CN110724980B - 一种不锈钢螺栓局部镀铬方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法，属于螺栓表面处理技术领域，其中，包括步骤为干燥、去应力、挂装、电解除油、活化镀铬，在使用套件A、套件B、套件C完成上述方法电镀5～7小时后，使得螺栓的表面形成120～150um的铬镀层，镀层层厚差值小于3um，解决了目前电镀方法镀层厚度差值为10～30um导致螺栓受力不均衡的问题，提高了螺栓的强度，由于套件A、套件B、套件C是可以循环使用的，解决了目前使用胶带成本高、不环保的问题。

Description

一种不锈钢螺栓局部镀铬方法
技术领域
本发明属于螺栓表面处理技术领域，涉及一种不锈钢螺栓局部镀铬方法、工装组件。
背景技术
在船舶、航空航天、重型机械装备等领域中，为了使得不锈钢螺栓在体积不变的情况下满足连接部件的强度以及耐磨性，需要在不锈钢螺栓体上的某些局部做镀铬进行强化处理，其镀铬层的厚度在120~150um，使得不锈钢螺栓本身的强度、硬度得到强化，同时金属铬在空气钝化后所获得贵金属的性质，也避免了不锈钢螺栓体表面出现氧化现象。
目前在对不锈钢螺栓进行镀铬时，采用胶带缠绕包裹在不需要镀铬的不锈钢螺栓局部上，在对不锈钢螺栓完成镀铬后又需要对胶带进行拆卸，完成的过程不仅费时费力，拆卸下的胶带量大并且不能再次使用，提高了生产成本并且不环保，同时在现有的镀铬工艺下，不锈钢螺栓上螺纹的尖端菱角裸露，发生电流尖端效应，不锈钢螺栓的栓体上靠近螺纹端杆的镀层厚度厚于另一端10~30 um，导致镀铬完成后的不锈钢螺栓整体在受力时不均衡，严重影响不锈钢螺栓本身的强度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其中，包括如下步骤：
干燥：将螺栓表面清净吹干，而后到温装至50~100℃烘箱中干燥5~10分钟；
挂装：首先，螺栓栓体紧密套装套件B；其次，螺栓头部套装套件C，套件C与套件B密闭接触；再次，螺栓的螺纹段、螺纹段与栓体交界段套装套件A；最后，将螺栓放置镀铬槽的架板，两个螺栓间的外部间距为≥7cm；
镀铬：首先，向镀铬槽倒入镀液完全浸没螺栓，加热至55~60℃，保温1~3分钟；其次，阳极和阴极施加反向电流10~20A/dm2处理30s~90s；最后，在阳极和阴极施加正向阶梯电流处理，电流密度为30~60A/dm2，每个阶梯电流电镀时间60s±10s。
在使用套件A、套件B、套件C完成电镀方法在电镀时间5~7小时后，使得螺栓的表面形成120~150um的铬镀层，镀层层厚差值小于3um，解决了目前电镀方法镀层厚度差值为10~30 um导致螺栓受力不均衡的问题。
所述镀液采用铬酸酐150~250g，硫酸2.0~3.0g，三价铬2~5g，其余为离子水，总量为1L常温下均匀混合制成。
在所述干燥后还包括去应力，去应力：到温装炉，在200~210℃的炉内保温2-4h，炉冷或空冷至常温，在不改变螺栓的组织状态，保证螺栓本来强度的条件下，消除由于机械加工产生的内应力，提高镀铬层与螺栓表面的结合力，增加螺栓强度。
所述挂装后还进行电解除油，电解除油：氢氧化钠60g、碳酸钠 30g、磷酸三钠10g、其余为离子水，总量为1L常温下均匀混合制成电解液；电解液加热至80℃放入螺栓，螺栓为阴极，铅-锡合金为阳极，施加电流密度10mA/cm2，电解除油40s，而后水洗洁净，保证螺栓在上述步骤完成后表面的油渍全部脱落，保证镀铬中的铬离子能够还原镀于螺栓的表面，提高结合力。
