CN113652690B - 一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，先在活塞杆外表面整体电镀铜，之后对活塞杆外表面及深孔进行化学镀镍磷合金，最后在外表面电镀硬铬，最终获得既能提高细长深孔耐蚀性，又能提高外表面耐磨及耐蚀性且结合力优良的复合保护镀层。本发明方法合理可行，设计巧妙，结合镀铜、化学镀镍磷合金及镀硬铬的优点，既能提高细长深孔耐蚀性，又能提高外表面耐磨及耐蚀性且结合力优良的复合保护镀层，提高企业经济效益，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

Description

一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种对金属材料外表面及深孔进行整体表面处理的方法，具体涉及一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法。
背景技术
千斤顶在液压设备中占有重要的地位，其故障将直接影响设备的正常工作和寿命。液压支架千斤顶内充满了乳化液，在长期使用过程中，活塞杆外表面及内孔与乳化液接触部位容易产生锈蚀斑点，导致支架举力下降，严重时可导致支架失效。目前活塞杆外表面采用电镀乳白铬（或镀铜）套镀硬铬处理，可提高活塞杆外表面的耐磨性及耐蚀性，但由于电镀铬无法对细长深孔进行施镀，因此对于与乳化液接触易锈蚀的细长深孔未采取保护措施。
如何设计一种方法合理可行，设计巧妙，结合镀铜、化学镀镍磷合金及镀硬铬的优点，既能提高细长深孔耐蚀性，又能提高外表面耐磨及耐蚀性且结合力优良的复合保护镀层的化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法是目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决电镀铬无法对细长深孔进行施镀，液压支架千斤顶活塞杆与乳化液接触易锈蚀的细长深孔未采取保护措施等技术问题，本发明提供一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，适用于带细长深孔零件整体耐磨及耐腐蚀的保护镀层，该实现方法合理可行，设计巧妙，结合镀铜、化学镀镍磷合金及镀硬铬的优点，既能提高细长深孔耐蚀性，又能提高外表面耐磨及耐蚀性且结合力优良的复合保护镀层，提高企业经济效益的目的。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一，待镀金属产品镀前处理:对金属材料表面进行除油、清洗和活化处理；
步骤二，配置镀槽溶液:选取合适容积的镀槽，首先向镀槽中加入电镀液，确保槽内电解液各组分的浓度为：氰化亚铜35g/L-45g/L，氰化钠50g/L-72g/L，酒石酸钾钠30g/L-40g/L，硫氰酸钾8g/L-12g/L，氢氧化钠8g/L-12g/L，碳酸钠20g/L-30g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，镀槽溶液配置完成；
步骤三，待镀金属产品电镀铜:镀槽溶液接阴阳电极后开始对待镀金属产品电镀铜，确保阴极电流密度0.5A/dm2-2A/dm2，铜镀层的厚度为10-15mm；
步骤四，电镀铜镀后处理:对电镀铜后的试件进行水洗和活化；
步骤五，化学镀镍磷合金处理:配制化学镀镍磷合金的镀槽槽液，确保槽液成分浓度为：硫酸镍25g/L，次磷酸钠30g/L，羟基乙酸钠10g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，镀槽溶液配置完成，将电镀铜镀后处理的试件进行化学镀，化学镀镍磷合金时搅动槽液，并在零件深孔中通入小管以便槽液在孔内流通，化学镀镍磷合金的厚度为20-25mm；
步骤六，待镀金属产品电镀硬铬:将步骤五化学镀镍磷合金处理后的试件进行水洗，然后电镀硬铬处理，配制电镀硬铬镀槽槽液，确保电镀硬铬的镀液成分浓度为：铬酐250g/L-300g/L，硫酸3g/L -4g/L，三价铬3g/L -4g/L，CA-2000为15ml/L-25ml/L，确保电镀时的阴极电流密度为30-40A/dm2，温度为58℃-62℃；电镀时采用阶梯给电，首先电流密度5A/dm2，持续5min；接着电流密度15A/dm2，持续10min，然后再采用正常电流密度30-40A/dm2，持续10min，确保电镀硬铬厚度为20-30mm；
步骤七，电镀硬铬后经水洗、抛光处理，即可完成对金属产品的金属表面处理。
