CN1268789C - 齿轮内孔表面电镀的工艺方法及其专用夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿轮内孔表面电镀的工艺方法及其专用夹具装置，其特征是采用双极性电镀方法，以及安装齿轮的夹具不仅仅是夹紧齿轮的夹具，更重要的是使电镀化学镀层沉积得以进行的专用夹具装置，也就是说能使齿轮内孔镀层连续地在该电镀液中进行沉积的专用夹具装置。双极性电镀液的成分为：氰化亚铜11-13克/升，锡酸钠21-24克/升，氰化钠45-50克/升，氢氧化钠22-26克/升；将多个齿轮穿套在专用夹具装置中心轴阳极棒上，悬挂在电镀液槽中，将直流电输入到电镀槽内的阴、阳极上，在电场作用下仅仅在齿轮内孔表面局部进行电镀镀层。本发明方法电镀效率高、产量大，而且镀层成分含量稳定，镀层厚度均匀。

Description

齿轮内孔表面电镀的工艺方法及其专用夹具装置

技术领域

本发明涉及齿轮内孔表面电镀的工艺方法及其专用夹具装置，属电镀化学技术领域。

背景技术

有些工业部门在一些特殊使用场合，需要对某些零件进行不同要求的表面处理，也就需要对某些不需要处理的表面进行局部保护，例如，为了提高齿轮内孔表面的润滑性和耐磨性，就需要在其内孔中电镀一层特殊的镀层，同时在内孔电镀过程中要求齿轮本身表面不发生电镀作用，也就是说仅仅在齿轮的内孔中发生局部电镀。对一些零部件的局部电镀镀层或局部电沉积的传统方法是采用局部屏蔽法，即是在零件某些不需要进行电镀的表面用环氧树脂或石蜡进行封蔽，然后再进行电镀，待电镀结束后，需将屏蔽层用化学或机械方法除掉，这种方法造成操作工序复杂，生产效率低，并且在退除屏蔽层时会产生环境污染及可能会影响镀层的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种齿轮内孔表面局部电镀沉积的工艺方法及其专用夹具装置，使齿轮内孔局部电镀沉积过程无需屏蔽措施而一步完成。本发明的另一个目的是利用原有电镀槽而不需重新改造而实现新的工艺。本发明的又一目的是提供一种能使镀层组成成分稳定、厚度均匀、操作简便的夹持齿轮的新型夹具装置。

本发明的目的是通过以下措施来实现的。

本发明的齿轮内孔表面电镀工艺方法，其工艺流程包括以下各工序：齿轮安装于专用夹具上-金属清洗剂除油-水洗-电解除油-水洗-30％盐酸溶液浸蚀-水洗-电镀-水洗-去离子水清洗-烘干-高温除氢。本发明的各工序中，除电镀工序与常规传统的有些不同外，其它工序均与传统的处理方法相同。本发明的特征在于，电镀工序采用双极性电镀方法；安装齿轮的夹具不仅仅是夹紧齿轮的夹具，更重要的是使电镀化学镀层沉积得以进行的专用夹具装置，该专用夹具装置浸在电镀槽中，专用夹具装置包括穿套多个齿轮的阳极轴棒、可悬挂于阳极杆上的铜质吊钩、支撑棒、上层盖板、下层盖板、进液管；电镀工序中双极性电镀锡青铜镀液的成分为：氰化亚铜11-13克/升，锡酸钠21-24克/升，氰化钠45-50克/升，氢氧化钠22-26克/升；使齿轮内孔表面镀上耐磨、耐侵蚀、润滑性好的锡青铜镀层。

将多个待处理的齿轮通过齿轮内孔成串地穿套在专用夹具装置中作为阳极的不锈钢中心轴上，然后将该装置通过其顶部的铜质吊钩悬挂在电镀液槽内上面中间水平纵向设置的阳极杆上，电镀槽上面左右二侧水平纵向设置有阴极杆，在阴极杆上垂直地挂有阴极板，通过硅整流器和导线将直流电传输至水平设置的阳极杆和阴极杆上，浸在电镀槽中的专用夹具中的成串齿轮在电场作用下仅仅在齿轮内孔表面局部进行电镀镀层；电镀操作的工艺条件是：温度55-60℃，电流密度2-3安/分米2，电镀流速150-250升/分。