所述电解除油后还进行活化，活化：螺栓4浸没于硫酸浓度20~50ml/L内10~30秒；进一步清除螺栓表面氧化层及杂质，提高表面活性，增加离子铬与螺栓待镀层的结合力，而后水洗洁净。。
所述套件C与套件B螺纹旋合，便于套件C、套件B从螺栓上进行拆装，提高套件C和套件B的可利用率。
所述两个螺栓间的外部间距为7~10cm，使得保证镀铬槽的利用率最高的前提下，避免两个螺栓间出现电镀电场相互屏蔽的情况发生。
所述套件A、套件B、套件C采用聚四氟乙烯制成，避免镀液带入新的杂质。
本发明相对于现有技术的有益效果为：在使用套件A、套件B、套件C完成上述方法电镀5~7小时后，避免了目前使用胶带出现磨损的情况，使得螺栓的表面形成120~150um的铬镀层，镀层层厚差值小于3um，解决了目前电镀方法镀层厚度差值为10~30 um导致螺栓受力不均衡的问题，提高了螺栓的强度；由于套件A、套件B、套件C是可以循环使用的，解决了目前使用胶带成本高、不环保的问题。
附图说明
图1是本发明螺栓与套件A、套件B、套件C套装的结构示意图；
图2是本发明套装套件A、套件B、套件C后螺栓安装于镀铬槽内的示意图。
图中标识：1-套件；2-套件B；3-套件C；4-螺栓；5-镀铬槽；6-架板。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
参见图1、图2所示。
实施例1
本发明的一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其中，包括如下步骤。
干燥：将螺栓4表面的油渍、锈层等杂质清净吹干，而后放置于以加热至50℃烘箱中干燥10分钟，保证螺栓4表层微小间隙内的水分完全去除，使得螺栓4表层完全处于干燥和洁净的状态，避免螺栓4再次氧化，后取出进行去应力。
去应力：到温装炉，在200℃的炉内保温4h，炉冷或空冷至常温，在不改变螺栓4的组织状态，保证螺栓4本来强度的条件下，消除由于机械加工产生的内应力，提高镀铬层与螺栓表面的结合力，增加螺栓强度。
挂装：螺栓4头部栓体端面体上紧密安装套件B2， 螺栓4头部外侧面紧贴安装套件C3，套件C3与套件B2密闭接触，为便于拆装，套件C3与套件B2螺纹旋合密闭连接，使得螺栓4头部位于套件C3与套件B2之间的密闭空间内，套件A1紧密安装于螺栓4的螺纹段、螺纹段与栓体交界段，套件A1、套件B2、套件C3采用聚四氟乙烯制成，由于螺栓4镀铬时的镀液温度为60℃，镀液中含有酸、碱等液体，聚四氟乙烯是一种抗酸、抗碱、不溶于任何溶剂的材料，保证了螺栓4放置于铬酸酐、硫酸不产生杂质影响螺栓4镀铬，同时，解决了螺栓4螺纹段与栓体交界段、头部上发生电流尖端效应的问题；
上述制成套件1、套件B2、套件C3材料也可以为采用耐75℃以上抗硫酸抗碱不溶于任何溶剂的材料制成；
将套装好的螺栓4分层放置镀铬槽5的架板6，两个螺栓4间的外部间距为10cm，平衡产品质量和生产效率。两个螺栓4的外部间距小于7cm时，螺栓4之间的还原电场会相互屏蔽，导致螺栓4上产生镀层厚薄不均 ，两个螺栓4的外部间距大于10cm时，每一镀铬槽5镀铬的螺栓4效率低，镀铬槽5空间不能得到有效利用。
电解除油：氢氧化钠60g，碳酸钠 30g，磷酸三钠10 g和余量的去离子水，总量为1L常温下混合制成。除去离子水外，将其它各组分按配方比例分别溶于去离子水中，混合制得水溶液，装入镀铬槽5中待用，将螺栓4工件为阴极，铅-锡合金为阳极，放入温度80℃的电解液中，施加电流密度10mA/cm2，电解除油40s，而后水洗洁净。保证螺栓4在上述步骤完成后表面的油渍全部脱落，保证镀铬中的铬离子能够还原镀于螺栓4的表面，提高结合力。
