CN111519234A - 一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法，包括装挂机构、发动机机匣和镀铬阳极，所述发动机机匣安装在所述装挂机构上，所述镀铬阳极放置于在所述发动机机匣上，所述镀铬阳极通过导电铜丝与电源阳极棒连接，所述装挂机构与电源阴极棒连接。使用本发明的夹具并结合本发明的方法对航空发动机机匣镀铬，在保证发动机机匣镀铬得到厚度均匀镀层的前提下，最大程度的缩短了加工流程和成本；采用此镀铬工装，并结合此工艺方法，产品的一次合格率达到99％以上。

Description

一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法
技术领域
本发明涉及机匣镀铬技术领域，具体涉及一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法。
背景技术
电镀时，影响镀层厚度分布均匀性的因素很多，比如镀液的分散能力和深镀能力，阴极上的电流分布，金属分布，阳极的影响又包括水平方向阳极排布的影响、垂直方向阳极长度的影响及传质均匀性等。
镀铬属于一种特殊的工艺，因为其电流效率极低且不能采用可溶性阳极，所以需要很高的电流密度；另外镀铬液的稳定性及分散能力相对于其他镀种较差，传统的一些改善镀液分散能力的电化学方法，比如在电镀溶液中加入一定量的强电解质或适量添加剂、采用络合物电解液等均对镀铬液分散能力的改善不大，这是因为镀铬电解液有很强的氧化能力，属于强酸性，有大量的H+存在，电镀过程中阴阳极分别析出的大量氢气和氧气，使电解液的充气度较高，从而使得电解液的电导大大下降，进而不利于改善其分散能力，即便加入导电盐也没有太大的意义。另外，镀铬液阴极极化曲线的极化度很小，且阴极电流效率随电流密度的增加而增加，这些也使得镀铬电解液的分散能力很差。因此要想在镀铬过程中得到厚度较均匀的镀层，需要从几何因素着手，即改变阴阳极间相互位置的排布或阳极的形状。另外因为其电流效率底，分散能力很差。因此电镀铬的工装夹具的设计尤其重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法，以解决现有的航空发动机机匣镀铬时得不到厚度均匀镀层的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法，包括装挂机构、发动机机匣和镀铬阳极，所述发动机机匣安装在所述装挂机构上，所述镀铬阳极放置于在所述发动机机匣上，所述镀铬阳极通过导电铜丝与电源阳极棒连接，所述装挂机构与电源阴极棒连接。
进一步地，所述装挂机构包括挂钩架、第一支架、第二支架和托盘，所述托盘的两端均设有通孔，所述第一支架和第二支架均设有螺纹底端，所述第一支架和第二支架分别穿过托盘两端的通孔配合螺母实现第一支架、第二支架和托盘之间的固定连接，所述第一支架和第二支架的顶端通过连接杆焊接，所述挂钩架焊接在所述连接杆上，所述挂架与电源阴极棒连接。
进一步地，所述第一支架和第二支架之间设有支撑板，所述支撑板为片状长方形结构。
进一步地，所述挂钩架为片状长方形黄铜挂钩架，所述第一支架、第二支架和支撑板由铁质材料制成。
进一步地，所述镀铬阳极由梯形柱状的象形铅锑阳极和盖板组成，所述导电铜丝与所述象形铅锑阳极的上端焊接并与电源阳极棒连接，所述象形铅锑阳极上套设盖板，所述盖板由聚四氟乙烯材料制成。
进一步地，所述盖板上开设有若干第一孔型通道，所述象形铅锑阳极上开设有若干第二孔型通道。
一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具的镀铬方法，采用所述夹具进行镀铬，包括以下步骤：
S1、碱性除油：将待镀铬的发动机机匣浸在装有碱性除油液的除油槽中除油5～10分钟，再用流动热水清洗发动机机匣0.5～2分钟备用；
S2、装挂：将发动机机匣装挂到装挂机构再在室温条件下用冷流水冲洗发动机机匣0.5～2分钟以去除所述零件上的除油液备用；