所述步骤一对待镀金属产品镀前处理，首先化学除油、水洗、再电解除油、水洗，然后进行活化，最后水洗。
所述步骤二加热温度为50～60℃。
所述步骤五加热温度为85～95℃。
所述步骤四中对电镀铜后的试件活化，采用酸洗活化除去基本金属表面的氧化膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明结合镀铜、化学镀镍磷合金及镀硬铬的优点，先在活塞杆外表面整体电镀铜，之后对活塞杆外表面及深孔进行化学镀镍磷合金，最后在外表面电镀硬铬，最终获得既能提高细长深孔耐蚀性，又能提高外表面耐磨及耐蚀性且结合力优良的复合保护镀层。
与活塞杆外表面镀乳白铬（或镀铜）套镀硬铬相比，本发明不仅外表面具有相同的耐磨损性能，而且具有更高的耐蚀性能；
与活塞杆外表面镀乳白铬（或镀铜）套镀硬铬相比，本发明不仅活塞杆外表面具有高的耐磨及耐蚀性能，而且活塞杆细长深孔也有更高的耐蚀性能。
即本发明所述镀层有着更为广泛应用范围，更适用于既要求外表面有优异的耐磨耐蚀性能，又要求深孔也有耐蚀性能的环境。
附图说明
图1是QPQ表面处理后活塞杆外表面盐雾试验240小时后示意图；
图2是化学镀镍磷表面处理后活塞杆外表面盐雾试验240小时后示意图；
图3是化学镀镍磷合金+镀硬铬后活塞杆外表面盐雾试验240小时后示意图；
图4是电镀铜+化学镀镍磷合金+镀硬铬后活塞杆外表面盐雾试验240小时后示意图；
图5是试件化学镀镍后锉刀试验镀层示意图；
图6是试件化学镀镍+硬铬后锉刀试验镀层示意图；
图7是试件镀铜+化学镀镍+硬铬后锉刀试验镀层示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
实施例一，
一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一，待镀金属产品镀前处理：对金属材料表面进行除油、清洗和活化处理, 对待镀金属产品镀前处理，首先化学除油、水洗、再电解除油、水洗，然后进行活化，最后水洗；
步骤二，配置镀槽溶液：选取合适容积的镀槽，首先向镀槽中加入电镀液，确保槽内电解液各组分的浓度为：氰化亚铜35g/L，氰化钠50g/L，酒石酸钾钠30g/L，硫氰酸钾8g/L，氢氧化钠8g/L，碳酸钠20g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度,加热温度为50℃，镀槽溶液配置完成；
步骤三，待镀金属产品电镀铜：镀槽溶液接阴阳电极后开始对待镀金属产品电镀铜，确保阴极电流密度0.5A/dm2，铜镀层的厚度为10mm；
步骤四，电镀铜镀后处理：对电镀铜后的试件进行水洗和活化，对电镀铜后的试件活化，采用酸洗活化除去基本金属表面的氧化膜；
步骤五，化学镀镍磷合金处理：配制化学镀镍磷合金的镀槽槽液，确保槽液成分浓度为：硫酸镍25g/L，次磷酸钠30g/L，羟基乙酸钠10g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，加热温度为85℃，镀槽溶液配置完成，将电镀铜镀后处理的试件进行化学镀，化学镀镍磷合金时搅动槽液，并在零件深孔中通入小管以便槽液在孔内流通，化学镀镍磷合金的厚度为20-25mm；
步骤六，待镀金属产品电镀硬铬：将步骤五化学镀镍磷合金处理后的试件进行水洗，然后电镀硬铬处理，配制电镀硬铬镀槽槽液，确保电镀硬铬的镀液成分浓度为：铬酐250g/L，硫酸3g/L，三价铬3g/L，CA-2000为15ml/L，确保电镀时的阴极电流密度为30A/dm2，温度为58℃；电镀时采用阶梯给电，首先电流密度5 A/dm2，持续5min；接着电流密度15A/dm2，持续10min，然后再采用正常电流密度30-40A/dm2，持续10min，确保电镀硬铬厚度为20-30mm；
步骤七，电镀硬铬后经水洗、抛光处理，即可完成对金属产品的金属表面处理。
实施例二，
一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，包括以下步骤：
待镀金属产品镀前处理：对金属材料表面进行除油、清洗和活化处理, 对待镀金属产品镀前处理，首先化学除油、水洗、再电解除油、水洗，然后进行活化，最后水洗；
步骤二，配置镀槽溶液：选取合适容积的镀槽，首先向镀槽中加入电镀液，确保槽内电解液各组分的浓度为：氰化亚铜40g/L，氰化钠65g/L，酒石酸钾钠35g/L，硫氰酸钾10g/L，氢氧化钠10g/L，碳酸钠25g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，加热温度为55℃，镀槽溶液配置完成；