活化：用硫酸H2 SO4溶液活化10秒，硫酸浓度50ml/L，完全浸没螺栓4，进一步清除螺栓4表面氧化层及杂质，提高表面活性，增加离子铬与螺栓4待镀层的结合力，而后水洗洁净。
镀铬：首先，向镀铬槽5倒入镀液，使得镀液完全浸没螺栓4，镀液按比为铬酸酐150g，硫酸3.0g，三价铬5g，其余为去离子水，总量1L的比例常温下混合制成；在电镀前铬槽5内加热至55℃，恒温预热3分钟，使得螺栓4整体温度达到均匀，避免直接电镀螺栓4时由于局部受热膨胀镀铬后避免引起暴皮的情况发生，提高铬与螺栓4形成镀层的结合力；
其次，以铅-锡合金为阳极，以螺栓4为阴极，电压3.5V±2V，在阳极和阴极施加反向电流10A/dm2处理90s；
再次，在阳极和阴极施加正向阶梯电流处理，电流密度为30A/dm2，每个阶梯电流电镀时间60s±10s，电镀时间7小时停止；
最后，将螺栓4从镀铬槽5取出，进行拆卸、水洗、吹干、除氢即可。经检测，螺栓4上的镀铬层到达136um，螺栓4上镀层差小于3um，94%的镀层差在2.2um，外部光泽，镀层无气泡，产品强度、表面硬度满足要求。
实施例2
本发明的一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其中，包括如下步骤。
干燥：将螺栓4表面的油渍、锈层等杂质清净吹干，而后放置于以加热至75℃烘箱中干燥8分钟，保证螺栓4表层微小间隙内的水分完全去除，使得螺栓4表层完全处于干燥和洁净的状态，避免螺栓4再次氧化，后取出进行去应力。
去应力：到温装炉，在206℃的炉内保温3.5h，炉冷或空冷至常温，在不改变螺栓4的组织状态，保证螺栓4本来强度的条件下，消除由于机械加工产生的内应力，提高镀铬层与螺栓表面的结合力，增加螺栓强度。
挂装：螺栓4头部栓体端面体上紧密安装套件B2， 螺栓4头部外侧面紧贴安装套件C3，套件C3与套件B2密闭接触，为便于拆装，套件C3与套件B2螺纹旋合密闭连接，使得螺栓4头部位于套件C3与套件B2之间的密闭空间内，套件A1紧密安装于螺栓4的螺纹段、螺纹段与栓体交界段，套件A1、套件B2、套件C3采用聚四氟乙烯制成，由于螺栓4镀铬时的镀液温度为57℃，镀液中含有酸、碱等液体，聚四氟乙烯是一种抗酸、抗碱、不溶于任何溶剂的材料，保证了螺栓4放置于铬酸酐、硫酸不产生杂质影响螺栓4镀铬，同时，解决了螺栓4螺纹段与栓体交界段、头部上发生电流尖端效应的问题；
上述制成套件1、套件B2、套件C3材料也可以为采用耐75℃以上抗硫酸抗碱不溶于任何溶剂的材料制成；
将套装好的螺栓4分层放置镀铬槽5的架板6，两个螺栓4间的外部间距为8cm，平衡产品质量和生产效率。两个螺栓4的外部间距小于7cm时，螺栓4之间的还原电场会相互屏蔽，导致螺栓4上产生镀层厚薄不均 ，两个螺栓4的外部间距大于10cm时，每一镀铬槽5镀铬的螺栓4效率低，镀铬槽5空间不能得到有效利用。
电解除油：氢氧化钠60g，碳酸钠 30g，磷酸三钠10 g和余量的去离子水，总量为1L常温下混合制成。除去离子水外，将其它各组分按配方比例分别溶于去离子水中，混合制得水溶液，装入镀铬槽5中待用，将螺栓4工件为阴极，铅-锡合金为阳极，放入温度80℃的电解液中，施加电流密度10mA/cm2，电解除油40s，而后水洗洁净。保证螺栓4在上述步骤完成后表面的油渍全部脱落，保证镀铬中的铬离子能够还原镀于螺栓4的表面，提高结合力。
活化：用硫酸H2 SO4溶液活化25秒，硫酸浓度40ml/L，完全浸没螺栓4，进一步清除螺栓4表面氧化层及杂质，提高表面活性，增加离子铬与螺栓4待镀层的结合力，而后水洗洁净。
