CN113502511B - 一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学表面处理技术领域，具体是在具有窄环平面结构的工具钢表面制备耐磨密封性厚铬层的工艺方法。辅助阴极不仅具有遮蔽非镀覆面的功能，同时提高镀了层厚度均匀，镀铬过程中采用阶梯给电的方式，即将镀铬电流从0逐步给定至计算值，控制槽液温度、镀铬电流密度和阴阳极之间的距离，镀层硬度值保持在HV700～HV800之间且表面无裂纹，使其具有较高的硬度、优良的耐磨性及良好的密封性。

Description

一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法
技术领域
本发明属于电化学表面处理技术领域，具体是在具有窄环平面结构的工具钢表面制备耐磨密封性厚铬层的工艺方法。制备的铬镀层厚度大于200μm，厚度散差不大于10％，可以满足高压、高速、高温差工况下的耐磨密封要求，镀层不产生任何脱落、起皮、裂纹等不良现象，窄环平面结构为一圆环结构，圆环的宽度一般为18-22mm。
背景技术
某型号液体火箭发动机涡轮泵在高压、高速、高温差等恶劣工况下平稳运行，其密封结构采用端面接触式机械密封，主要依靠摩擦副表面高精度的端面配合和滑动摩擦形成的密封面。动环作为密封结构的主摩擦副，其基体材料为工具钢，在其表面镀铬，以满足高速、高压、高温差下的耐磨密封要求。
在电化学领域，钢铁件镀铬工艺较为常见，但镀铬工艺常应用于圆柱面镀硬铬层，表面存在微裂纹。经查阅大量资料，利用模拟件开展验证试验，现有的钢铁件镀硬铬工艺在窄环平面沉积铬镀层时，电力线分布极不均匀，导致镀层厚度均匀性差，镀层呈“U”型，无法满足高压、高速、高温差下密封要求，严重影响产品的正常交付和使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法结合产品形状利用有限元分析方法设计并制作辅助阴极，利用适宜的镀铬工艺规范，电沉积出与基体结合良好、硬度与耐磨性满足要求的的铬镀层，其中电镀时间根据镀层厚度要求，结合镀层沉积速率给定。
本发明的技术解决方案是：
一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为190-210℃，处理时间为22-26h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B小圆柱面上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为30-50g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为0.5-1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为59-61℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为40-45A/dm2，阴阳极距离不小于300mm；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构。
第八步，带有铬镀层的窄环平面结构进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为190-210℃，处理时间为22-26h。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明根据产品的结构特点设计辅助阴极，解决了窄环平面铬镀层均匀性的技术难点；
(2)本发明中的采用的阶梯给电方式，可以得到结论力良好的铬镀层，合适的镀铬工艺参数，保证镀层硬度值为HV700-HV800，且表面无裂纹；
(3)采用本发明的镀铬产品，经过多次液体火箭发动机热试车考核，镀层质量能满足动环在高压、高速、高温差工况下的耐磨密封要求。
(4)本发明公开了一种窄环平面结构的耐磨密封性厚铬层的制备方法。包括辅助阴极的设计和镀铬参数的设置。设计并制作辅助阴极，采用合适的镀铬流程及工艺参数，在窄环平面电镀生成耐磨密封性厚铬金属层，再经过消除应力热处理。制备的铬镀层厚度大于200μm，且厚度散差不大于10％，可以满足动环在高压、高速、高温差工况下耐磨密封的要求。本方法开发了新的窄环平面结构表面镀铬新工艺。
(5)辅助阴极不仅具有遮蔽非镀覆面的功能，同时提高镀了层厚度均匀，镀铬过程中采用阶梯给电的方式，即将镀铬电流从0逐步给定至计算值，控制槽液温度、镀铬电流密度和阴阳极之间的距离，镀层硬度值保持在HV700～HV800之间且表面无裂纹，使其具有较高的硬度、优良的耐磨性及良好的密封性。
附图说明
图1为辅助阴极A的结构示意图；
图2为辅助阴极B的结构示意图；
图3为辅助阴极C的结构示意图；
图4为产品结构示意图；
图5为产品与辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C的装配结构示意图。
具体实施方式
下述实施例是为了更好地说明本发明的配方和工艺的实施效果，但本发明并不仅限于以下实施例。
本发明采用的镀铬参数：
给定方式：第1min从0增加计算值的10％。
第2min从计算值的10％增加计算值的20％。
第3min从计算值的20％增加计算值的40％。
第4min从计算值的40％增加计算值的70％。
第5min从计算值的70％增加计算值的100％。
阴阳极距离：≮300mm
如图1-5所示，一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构的台阶大径为
Figure BDA0003112819430000051
小径为
Figure BDA0003112819430000052
即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径
Figure BDA0003112819430000053
与待镀覆的窄环平面结构的外径
Figure BDA0003112819430000054
相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径
Figure BDA0003112819430000055
与待镀覆的窄环平面结构的内径
Figure BDA0003112819430000056
相匹配，小圆柱外径
Figure BDA0003112819430000057
与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，辅助阴极C的内径为
Figure BDA0003112819430000058
辅助阴极C的外径为
Figure BDA0003112819430000059
辅助阴极C外径
Figure BDA00031128194300000510
与待镀覆的窄环平面结构的内径
Figure BDA00031128194300000511