S3、水膜检查与活化：发动机机匣镀面A的水膜连续30～35秒后，用活化液活化0.5～1分钟后经冷流水清洗0.5～2分钟；
S4、装挂铅锑阳极：将镀铬阳极安放到发动机机匣上，将装挂机构安装到镀槽；
S5、镀铬：在镀槽中加入镀铬液，以发动机机匣为阴极，以铅-锑合金板为阳极，开启直流电源，控制电流密度为35～60A/dm2，镀铬时间为5.5～8小时，镀面A的镀层厚度达到为0.12～0.17mm时截断直流电源并取出发动机机匣；
S6、干燥和除氢：使用压缩空气级将完成镀铬的发动机机匣吹干，常压、温度为177～205℃条件下，除氢3～4小时。
进一步地，所述碱性除油液由氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠和去离子水配制而成，氢氧化钠的浓度为25～75g/L，磷酸三钠的浓度为10～30g/L，碳酸钠的浓度为30～100g/L；所述活化液活为浓度100～150g/L的H2SO4溶液。
进一步地，将铬酐、硫酸和去离子水加入镀槽并搅拌均匀形成铬酐-硫酸混合液，所述混合液中铬酐的浓度为200～250g/L、硫酸的浓度为2～2.5g/L及三价铬离子的浓度为3～8g/L。
本发明的有益效果是：
1)本发明的发动机机匣的被镀面A是圆柱形的内表面，受溶液流动性和机匣件的特殊几何结构的影响，镀铬的速度从上到下是逐渐降低的，采用梯形柱状的铅锑阳极与镀表面A配合，如果采用圆柱形的铅锑阳极会导致下表面较上表面的镀层薄，进过多次试验，采用下宽上窄的梯形柱的铅锑阳极，最终得到了均匀的镀层；为了使铅锑阳极能够在发动机机匣件上固定，并保护发动机机匣件的上端面不镀上铬，采用聚四氟乙烯的塑料盖板固定并遮蔽，此盖板阻止了电力线在零件上的分布，从而无法在零件表面镀上铬层；盖板和象形铅锑阳极上分别开设若干第一孔型通道和若干第二孔型通道，能使电镀过程中电镀液顺畅的在镀面流动，同时镀铬过程中因电流效率低会出现大量的气体溢出的现象，第一孔型通道和第二孔型通道的设计防止了这些气体在镀件上形成局部气室效应，以便于溶液流动和气体溢出；铅锑阳极与铜丝采用焊接的方式连接在一起，保证整个阳极有良好的导电性能。
2)本发明的挂钩架采用黄铜材料制成，因黄铜导电能力大且电阻小因而能避免发生阴极过热的现象；挂钩形状设计为片状长方形，是因为镀铬电流密度非常高，如果用挂丝等截面积较低的挂钩，会因为电流过大而发热，而片状长方形的挂钩由于有充分的截面能保证大电流通过；支撑板的作用是第一支架和第二支架与托盘在组装时能起到支撑固定整个支架的作用，能延长夹具的稳定性和使用寿命；本发明的第一支架、第二支架、托盘与发动机机匣件之间的组装比较简单，只需拧松螺母拆掉托盘再将第一支架和第二支架穿过通道孔配合螺母即可完成组装。
3)使用本发明的夹具来对航空发动机机匣进行镀铬，其工艺流程简易扼要，省去了常用的冲击镀的步骤，在保证达到加工要求的前提下，最大程度的缩短了加工流程和成本；采用此镀铬工装，并结合此工艺方法，产品的一次合格率达到99％以上；由于该夹具是挂装在镀铬槽上，槽液在镀铬后能方便地进行回收，这样减少了含铬溶液的排放，有利于环境的保护；在镀铬前选择用硫酸活化，既能保证待镀面表面的氧化膜溶解，露出活泼的金属界面，并考虑到了硫酸成本低以及对环境保护有利的优势；同时在镀铬时采用带电下槽的方式，避免零件镀面钝化，从而增加镀层与基体的结合力的效果。
附图说明
图1为本发明的待镀铬的航空发动机机匣的整体结构示意；
图2为图1的H向剖视图；
图3为发明装挂机构的结构示意图；
图4为发明镀铬阳极结构示意图；
图5为发明发动机机匣镀铬时各组件安装的结构示意图；
图中，1-装挂机构，101-挂钩架，102-第一支架，103-第二支架，2-发动机机匣，201-通道孔，3-镀铬阳极，4-导电铜丝，5-电源阳极棒，6-电源阴极棒，7-螺母，8-连接杆，9-支撑板，10-盖板，11-第一孔型通道，12-托盘，13-象形铅锑阳极，14-第二孔型通道。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