镀铬：首先，向镀铬槽5倒入镀液，使得镀液完全浸没螺栓4，镀液按比为铬酸酐180g，硫酸2.8g，三价铬3.5g，其余为去离子水，总量1L的比例常温下混合制成；在电镀前铬槽5内加热至59℃，恒温预热2分钟，使得螺栓4整体温度达到均匀，避免直接电镀螺栓4时由于局部受热膨胀镀铬后避免引起暴皮的情况发生，提高铬与螺栓4形成镀层的结合力；
其次，以铅-锡合金为阳极，以螺栓4为阴极，电压3.5V±2V，在阳极和阴极施加反向电流16A/dm2处理65s；
再次，在阳极和阴极施加正向阶梯电流处理，电流密度为55A/dm2，每个阶梯电流电镀时间60s±10s，电镀时间6小时停止；
最后，将螺栓4从镀铬槽5取出，进行拆卸、水洗、吹干、除氢即可。经检测，螺栓4上的镀铬层到达120um，螺栓4上镀层差小于3um，92%的镀层差在1.8um，外部光泽，镀层无气泡，产品强度、表面硬度满足要求。
实施例3
本发明的一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其中，包括如下步骤。
干燥：将螺栓4表面的油渍、锈层等杂质清净吹干，而后放置于以加热至100℃烘箱中干燥5分钟，保证螺栓4表层微小间隙内的水分完全去除，使得螺栓4表层完全处于干燥和洁净的状态，避免螺栓4再次氧化，后取出进行去应力。
去应力：到温装炉，在210℃的炉内保温2h，炉冷或空冷至常温，在不改变螺栓4的组织状态，保证螺栓4本来强度的条件下，消除由于机械加工产生的内应力，提高镀铬层与螺栓表面的结合力，增加螺栓强度。
挂装：螺栓4头部栓体端面体上紧密安装套件B2， 螺栓4头部外侧面紧贴安装套件C3，套件C3与套件B2密闭接触，为便于拆装，套件C3与套件B2螺纹旋合密闭连接，使得螺栓4头部位于套件C3与套件B2之间的密闭空间内，套件A1紧密安装于螺栓4的螺纹段、螺纹段与栓体交界段，套件A1、套件B2、套件C3采用聚四氟乙烯制成，由于螺栓4镀铬时的镀液温度为55℃，镀液中含有酸、碱等液体，聚四氟乙烯是一种抗酸、抗碱、不溶于任何溶剂的材料，保证了螺栓4放置于铬酸酐、硫酸不产生杂质影响螺栓4镀铬，同时，解决了螺栓4螺纹段与栓体交界段、头部上发生电流尖端效应的问题；
上述制成套件1、套件B2、套件C3材料也可以为采用耐75℃以上抗硫酸抗碱不溶于任何溶剂的材料制成；
将套装好的螺栓4分层放置镀铬槽5的架板6，两个螺栓4间的外部间距为7cm，平衡产品质量和生产效率。两个螺栓4的外部间距小于7cm时，螺栓4之间的还原电场会相互屏蔽，导致螺栓4上产生镀层厚薄不均 ，两个螺栓4的外部间距大于10cm时，每一镀铬槽5镀铬的螺栓4效率低，镀铬槽5空间不能得到有效利用。
电解除油：氢氧化钠60g，碳酸钠 30g，磷酸三钠10 g和余量的去离子水，总量为1L常温下混合制成。除去离子水外，将其它各组分按配方比例分别溶于去离子水中，混合制得水溶液，装入镀铬槽5中待用，将螺栓4工件为阴极，铅-锡合金为阳极，放入温度80℃的电解液中，施加电流密度10mA/cm2，电解除油40s，而后水洗洁净。保证螺栓4在上述步骤完成后表面的油渍全部脱落，保证镀铬中的铬离子能够还原镀于螺栓4的表面，提高结合力。
活化：用硫酸H2 SO4溶液活化30秒，硫酸浓度20ml/L，完全浸没螺栓4，进一步清除螺栓4表面氧化层及杂质，提高表面活性，增加离子铬与螺栓4待镀层的结合力，而后水洗洁净。