电镀过程凭借专用夹具装置，使齿轮内孔表面的镀层能连续地在循环流动的电镀液中进行沉积。

在专用夹具装置中，由于其中心轴阳极棒表面与套入阳极棒的齿轮的内孔表面之间特留有一定的空隙，并由此形成可流入电镀液的垂直通道，电镀槽中的电镀液通过液泵将电镀液送至设置于专用装置底部的进液管，再向上流经其上面的空隙垂直通道，而从该装置顶部的出液小孔溢流流回电镀槽中，形成一个电镀液的封闭循环回流系统。在特设的电场作用下，电镀液唯有在齿轮内孔表面进行局部电镀。

该种在使用特殊专用夹具装置下的电镀操作，其原理是：当电镀槽中的阳、阴极通入直流电后，专用夹具装置中的中心轴阳极棒与槽中的阴极板之间就有电场及连续的电力线分布，使靠近阳极棒一侧，也就是齿轮内孔一侧感应负电荷，而靠近阴极板一侧，也就是齿轮面一侧感应正电荷。由于齿轮内孔一侧有负电荷存在，就会发生阴极还原反应，而使电镀液中的金属正离子发生沉积反应被电镀到齿轮内孔表面上。齿轮面一侧有正电荷存在，会发生氧化反应，主要是氧气的析出反应，其齿轮面不会发生变化。通过该方法就可实现仅仅在齿轮内孔沉积锡青铜镀层的电镀工艺。

本发明齿轮齿轮内孔表面电镀工艺方法中所用的专用夹具装置的结构为：该专用夹具装置主要包括有一不锈钢阳极棒、三根支撑棒、上层盖板、下层盖板、进液管、阳极铜质吊钩等，其特征在于，上层盖板中心圆孔周围设有一圈环状布置的出液小圆孔；下层盖板由开有中心圆孔的第一下盖板、第二下盖板和安置在第二下盖板方形缺口槽内的不锈钢加强板组成，此三块板通过该装置内侧的四个螺钉紧固连接，而第一下盖板和第二下盖板则通过该装置外侧的四个螺钉紧固连接，不锈钢加强板中心圆孔周围开设有三个扇形进液孔，电镀液可通过此孔进入上面的垂直空隙通道；在下层盖板下面还设有一进液管，该进液管上部扩大部分管段嵌装在第二层盖板的底部，进液管与上部扩大部分管段之间通过螺纹套筒旋接，进液管的管口通过胶管与电镀液泵相连；可穿套多个齿轮的垂直纵轴不锈钢阳极棒设置在上层盖板和下层盖板之间，且穿过上层盖板和下层盖板的中心圆孔，其尾部收缩部分插入不锈钢加强板的小圆孔内，并通过螺帽与不锈钢加强板紧固连接，在垂直不锈钢阳极棒周围设有三根穿越上层盖板和下层盖板的支撑棒，三根支撑棒呈等边三角形布置，支撑棒为不锈钢制造，其上部设有螺纹，可通过螺帽将被加工的齿轮夹紧固定；操作时三根支撑棒还需套有绝缘塑料套管，以屏蔽电场或电力线的作用，在垂直不锈钢阳极棒上部还连接有便于悬挂的阳极铜质吊钩；上层盖板、第一下盖板、第二下盖板为方形，且都是由绝缘塑料PP或PVC制成。

本发明方法的优点为：

1.省去了过去传统镀层工艺中对局部处理的零部件进行屏蔽操作的工序，因此可简化工艺步骤。同时由于不需要屏蔽处理，也就无需退除屏蔽层，不但节约了材料而且防止了环境污染。

2.由于在电镀工艺中采用特殊设计的专用夹具装置，使电镀液在该装置内进行连续循环流动，因此可保持齿轮孔内的电镀液成分浓度不变，由此，最终获得成分含量稳定、厚度均匀的锡青铜镀层。

3.本发明方法中的电镀工艺可在传统原有的电镀槽中进行，不需要改造，可节约设备投资费用。

4.本发明的电镀方法及其专用夹具装置，由于采用双极性电镀及专门设计的专用夹具装置，可以一次性直接获得局部镀层的零部件，而且生产效率高、产量高、质量好。

附图说明

图1为本发明的电镀工艺示意图。

图2为本发明特殊设计的专用夹具装置正视图。

图3为本发明专用夹具装置的上层盖板俯视图。

图4为本发明专用夹具装置的下层盖板俯视图。

图5为本发明专用夹具装置的不锈钢加强板俯视图。

具体实施方式

实施例一：本发明的齿轮内孔表面电镀的工艺方法，其工艺流程包括以下各工序：齿轮安装于专用夹具上-金属清洗剂除油-水洗-电解除油-水洗-30％盐酸溶液浸蚀-水洗-电镀-水洗-去离子水清洗-烘干-高温除氢，其特征在于，电镀工序采用双极性电镀方法；安装齿轮的夹具不仅仅是夹紧齿轮的夹具，更重要的是使电镀化学镀层沉积得以进行的专用夹具装置，电镀工序中双极性电镀锡青铜镀液的成分为：氰化亚铜11-13克/升，锡酸钠21-24克/升，氰化钠45-50克/升，氢氧化钠22-26克/升。