请参照图5，一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具及其镀铬方法，包括装挂机构1、发动机机匣2和镀铬阳极3，所述发动机机匣2安装在所述装挂机构1上，所述镀铬阳极3放置于在所述发动机机匣2上，所述镀铬阳极3通过导电铜丝4与电源阳极棒5连接，所述装挂机构1与电源阴极棒6连接。
本发明的装挂机构1能将待镀铬的发动机机匣2装挂到的镀槽并与电源阴极棒6连接，镀铬阳极3安放到待镀铬的发动机机匣2的上面，并使镀铬阳极3通过导电铜丝4与电源阳极棒5连接，从而构成镀铬所必需的体系。
请参照图3，所述装挂机构1包括挂钩架101、第一支架102、第二支架103和托盘12，所述托盘12的两端均设有通孔，所述第一支架102和第二支架103均设有螺纹底端，所述第一支架102和第二支架103分别穿过托盘12两端的通孔配合螺母7实现第一支架102、第二支架103和托盘12之间的固定连接，所述第一支架102和第二支架103的顶端通过连接杆8焊接，所述挂钩架101焊接在所述连接杆8上，所述挂架与电源阴极棒6连接。
本发明的第一支架102、第二支架103和托盘12之间通过螺纹连接的方式组成挂钩架101的基本构架，组装和拆卸都简单便捷。
请参照图1-2，所述发动机机匣2上有与所述第一支架102及第二支架103配合安装的通道孔201。
所述通道孔201的设置，第一支架102和第二支架103能穿过发动机机匣2上通道孔201配合螺母7将发动机机匣2安装在托盘12上，便于后续对发动机机匣2进行镀铬。
优选地，所述第一支架102和第二支架103之间设有支撑板9，所述支撑板9为片状长方形结构。
所述支撑板9的作用是第一支架102和第二支架103与托盘12在组装时，两个支架要与托盘12的通孔相对应，安装时支架有一定的活动角度，支撑板9起到固定支架能起到支撑固定整个支架的作用，能延长夹具的稳定性和使用寿命。
优选地，所述挂钩架101为片状长方形黄铜挂钩架101，所述第一支架102、第二支架103和支撑板9由铁质材料制成。
本发明的挂钩架101采用黄铜材料制成，因黄铜导电能力大且电阻小因而能避免发生阴极过热的现象；挂钩形状设计为片状长方形，是因为镀铬电流密度非常高，如果用挂丝等截面积较低的挂钩，会因为电流过大而发热，而片状长方形的挂钩由于有充分的截面能保证大电流通过。
请参照图4，所述镀铬阳极3由梯形柱状的象形铅锑阳极13和盖板10组成，所述导电铜丝4与所述象形铅锑阳极13的上端焊接并与电源阳极棒5连接，所述象形铅锑阳极13上套设盖板10，所述盖板10由聚四氟乙烯材料制成。
由于发动机机匣件的被镀面是A圆柱形的内表面，所以采用了棒状的铅锑阳极，由于机匣件的特殊几何结构，极易受溶液流动性的影响，镀铬的速度从上到下是逐渐降低的。如果采用圆柱形的铅锑阳极会导致下表面较上表面的镀层薄，因此为了改善这种情况，经过多次试验，采用了下宽上窄的梯形柱的铅锑阳极，最终就得到了均匀的镀层。
优选地，所述盖板10上开设有若干第一孔型通道11，所述象形铅锑阳极13上开设有若干第二孔型通道14。
盖板10上设有若干第一孔型通道11，象形铅锑阳极13上开设有若干第二孔型通道14，第一孔型通道11和第二孔型通道14能使电镀过程中电镀液顺畅的在镀面流动，同时镀铬过程中因电流效率低会出现大量的气体溢出的现象，孔型通道的设计防止了这些气体在镀件上形成局部气室效应，以便于溶液流动和气体溢出；铅锑阳极与铜丝采用焊接的方式连接在一起，保证整个阳极有良好的导电性能。
实施例2
一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具的镀铬方法，采用所述夹具进行镀铬，包括以下步骤：
S1、碱性除油：将待镀铬的发动机机匣2浸在装有碱性除油液的除油槽中除油5分钟，再用流动热水清洗发动机机匣0.5分钟备用；
具体地，所述流动热水的温度为60℃。
S2、装挂：将发动机机匣2装挂到装挂机构1再在室温条件下用冷流水冲洗发动机机匣0.5分钟以去除所述零件上的除油液备用；