镀铬：首先，向镀铬槽5倒入镀液，使得镀液完全浸没螺栓4，镀液按比为铬酸酐250g，硫酸2.0g，三价铬2g，其余为去离子水，总量1L的比例常温下混合制成；在电镀前铬槽5内加热至60℃，恒温预热1分钟，使得螺栓4整体温度达到均匀，避免直接电镀螺栓4时由于局部受热膨胀镀铬后避免引起暴皮的情况发生，提高铬与螺栓4形成镀层的结合力；
其次，以铅-锡合金为阳极，以螺栓4为阴极，电压3.5V±2V，在阳极和阴极施加反向电流20A/dm2处理30s；
再次，在阳极和阴极施加正向阶梯电流处理，电流密度为60A/dm2，每个阶梯电流电镀时间60s±10s，电镀时间5小时停止；
最后，将螺栓4从镀铬槽5取出，进行拆卸、水洗、吹干、除氢即可。经检测，螺栓4上的镀铬层到达136um，螺栓4上镀层差小于3um，86%的镀层差在2.4um，外部光泽，镀层无气泡，产品强度、表面硬度满足要求。

Claims (8)

1.一种不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，包括如下步骤：
干燥：将螺栓（4）表面清净吹干，而后到温装至50~100℃烘箱中干燥5~10分钟；
挂装：首先，螺栓（4）栓体紧密套装套件B（2）；其次，螺栓（4）头部套装套件C（3），套件C（3）与套件B（2）密闭接触；再次，螺栓（4）的螺纹段、螺纹段与栓体交界段套装套件A（1）；最后，将螺栓（4）放置镀铬槽（5）的架板（6），两个螺栓（4）间的外部间距为≥7cm；
镀铬：首先，向镀铬槽（5）倒入镀液完全浸没螺栓（4），加热至55~60℃，保温1~3分钟；其次，阳极和阴极施加反向电流10~20A/dm2处理30s~90s；最后，在阳极和阴极施加正向阶梯电流处理，电流密度为30~60A/dm2，每个阶梯电流电镀时间60s±10s。
2.如权利要求1所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，所述镀液采用铬酸酐150~250g，硫酸2.0~3.0g，三价铬2~5g，其余为离子水，总量为1L均匀混合制成。
3.如权利要求1所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，在所述干燥后还包括去应力，去应力：到温装炉，在200~210℃的炉内保温2-4h，炉冷或空冷至常温。
4.如权利要求1所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，所述挂装后还进行电解除油，电解除油：氢氧化钠60g、碳酸钠 30g、磷酸三钠10g、其余为离子水，总量为1L均匀混合制成电解液；电解液加热至80℃放入螺栓（4），螺栓（4）为阴极，铅-锡合金为阳极，施加电流密度10mA/cm2，电解除油40s，而后水洗洁净。
5.如权利要求4所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，所述电解除油后还进行活化，活化：螺栓（4）浸没于硫酸浓度20~50ml/L内10~30秒。
6.如权利要求1所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，所述套件C（3）与套件B（2）螺纹旋合。
7.如权利要求1所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，所述两个螺栓（4）间的外部间距为7~10cm。
8.如权利要求1所述的不锈钢螺栓局部镀铬的方法，其特征在于，所述套件A（1）、套件B（2）、套件C（3）采用聚四氟乙烯制成。
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