mo。从化学成分看基本为纯钼，为银白色。
现有技术中，在黑色金属表面镀铬，通常其主要工艺流程为：前处理(包括电解除油、硫酸化学弱腐蚀)―镀铬(包括阳极反拔、冲击电流镀、正常电流镀)―后处理(除氢)。镀铬后表面硬度＞750Hv，可显著提高材料表面耐磨性能，可以修复工件尺寸及提高表面防护性能。
一般黑色金属材料镀铬采用上述工艺方法均能得到满意的镀铬层。即镀铬后镀层外观、结合力(包括机加磨削加工后铬层不掉块)、硬度等，均能满足HB5041镀层质量要求。
在进行特殊黑色金属钼材料镀铬时，采用上述常规工艺，镀铬后，整个铬层表面呈现麻花状的表面，用手一抹镀层全部脱落，镀层与基体材料的结合力十分差，结合力明显不合格。
后来经过工艺改进，前处理采取吹砂，化学除油，增加预镀镍，镀铬时带电下槽直接镀铬，不进行阳极反拔和冲击镀，镀层基本避免面了上述问题。但由于镀铬槽液分散能力差，镀层不均匀，所有需耐磨用镀铬层国内外均采取机加磨削加工，从而保证工件最终尺寸要求。然而在后续在机加磨削时镀铬层掉块严重，机加磨削后因铬层掉块(仍然属于镀层结合力不合格，镀层与基体的结合力扛不住磨削加工力，磨削方法是检查镀铬层结合力是否合格的最严格的方法)致使工件合格率几乎为零。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种金属钼表面镀铬工艺方法。本发明具有机加磨削加工后镀铬层不掉块、连续完整，结合力满足HB5041质量检测要求的特点。
本发明的技术方案：一种金属钼表面镀铬工艺方法，包括如下步骤：
1)将工件进行化学除油，
2)工件再通过热水洗、冷水洗；
3)然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在10-30秒内连续；
4)硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为520～620g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间5-15S；
5)活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液中弱腐蚀2-6S，硫酸含量为90～160g/L，再冷水洗；
前述的金属钼表面镀铬工艺方法，还包括6)镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃。
前述的金属钼表面镀铬工艺方法，所述步骤4)中，硫酸含量为540～600g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间7-13S。
前述的金属钼表面镀铬工艺方法，所述步骤5)中，硫酸溶液弱腐蚀3-5S，硫酸含量为100～150g/L。
前述的金属钼表面镀铬工艺方法，所述步骤1)中，化学除油溶液配比为，NaOH:30-50g/L，Na2CO3·10H2O:20-30g/L，Na3PO4·12H2O:20-30g/L，Na2O·nSiO2:3-5g/L，总碱度:40-60g/L，温度：60-80℃，时间：10-30min。
本发明的有益效果：金属钼是一种过渡元素，容易改变其氧化状态。在常温下，在空气和水中是稳定的。但在受热状态下，颜色开始由白色变为灰色，并慢慢被氧化。而金属钼材要加工成我们所需要的工件，必须采取车加工、磨削加工等机械加工，从而保证工件的尺寸和粗糙度要求。而在机械加工过程中，必然产生大量的热能，致使工件表面严重氧化。正是由于金属钼过渡元素的特性，用常规镀铬工艺不能得到质量满意的镀层。经试验，采取镀铬前常规增加吹砂及预镀镍工序(中间镀层)从而增强镀层结合力的方法，镀铬后目视检查镀层尚好，但在对镀铬层进行磨削加工时，镀铬层会脱落。主要是增加的预镀镍层(中间镀层)扛不住机械加工磨削力，致使镀层脱落。发明人通过大量研究后发现，对于耐磨镀铬层是无法通过电镀中间镀层的工艺实现的。经过无数次失败，本人将重点放在研究这种特殊材料镀铬的前处理方法上。尽管前处理方法有化学腐蚀和电化学阳极腐蚀处理等方法，根据公开报道的的工艺方法，用单一的化学腐蚀方法无法去除工件表面的氧化膜。采用常规电化学阳极腐蚀方法，由于工件(阳极)表面析氧(电化学反应阳极有氧气产生)，而该材料的独特的物化特性(过渡元素，很容易改变氧化状态等)使得工件表面在阳极腐蚀的同时表面有一层蓝色氧化物附在工件表面上，这层附着物仍然会严重影响镀铬层的结合力，镀铬时镀层会起皮(目视检查镀铬层若起皮，是结合力不合格典型表现)；另一方面，按常规阳极腐蚀工艺参数，工件表面产生严重的腐蚀坑点(绝对不允许的)致使工件报废。本人通过分析该种材料的电极电位及其他物化特性，通过上百次工艺试验最终找到了适合该材料镀铬电化学腐蚀溶液及合理工艺参数(既可去除工件表面氧化物，不会有附着物附在工件上，又不会产生腐蚀)。据申请人了解，国内目前尚没有该种特殊材料的抗磨削镀铬工艺，也没有金属钼镀铬后满足HB5041规定质量要求(镀铬层结合力抗磨削检验)的相关报道。本发明的金属钼材料在硫酸弱腐蚀活化之前采用更高浓度的硫酸溶液进行阳极腐蚀，选用特定的硫酸浓度和特定的工艺参数，提高了金属钼材料与镀层的结合力，本发明工艺的产品机加磨削加工镀铬层不掉块、连续完整，完全满足HB5041规定的外观、结合力质量要求。该工艺适用于钼及其合金镀铬，该类材料镀其他金属也可参照本工艺提供的前处理方法。
为证明本发明的有效性，申请人采用本发明和现有技术镀铬后的产品，按HB5041规定磨削法检查镀铬层结合力，所得的对比结果如下表和附图：
HB5041规定磨削法检查镀铬层结合力表
Figure BDA0001901328260000041
备注：表中√表示采用，/表示未采用。
从上表可以看出，采用本发明技术镀铬，铬镀层磨削后结合力100％合格，而采用现有技术镀铬，铬镀层磨削后结合力合格率为0。
附图说明
附图1为采用本发明工艺的产品采用HB5041磨削法磨削后的效果图；
附图2为采用现有镀铬工艺的产品采用HB5041磨削法磨削后的效果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例1：一种金属钼表面镀铬工艺方法，包括如下步骤：
1)将工件进行化学除油，化学除油溶液配比采用现有工艺；
2)工件再通过热水洗、冷水洗；
3)然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在10-30秒内应连续，不能断开；
4)硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为520～620g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间5-15S；