S3、水膜检查与活化：发动机机匣2镀面A的水膜连续30秒后，用活化液活化0.5分钟后经冷流水清洗0.5分钟；
S4、装挂镀铬阳极：将镀铬阳极3安放到发动机机匣2上，将装挂机构1安装到镀槽；
S5、镀铬：在镀槽中加入镀铬液，以发动机机匣2为阴极，以铅-锑合金板为阳极，开启直流电源，控制电流密度为35A/dm2，镀铬时间为5.5小时，镀面A的镀层厚度达到为0.12mm时截断直流电源并取出发动机机匣2；
S6、干燥和除氢：使用压缩空气级将完成镀铬的发动机机匣2吹干，常压、温度为177℃条件下，除氢3小时。
所述碱性除油液由氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠和去离子水配制而成，氢氧化钠的浓度为25g/L，磷酸三钠的浓度为10g/L，碳酸钠的浓度为30g/L；所述活化液活为浓度100g/L的H2SO4溶液。
将铬酐、硫酸和去离子水加入镀槽并搅拌均匀形成铬酐-硫酸混合液，所述混合液中铬酐的浓度为200g/L，硫酸的浓度为2g/L，三价铬离子的浓度为3g/L。
实施例3
一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具的镀铬方法，采用所述夹具进行镀铬，包括以下步骤：
S1、碱性除油：将待镀铬的发动机机匣2浸在装有碱性除油液的除油槽中除油10分钟，再用流动热水清洗发动机机匣2分钟备用；
具体地，所述流动热水的温度为80℃。
S2、装挂：将发动机机匣2装挂到装挂机构1再在室温条件下用冷流水冲洗发动机机匣2分钟以去除所述零件上的除油液备用；
S3、水膜检查与活化：发动机机匣2镀面A的水膜连续35秒后，用活化液活化1分钟后经冷流水清洗2分钟；
S4、装挂镀铬阳极：将镀铬阳极3安放到发动机机匣2上，将装挂机构1安装到镀槽；
S5、镀铬：在镀槽中加入镀铬液，以发动机机匣2为阴极，以铅-锑合金板为阳极，开启直流电源，控制电流密度为60A/dm2，镀铬时间为8小时，镀面A的镀层厚度达到为0.17mm时截断直流电源并取出发动机机匣2；
S6、干燥和除氢：使用压缩空气级将完成镀铬的发动机机匣2吹干，常压、温度为205℃条件下，除氢4小时。
所述碱性除油液由氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠和去离子水配制而成，氢氧化钠的浓度为75g/L，磷酸三钠的浓度为30g/L，碳酸钠的浓度为100g/L；所述活化液活为浓度150g/L的H2SO4溶液。
将铬酐、硫酸和去离子水加入镀槽并搅拌均匀形成铬酐-硫酸混合液，所述混合液中铬酐的浓度为250g/L、硫酸的浓度为2.5g/L及三价铬离子的浓度为8g/L。。
经过多次试验证明:使用本发明的夹具来对航空发动机机匣2进行镀铬，其工艺流程简易扼要，省去了常用的冲击镀的步骤，在保证达到加工要求的前提下，最大程度的缩短了加工流程和成本；采用此镀铬工装，并结合此工艺方法，产品的一次合格率达到99％以上；由于该夹具是挂装在镀铬槽上，槽液在镀铬后能方便地进行回收，这样减少了含铬溶液的排放，有利于环境的保护；在镀铬前选择用硫酸活化，既能保证待镀面表面的氧化膜溶解，露出活泼的金属界面，并考虑到了硫酸成本低以及对环境保护有利的优势；同时在镀铬时采用带电下槽的方式，避免零件镀面钝化，从而增加镀层与基体的结合力的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具，其特征在于：包括装挂机构(1)、发动机机匣(2)和镀铬阳极(3)，所述发动机机匣(2)安装在所述装挂机构(1)上，所述镀铬阳极(3)放置于在所述发动机机匣(2)上，所述镀铬阳极(3)通过导电铜丝(4)与电源阳极棒(5)连接，所述装挂机构(1)与电源阴极棒(6)连接。