相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为190-210℃，处理时间为22-26h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B外表面的台阶上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为30-50g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为0.5-1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜和油脂脏污，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为59-61℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为40-45A/dm2，阴阳极距离不小于300mm；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构，铬镀层厚度大于200μm，且厚度散差不大于10％；
第八步，对得到铬层的装挂组合体进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为190-210℃，处理时间为22-26h。
实施例1
一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为200℃，处理时间为24h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B外表面的台阶上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为40g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜和油脂脏污，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为60℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为40A/dm2，阴阳极距离为300mm；镀铬时间25h；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构；
第八步，对得到铬镀层的窄环平面结构进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为200℃，处理时间为24h。
窄环平面结构上的铬镀层除氢后无起皮、脱落现象，说明镀层与基体结合良好；检测铬镀层厚度为200μm～215μm，显微硬度为HV717；磁粉检查铬镀层及基体材料均无裂纹。
实施例2
一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为200℃，处理时间为24h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B外表面的台阶上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为40g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜和油脂脏污，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为60℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为45A/dm2，阴阳极距离为300mm；镀铬时间25h；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构；
第八步，对得到铬镀层的窄环平面结构进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为200℃，处理时间为24h。
窄环平面结构上的铬镀层除氢后无起皮、脱落现象，说明镀层与基体结合良好；检测铬镀层厚度为200μm～215μm；显微硬度为HV717；磁粉检查铬镀层及基体材料均无裂纹。
实施例3
一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为200℃，处理时间为24h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B外表面的台阶上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为40g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜和油脂脏污，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为59℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为40A/dm2，阴阳极距离为300mm；镀铬时间25h；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构；
第八步，对得到铬镀层的窄环平面结构进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为200℃，处理时间为24h。
窄环平面结构上的铬镀层除氢后无起皮、脱落现象，说明镀层与基体结合良好；检测铬镀层厚度为200μm～215μm；显微硬度为HV717；磁粉检查铬镀层及基体材料均无裂纹。
实施例4
一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为200℃，处理时间为24h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B外表面的台阶上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为40g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜和油脂脏污，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为59℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为45A/dm2，阴阳极距离为300mm；镀铬时间25h；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构；
第八步，对得到铬镀层的窄环平面结构进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为200℃，处理时间为24h。