5)活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液中弱腐蚀2-6S，硫酸含量为90～160g/L，再冷水洗；
6)镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃，电镀时间根据镀层厚度要求来确定，通常是1-8小时。镀铬溶液按现有技术进行配比。
实施例2：一种金属钼表面镀铬工艺方法，包括如下步骤：
1)将工件进行化学除油，化学除油溶液配比为，NaOH:30-50g/L，Na2CO3·10H2O:20-30g/L，Na3PO4·12H2O:20-30g/L，Na2O·nSiO2:3-5g/L，总碱度(相当于NaOH):40-60g/L，温度：60-80℃，时间：10-30min。
2)工件再通过热水洗、冷水洗；
3)然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在20秒内应连续；
4)硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为540～600g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间7-13S；
5)活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液弱腐蚀3-5S，硫酸含量为100～150g/L，再冷水洗；
6)镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃，时间2-4h。
实施例3：一种金属钼表面镀铬工艺方法，包括如下步骤：
1)将工件进行化学除油，化学除油溶液配比为，NaOH:40g/L，Na2CO3·10H2O:20-30g/L，Na3PO4·12H2O:25g/L，Na2O·nSiO2:4g/L，总碱度(相当于NaOH):50g/L，温度：70℃，时间：20min；
2)工件再通过热水洗、冷水洗；
3)然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在25秒内应连续；
4)硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为598g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间13S；
5)活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液弱腐蚀4S，硫酸含量为148g/L，再冷水洗；
6)镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃，时间3h。
实施例4：一种金属钼表面镀铬工艺方法，包括如下步骤：
1)将工件进行化学除油，化学除油溶液配比为，NaOH:40g/L，Na2CO3·10H2O:20-30g/L，Na3PO4·12H2O:25g/L，Na2O·nSiO2:4g/L，总碱度(相当于NaOH):50g/L，温度：70℃，时间：20min；
2)工件再通过热水洗、冷水洗；
3)然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在25秒内应连续；
4)硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为598g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间13S；
5)活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液弱腐蚀4S，硫酸含量为148g/L，再冷水洗；
6)镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃，时间5h。
实施例5：一种金属钼表面镀铬工艺方法，包括如下步骤：
1)将工件进行化学除油，化学除油溶液配比为，NaOH:40g/L，Na2CO3·10H2O:20-30g/L，Na3PO4·12H2O:25g/L，Na2O·nSiO2:4g/L，总碱度(相当于NaOH):50g/L，温度：70℃，时间：20min；
2)工件再通过热水洗、冷水洗；
3)然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在25秒内应连续；
4)硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为610g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间10S；
5)活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液弱腐蚀4S，硫酸含量为130g/L，再冷水洗；
6)镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃，时间4h。

Claims (5)

1.一种金属钼表面镀铬工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将工件进行化学除油，
2）工件再通过热水洗、冷水洗；
3）然后对工件进行水膜连续性检查：目视检查工件表面水膜在10-30秒内连续；
4）硫酸阳极腐蚀：将工件放入到硫酸溶液中，硫酸含量为520～620g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间5-15s；
5）活化：腐蚀后的工件冷水洗，然后放入硫酸溶液中弱腐蚀2-6s，硫酸含量为90～160g/L，再冷水洗。
2.根据权利要求1所述的金属钼表面镀铬工艺方法，其特征在于：还包括6）镀铬：将工件带电直接下镀铬槽镀铬，电流密度45±5A/dm2，温度55±2℃。
3.根据权利要求1所述的金属钼表面镀铬工艺方法，其特征在于：所述步骤4）中，硫酸含量为540～600g/L，工件挂在阳极，阴极为铅棒，通电进行腐蚀，电压：4.8±0.2V，腐蚀时间7-13s。
4.根据权利要求1所述的金属钼表面镀铬工艺方法，其特征在于：所述步骤5）中，硫酸溶液弱腐蚀3-5s，硫酸含量为100～150g/L。
5.根据权利要求1所述的金属钼表面镀铬工艺方法，其特征在于：所述步骤1）中，化学除油溶液配比为，NaOH:30-50g/L，Na2CO3•10H2O:20-30g/L，Na3PO4•12H2O:20-30g/L，Na2O•nSiO2:3-5g/L，总碱度:40-60g/L，温度：60-80℃，时间：10-30min。
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