步骤三，待镀金属产品电镀铜：镀槽溶液接阴阳电极后开始对待镀金属产品电镀铜，确保阴极电流密度1.2A/dm2，铜镀层的厚度为13mm；
步骤四，电镀铜镀后处理：对电镀铜后的试件进行水洗和活化，对电镀铜后的试件活化，采用酸洗活化除去基本金属表面的氧化膜；
步骤五，化学镀镍磷合金处理：配制化学镀镍磷合金的镀槽槽液，确保槽液成分浓度为：硫酸镍25g/L，次磷酸钠30g/L，羟基乙酸钠10g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，步骤五加热温度为90℃，镀槽溶液配置完成，将电镀铜镀后处理的试件进行化学镀，化学镀镍磷合金时搅动槽液，并在零件深孔中通入小管以便槽液在孔内流通，化学镀镍磷合金的厚度为20-25mm；
步骤六，待镀金属产品电镀硬铬：将步骤五化学镀镍磷合金处理后的试件进行水洗，然后电镀硬铬处理，配制电镀硬铬镀槽槽液，确保电镀硬铬的镀液成分浓度为：铬酐280g/L，硫酸3.5g/L，三价铬3.5g/L，CA-2000为20ml/L，确保电镀时的阴极电流密度为35A/dm2，温度为60℃；电镀时采用阶梯给电，首先电流密度5 A/dm2，持续5min；接着电流密度15A/dm2，持续10min，然后再采用正常电流密度30-40A/dm2，持续10min，确保电镀硬铬厚度为20-30mm；
步骤七，电镀硬铬后经水洗、抛光处理，即可完成对金属产品的金属表面处理。
实施例三，
一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一，待镀金属产品镀前处理：对金属材料表面进行除油、清洗和活化处理，对待镀金属产品镀前处理，首先化学除油、水洗、再电解除油、水洗，然后进行活化，最后水洗；
步骤二，配置镀槽溶液：选取合适容积的镀槽，首先向镀槽中加入电镀液，确保槽内电解液各组分的浓度为：氰化亚铜45g/L，氰化钠72g/L，酒石酸钾钠40g/L，硫氰酸钾12g/L，氢氧化钠12g/L，碳酸钠30g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，加热温度为60℃，镀槽溶液配置完成；
步骤三，待镀金属产品电镀铜：镀槽溶液接阴阳电极后开始对待镀金属产品电镀铜，确保阴极电流密度2A/dm2，铜镀层的厚度为15mm；
步骤四，电镀铜镀后处理：对电镀铜后的试件进行水洗和活化，对电镀铜后的试件活化，采用酸洗活化除去基本金属表面的氧化膜；
步骤五，化学镀镍磷合金处理：配制化学镀镍磷合金的镀槽槽液，确保槽液成分浓度为：硫酸镍25g/L，次磷酸钠30g/L，羟基乙酸钠10g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，加热温度为95℃，镀槽溶液配置完成，将电镀铜镀后处理的试件进行化学镀，化学镀镍磷合金时搅动槽液，并在零件深孔中通入小管以便槽液在孔内流通，化学镀镍磷合金的厚度为20-25mm；
步骤六，待镀金属产品电镀硬铬：将步骤五化学镀镍磷合金处理后的试件进行水洗，然后电镀硬铬处理，配制电镀硬铬镀槽槽液，确保电镀硬铬的镀液成分浓度为：铬酐300g/L，硫酸4g/L，三价铬4g/L，CA-2000为25ml/L，确保电镀时的阴极电流密度为40A/dm2，温度为62℃；电镀时采用阶梯给电，首先电流密度5 A/dm2，持续5min；接着电流密度15A/dm2，持续10min，然后再采用正常电流密度40A/dm2，持续10min，确保电镀硬铬厚度为30mm；
步骤七，电镀硬铬后经水洗、抛光处理，即可完成对金属产品的金属表面处理。
为验证镀层的耐蚀性、硬度及结合强度，分别对化学镀镍磷合金、化学镀镍磷合金+镀硬铬、电镀铜+化学镀镍磷合金+镀硬铬、QPQ共4种处理的防护层进行了中性盐雾试验、硬度检测、锉刀试验及磨锯试验。
按《GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》中“中性盐雾试验”（NSS试验）方法进行连续喷雾。
表1 活塞杆外表面中性盐雾试验结果
从表1可以看出，连续喷雾72小时后，5#试样（化学镀镍磷合金层）出现锈点，4#试样（QPQ）出现大面积锈蚀，9#试样（化学镀镍磷合金+硬铬）及12#试样（镀铜+化学镀镍磷合金+硬铬）镀层未出现任何锈蚀；连续喷雾240小时后，4#试样（QPQ）锈蚀严重，终止试验，5#试样（化学镀镍磷合金层）出现小锈点，9#试样（化学镀镍磷合金+硬铬）中间部位出现小锈点及深色裂纹痕迹，12#试样（镀铜+化学镀镍磷合金+硬铬）镀层未发生任何锈蚀；连续喷雾1080小时后， 12#试样（镀铜+化学镀镍磷合金+硬铬）镀层未发生任何锈蚀。说明镀铜+化学镀镍磷合金+硬铬复合镀层可明显提高活塞杆外圆的耐蚀性能。