2.根据权利要求1所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具，其特征在于：所述装挂机构(1)包括挂钩架(101)、第一支架(102)、第二支架(103)和托盘(12)，所述托盘(12)的两端均设有通孔，所述第一支架(102)和第二支架(103)均设有螺纹底端，所述第一支架(102)和第二支架(103)分别穿过托盘(12)两端的通孔配合螺母(7)实现第一支架(102)、第二支架(103)和托盘(12)之间的固定连接，所述第一支架(102)和第二支架(103)的顶端通过连接杆(8)焊接，所述挂钩架(101)焊接在所述连接杆(8)上，所述挂架与电源阴极棒(6)连接。
3.根据权利要求2所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具，其特征在于：所述第一支架(102)和第二支架(103)之间设有支撑板(9)，所述支撑板(9)为片状长方形结构。
4.根据权利要求3所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具，其特征在于：所述挂钩架(101)为片状长方形黄铜挂钩架(101)，所述第一支架(102)、第二支架(103)和支撑板(9)由铁质材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具，其特征在于：所述镀铬阳极(3)由梯形柱状的象形铅锑阳极(13)和盖板(10)组成，所述导电铜丝(4)与所述象形铅锑阳极(13)的上端焊接并与电源阳极棒(5)连接，所述象形铅锑阳极(13)上套设盖板(10)，所述盖板(10)由聚四氟乙烯材料制成。
6.根据权利要求5所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具，其特征在于：所述盖板(10)上开设有若干第一孔型通道(11)，所述象形铅锑阳极(13)上开设有若干第二孔型通道(14)。
7.一种用于航空发动机机匣镀铬的夹具的镀铬方法，其特征在于：采用采用权利要求1-6任一项所述夹具进行镀铬，包括以下步骤：
S1、碱性除油：将待镀铬的发动机机匣(2)浸在装有碱性除油液的除油槽中除油5～10分钟，再用流动热水清洗发动机机匣(2)0.5～2分钟备用；
S2、装挂：将发动机机匣(2)装挂到装挂机构(1)再在室温条件下用冷流水冲洗发动机机匣(2)0.5～2分钟以去除所述零件上的除油液备用；
S3、水膜检查与活化：发动机机匣(2)镀面A的水膜连续30～35秒后，用活化液活化0.5～1分钟后经冷流水清洗0.5～2分钟；
S4、装挂镀铬阳极：将镀铬阳极(3)安放到发动机机匣(2)上，将装挂机构(1)安装到镀槽；
S5、镀铬：在镀槽中加入镀铬液，以发动机机匣(2)为阴极，以铅-锑合金板为阳极，开启直流电源，控制电流密度为35～60A/dm2，镀铬时间为5.5～8小时，镀面A的镀层厚度达到为0.12～0.17mm时截断直流电源并取出发动机机匣(2)；
S6、干燥和除氢：使用压缩空气级将完成镀铬的发动机机匣(2)吹干，常压、温度为177～205℃条件下，除氢3～4小时。
8.根据权利要求7所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具的镀铬方法，其特征在于：所述碱性除油液由氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠和去离子水配制而成，氢氧化钠的浓度为25～75g/L，磷酸三钠的浓度为10～30g/L，碳酸钠的浓度为30～100g/L；所述活化液活为浓度100～150g/L的H2SO4溶液。
9.根据权利要求1所述的用于航空发动机机匣镀铬的夹具的镀铬方法，其特征在于，所述镀铬液的制备方法为：将铬酐、硫酸和去离子水加入镀槽并搅拌均匀形成铬酐-硫酸混合液，所述混合液中铬酐的浓度为200～250g/L、硫酸的浓度为2～2.5g/L及三价铬离子的浓度为3～8g/L。
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