参见图1的电镀槽结构示意图。多个待处理的齿轮通过齿轮内孔成串地穿套在专用夹具装置G中作为阳极的不锈钢中心轴上，然后将该专用夹具装置G通过其端部铜质吊钩悬挂在电镀槽A内上面中间水平纵向设置的阳极杆B上，电镀槽A上面左右二侧水平纵向设置有阴极杆C，在阴极杆C上垂直挂有阴极板F，左右各二块，共四块阴极板，故称双极性。通过硅整流器E和导线D将直流电传送至水平设置的阳极杆B和阴极杆C上。浸在电镀槽A中的专用夹具装置G中的成串齿轮，在电场作用下，仅仅在齿轮内孔表面局部地进行电镀镀层。电镀操作的工艺条件是：温度55-60℃，电流密度2-3安/分米2，电镀流速150-250升/分。

电镀过程凭借专门设计的专用夹具装置，使齿轮内孔表面的镀层能连续地在循环流动的电镀液中进行沉积。

在专用夹具装置中，由于其中心轴阳极棒表面与套入阳极棒的齿轮的内孔表面之间留有一定的空隙，并由此形成可流入电镀液的垂直通道，电镀槽A中的电镀液通过液泵(图中未标出)，将电镀液送至设置于专用夹具装置底部的进液管5，电镀液向上经进液管5上面的空隙垂直通道，而从该装置顶部的出液小孔溢流流回电镀槽中，形成一个电镀液的封闭循环系统。在特设的电场作用下，电镀液唯有在齿轮内孔表面进行局部电镀。

关于本发明中特殊设计的专用夹具装置，它不仅仅是夹紧齿轮的夹具，更重要的是使电镀化学镀层沉积得以进行的专用夹具装置，

专用夹具装置的结构为：参见图1、图2、图3、图4和图5，该装置(即图1中的G)主要包括有一个不锈钢阳极棒1、三根支撑棒2、上层盖板3、下层盖板4、进液管5、阳极铜质吊钩6等，其特征在于，上层盖板3中心圆孔周围设有一圈环状布置的出液小圆孔9；下层盖板4由开有中心圆孔的第一下盖板4a、第二下盖板4b和安置在第二下盖板4b方形缺口槽内的不锈钢加强板4c组成，以加强承担上面多个成串齿轮的重量，此三块板通过该装置内侧的四个螺钉7紧固连接，而第一下盖板4a和第二下盖板4b则通过该装置外侧的四个螺钉8紧固连接，不锈钢加强板4c中心圆孔10周围开设有三个扇形进液孔12，电镀液可通过此孔进入上面的垂直空隙通道；在下层盖板下面还设有一进液管5，该进液管5上部扩大部分管段13嵌装在第二下盖板4b的底部，进液管5与上部扩大部分管段13之间通过螺纹套筒14旋接，进液管5的管口通过胶管与电镀液泵相连；可穿套多个齿轮的垂直纵轴不锈钢阳极棒1设置在上层盖板3和下层盖板4之间，且穿过上层盖板3和下层盖板4的中心圆孔，其尾部收缩部分插入不锈钢加强板4c的小圆孔10内，并通过螺帽与不锈钢加强板4c紧固连接，在垂直不锈钢阳极棒1周围设有三根穿越上层盖板3和下层盖板4的支撑棒2，三根支撑棒2呈等边三角形布置，支撑棒2为不锈钢制造，其上部设有螺纹，可通过螺帽将被加工的齿轮夹紧固定；操作时三根支撑棒2还需套有绝缘塑料套管，以屏蔽电场或电力线的作用，在垂直不锈钢阳极棒1上部还连接有便于悬挂的阳极铜质吊钩6；上层盖板3、第一下盖板4a、第二下盖板4b为方形，且都是由绝缘塑料PP或PVC制成。