表2为活塞杆深孔防护层的中性盐雾试验结果
从表2中可以看出，连续喷雾72小时后，7#和10#试样（化学镀镍磷合金）出现少量红锈，13#和15#试样（QPQ）渗层出现大量红锈；120小时后，化学镀镍磷合金红锈均未发生明显扩展，13#和15#试样（QPQ）渗层因锈蚀严重终止试验；240小时后，7#和10#化学镀镍磷合金试样红锈均未发生明显扩展，说明化学镀镍层可以明显提高深孔的耐蚀性能。
用超声波硬度计对活塞杆不同表面处理层进行硬度检测，检测结果如表3所示。
表3活塞杆不同表面处理层硬度（HV）
从表3中可以看出，不同表面处理层硬度平均值均可达到700HV以上。
用钢锯沿基体金属到沉积层的方向将试样锯开，观察锯口部位镀层的剥离情况，如表4所示。
表4 磨锯试验镀层剥离情况
从表4可以看出，化学镀镍套镀硬铬经锯开后出现片状剥离，说明该镀层结合力差；化学镀镍及镀铜+化学镀镍+硬铬两种镀层无任何剥离，说明这两种镀层结合力良好。
用锉刀沿基体金属到镀层的方向进行锉削，观察镀层的剥离情况，如表5所示。
表5 锉刀试验镀层剥离情况
从表5可以看出，化学镀镍套镀硬铬经锉削后出现片状剥离，说明该镀层结合力差；化学镀镍、镀铜+化学镀镍+硬铬及QPQ三种镀层无任何剥离，说明这两种镀层结合力良好。
通过盐雾试验、硬度检测及结合强度试验可以看出，本发明所述镀层与基体结合情况良好，既能提高活塞杆外表面的硬度及耐蚀性能，又能提高深孔的耐蚀性能。
本发明方法合理可行，设计巧妙，结合镀铜、化学镀镍磷合金及镀硬铬的优点，既能提高细长深孔耐蚀性，又能提高外表面耐磨及耐蚀性且结合力优良的复合保护镀层，提高企业经济效益，解决现有活塞杆外表面采用电镀乳白铬（或镀铜）套镀硬铬处理，可提高活塞杆外表面的耐磨性及耐蚀性，但由于电镀铬无法对细长深孔进行施镀，因此对于与乳化液接触易锈蚀的细长深孔未采取保护措施等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，待镀金属产品镀前处理:对金属材料表面进行除油、清洗和活化处理，步骤一对待镀金属产品镀前处理，首先化学除油、水洗、再电解除油、水洗，然后进行活化，最后水洗；
步骤二，配置镀槽溶液:选取合适容积的镀槽，首先向镀槽中加入电镀液，确保槽内电解液各组分的浓度为：氰化亚铜35g/L-45g/L，氰化钠50g/L-72g/L，酒石酸钾钠30g/L-40g/L，硫氰酸钾8g/L-12g/L，氢氧化钠8g/L-12g/L，碳酸钠20g/L-30g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，镀槽溶液配置完成，所述步骤二加热温度为50～60℃；
步骤三，待镀金属产品电镀铜:镀槽溶液接阴阳电极后开始对待镀金属产品电镀铜，确保阴极电流密度0.5A/dm2-2A/dm2，铜镀层的厚度为10-15mm；
步骤四，电镀铜镀后处理:对电镀铜后的试件进行水洗和活化，所述步骤四中对电镀铜后的试件活化，采用酸洗活化除去基本金属表面的氧化膜；
步骤五，化学镀镍磷合金处理:配制化学镀镍磷合金的镀槽槽液，确保槽液成分浓度为：硫酸镍25g/L，次磷酸钠30g/L，羟基乙酸钠10g/L，将镀槽溶液进行加热至合适温度，镀槽溶液配置完成，将电镀铜镀后处理的试件进行化学镀，化学镀镍磷合金时搅动槽液，并在零件深孔中通入小管以便槽液在孔内流通，化学镀镍磷合金的厚度为20-25mm，所述步骤五加热温度为85～95℃；
步骤六，待镀金属产品电镀硬铬:将步骤五化学镀镍磷合金处理后的试件进行水洗，然后电镀硬铬处理，配制电镀硬铬镀槽槽液，确保电镀硬铬的镀液成分浓度为：铬酐250g/L-300g/L，硫酸3g/L -4g/L，三价铬3g/L -4g/L，CA-2000为15ml/L-25ml/L，确保电镀时的阴极电流密度为30-40A/dm2，温度为58℃-62℃；电镀时采用阶梯给电，首先电流密度5 A/dm2，持续5min；接着电流密度15A/dm2，持续10min，然后再采用正常电流密度30-40A/dm2，持续10min，确保电镀硬铬厚度为20-30mm；
步骤七，电镀硬铬后经水洗、抛光处理，即可完成对金属产品的金属表面处理。
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