窄环平面结构上的铬镀层除氢后无起皮、脱落现象，说明镀层与基体结合良好；检测铬镀层厚度为200μm～215μm；显微硬度为HV717；磁粉检查铬镀层及基体材料均无裂纹。
实施例5
一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面，进行清洗时，根据零件表面油污情况，任选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油，也可采用组合方式进行除油，有机溶剂除油常用的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃的碱性溶液，时间以油污去除干净为准；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；热处理温度为200℃，处理时间为24h，热处理的目的是为了去除机械加工等前处理形成残余应力，增加镀层结合力，减少氢脆发生风险；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B外表面的台阶上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体，并确认装挂组合体的导电性能良好；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为40g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为1min，活化处理的目的是为了除去零件表面自然生成的氧化膜和油脂脏污，充分暴露金属基体的晶体，确保后续质量；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层，镀覆铬层时的温度为59℃；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为45A/dm2，阴阳极距离为350mm；镀铬时间25h；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10％S；
第1min-第2min，电流值为从10％S开始至20％S；
第2min-第3min，电流值为从20％S开始至40％S；
第3min-第4min，电流值为从40％S开始至70％S；
第4min-第5min，电流值为从70％S开始至100％S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，得到带有铬镀层的窄环平面结构；
第八步，对得到铬镀层的窄环平面结构进行热处理，以消除氢脆，热处理的温度为200℃，处理时间为24h。
窄环平面结构上的铬镀层除氢后无起皮、脱落现象，说明镀层与基体结合良好；检测铬镀层厚度为200μm～215μm；显微硬度为HV717；磁粉检查铬镀层及基体材料均无裂纹。

Claims (8)

1.一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
第一步，制备辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，辅助阴极A为内表面带有台阶的圆环结构，即辅助阴极A的内表面形成台阶，辅助阴极A的内径与待镀覆的窄环平面结构的外径相匹配，辅助阴极A能够套在待镀覆的窄环平面结构的外面，辅助阴极B为台阶形的实心圆柱，大圆柱外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配，小圆柱外径与辅助阴极C内径相匹配，辅助阴极C为圆环结构，外径与待镀覆的窄环平面结构的内径相匹配；
第二步，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面；
第三步，对第二步清洗后的待镀覆的窄环平面结构进行热处理以消除应力；
第四步，使用第一步制备的辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C装挂待镀覆的窄环平面结构，装挂时，将待镀覆的窄环平面结构放置到辅助阴极A内表面的台阶上得到第一组合体，将辅助阴极C放置到辅助阴极B小圆柱面上得到第二组合体，然后再将第二组合体放置到第一组合体的中心，得到装挂组合体；
第五步，将第四步得到的装挂组合体进行活化处理；
第六步，在第五步活化处理后的装挂组合体表面进行镀覆铬层；
镀覆铬层时电流值为：定义电流密度乘以镀覆铬层的面积得到的乘积为S，电流密度为40-45A/dm2，阴阳极距离不小于300mm；
第0min-第1min，电流值为从0开始至10% S -12%S；
第1min-第2min，电流值升至20%S-22%S；
第2min-第3min，电流值升至40%S-42%S；
第3min-第4min，电流值升至70S-72%%S；
第4min-第5min，电流值升至100%S；
第七步，去除辅助阴极A、辅助阴极B和辅助阴极C，然后进行热处理，得到带有铬镀层的窄环平面结构；
所述的第一步中，制备的辅助阴极A和辅助阴极B的材质与待镀覆的窄环平面结构的材质相同，辅助阴极C为绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：
第二步中，清洗待镀覆的窄环平面结构的外表面时，根据零件表面油污情况，选有机溶剂除油、化学除油之一进行除油或采用组合方式进行除油。
3.根据权利要求2所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：有机溶剂除油的溶剂有：航空洗涤汽油、酒精或其它有机溶剂。
4.根据权利要求2所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：
化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液。
5.根据权利要求1所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：
第三步中，热处理温度为190-210℃，处理时间为22-26h。
6.根据权利要求1所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：
第五步中，活化处理的溶剂为硫酸，硫酸浓度为30-50g/L，活化处理的温度为室温，活化处理的时间为0.5-1min。
7.根据权利要求1所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：
第六步中，镀覆铬层时的温度为59-61℃。
8.根据权利要求1所述的一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法，其特征在于：
第七步中，对带有铬镀层的窄环平面结构进行热处理的温度为190-210℃，处理时间为22-26h。
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