所述的专用夹具装置底部的进液管5也可设置在该装置侧面，其管口向上。

本发明电镀方法及专用夹具装置除了用于电镀齿轮内孔外，还适用于电镀有孔的其它零部件，同时除了电镀锡青铜以外，也可以电镀其它的镀层，如镍、铜、锡或其它合金镀层，具有广泛适用性。

Claims (3)

1.一种齿轮内孔表面电镀的工艺方法，其工艺流程包括以下各工序：齿轮安装于专用夹具上—金属清洗剂除油—水洗—电解除油—水洗—30％盐酸溶液浸蚀—水洗—电镀—水洗—去离子水清洗—烘干—高温除氢；其特征在于，电镀工序采用双极性电镀方法；安装齿轮的夹具不仅仅是夹紧齿轮的夹具，更重要的是使电镀化学镀层沉积得以进行的专用夹具装置，该专用夹具装置浸在电镀槽中，专用夹具装置包括穿套多个齿轮的阳极轴棒、可悬挂于阳极杆上的铜质吊钩、支撑棒、上层盖板、下层盖板、进液管；电镀工序中双极性电镀锡青铜镀液的成分为：氰化亚铜11-13克/升，锡酸钠21-24克/升，氰化钠45-50克/升，氢氧化钠22-26克/升；将多个齿轮穿套在专用夹具装置中心轴阳极棒上，然后将该装置通过铜质吊钩悬挂在电镀液槽内上面中间水平纵向设置的阳极杆上；电镀槽上面左右二侧水平纵向设置有阴极杆，在阴极杆上垂直地挂有阴极板，通过硅整流器和导线将直流电传输至水平设置的阳极杆和阴极杆上，浸在电镀槽中的专用夹具中的成串齿轮在在电场作用下仅仅在齿轮内部表面局部进行电镀镀层；电镀操作的工艺条件是：温度55-60℃，电流密度2-3安/分米2，电镀流速150-250升/分。

2.一种齿轮内孔表面电镀工艺方法中所用的专用夹具装置，包括有一不锈钢阳极棒(1)、三根支撑棒(2)、上层盖板(3)、下层盖板(4)、进液管(5)、阳极铜质吊钩(6)；其特征在于，上层盖板(3)中心圆孔周围设有一圈环状布置的出液小圆孔(9)；下层盖板(4)由开有中心圆孔的第一下盖板(4a)、第二下盖板(4b)和安置在第二层盖板(4b)方形缺口槽内的不锈钢加强板(4c)组成，此三块板通过该装置内侧的四个螺钉(7)紧固连接，而第一下盖板(4a)和第二下盖板(4b)则通过该装置外侧的四个螺钉(8)紧固连接，不锈钢加强板(4c)中心圆孔(10)周围开设有三个扇形进液孔(12)，电镀液可通过此孔进入上层盖板(3)和下层盖板(4)之间的垂直空隙通道；在下层盖板下面还设有一进液管(5)，该进液管(5)上部扩大部分管段(13)嵌装在第二下盖板(4b)的底部，进液管(5)与上部扩大部分管段(13)之间通过螺纹套筒(14)旋接，进液管(5)的管口通过胶管与电镀液泵相连；可穿套多个齿轮的垂直纵轴不锈钢阳极棒(1)设置在上层盖板(3)和下层盖板(4)之间，且穿过上层盖板(3)和下层盖板(4)的中心圆孔，其尾部收缩部分插入不锈钢加强板(4c)的小圆孔(10)内，并通过螺帽与不锈钢加强板(4c)紧固连接；在垂直不锈钢阳极棒(1)周围设有三根穿越上层盖板(3)和下层盖板(4)圆孔的支撑棒(2)，三根支撑棒(2)呈等边三角形布置，支撑棒(2)为不锈钢制造，其上部设有螺纹，可通过螺帽将被加工的齿轮夹紧固定；操作时三根支撑棒(2)还需套有绝缘塑料套管，以屏蔽电场或电力线的作用，在垂直不锈钢阳极棒(1)上部还连接有便于悬挂的阳极铜质吊钩(6)；上层盖板(3)、第一下盖板(4a)、第二下盖板(4b)为方形，且都是由绝缘塑料PP或PVC制成。

3.根据权利要求2所述的一种齿轮内孔表面电镀工艺方法中所用的专用夹具装置，其特征在于，所述的专用夹具装置底部的进液管(5)也可设置在该装置侧面，其管口向上。

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