CN103334149A - 一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法 - Google Patents

一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法，属于电镀铬技术领域。该装置包括整流器、电解电容器、阴极金属板、金属板容器、阳极铅合金、电导线、镀液槽、控温装置和振荡装置。操作方法包括除油、酸洗、通电镀鉻、水洗和干燥等步骤。优点在于，提供了一种简单可靠、易于维护的滚镀硬铬装置及方法，能够有效满足对小零件特别是球形以及椭圆形工件的滚镀硬铬需求，且获得的硬铬镀层能满足其对亮度、厚度、均度及硬度要求。

Description

一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法
技术领域
本发明属于电镀铬技术领域，特别涉及一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法。 
背景技术
通常情况下电镀有两种方式，一种是挂镀，另一种是滚镀。挂镀是将零件装在挂具上进行镀层沉积处理的一种电镀方式，一般用于大尺寸零件的电镀。而对于因形状、大小等因素影响无法或不宜装挂的小零件，则一般采用滚镀。滚镀亦称滚筒电镀，它是将一定数量的小零件置于专用滚筒内、在滚动状态下以间接导电方式在零件表面沉积各种金属或合金镀层，以达到表面防护、装饰或功能性的目的。目前绝大部分的小零件电镀加工都是采用滚镀工艺，加工量约占整个电镀加工的50%，适用范围很广，诸如紧固件、冲压件、水暖件、电子元器件及其他类似的大批量镀件等。滚镀的镀种包括镀锌、铜、镍、锡、铬、金、银及合金等几十种，一般只要能用于挂镀的电镀工艺就能用于滚镀。与挂镀相比，滚镀优势明显，例如，可大大提高劳动生产效率、镀层表面质量好、镀层厚度波动性小、占地面积小等。 
滚镀铬分为滚镀装饰性铬和滚镀硬铬两种；前者仅在镀层外表镀一层薄的光亮铬层，厚度为0.25μm～0.5μm，起防护装饰作用；后者不仅要求镀层光亮，还对硬度和均匀度要求较高、具有良好的耐磨性，且厚度要大于5μm。然而滚镀铬比滚镀其他金属困难，主要由于以下原因：（1）滚镀方式导致工件承受电流密度不断变化甚至断电，导致铬层厚度和结构不均，亮度降低；（2）滚镀溶液为强氧化性溶液，断电时已镀金属铬极易被氧化，导致后续镀层结合力差；（3）待镀工件镀覆面积大，而镀铬电流密度比一般金属要大十几倍至几十倍，因此滚镀铬需要非常高的电流；（4）滚镀过程，全部工件相当于一个形状极为复杂的工件，要求镀液的分散能力和深镀能力良好，而镀铬溶液该两方面能力较差，采用常规滚镀难以获得质量合格的铬镀层；（5）滚镀铬过程产生大量氢气和氧气，降低了镀件相互接触传电的可靠性，增大了镀液电阻，提高了镀槽电压。 
目前滚镀装饰铬多采用卧式镀铬滚筒，或螺旋式镀铬滚筒和离心式镀铬滚筒。但滚镀硬铬的滚筒却非滚镀装饰铬的滚筒，滚镀硬铬采用的是一种间歇式镀铬滚筒或连续给进式自动镀铬滚筒[侯进.滚镀工艺技术与应用.北京：化学工业出版社，2010.]。间歇式镀铬滚筒用非冲孔的钢板制成，外表面涂有氯乙烯树脂。滚筒转速0.5r/min。滚筒内部衬有开槽的瓦楞钢板，用螺栓与与滚筒连接。整个瓦楞钢板用作阴极。当滚筒慢慢转动时，镀件来回越过钢板上的瓦楞滚动。滚筒的正中心是一根轴，轴上包覆铅阳极，铅阳极与滚筒内部的钢板阴极弧度一致。使用一段时间后，瓦楞钢板会沉积很厚的铬层，不仅影响镀件运行，还会降低镀件上镀层的覆盖率，需经常卸下进行化学清洗，降低了劳动生产率，且镀层质量不稳定。连续给进式自动镀铬滚筒不同于间歇式滚筒，镀液连续地给进滚筒，筒腔携带镀件平稳地通过镀液。这种自动化滚筒原为滚镀装饰铬而设计，用于滚镀硬铬时，降低滚筒转速以使零件受镀时间增加。连续给进式自动镀铬滚筒采用网状结构阴极，网孔会因镀上过厚的铬层而封住，其强度以及刚性降低导致变脆而断裂，造成不必要的事故。这两种方法并不能完全满足硬铬镀层的亮度、厚度、均度及硬度要求。因此非常有必要研制一种新型滚镀硬铬装置及方法实现滚镀硬铬“四度”要求。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种周期间歇式滚镀硬铬装置及使用方法。解决了传统技术中铬镀层容易钝化、镀铬溶液分散能力及导电性能差等问题。 
本装置包括：整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8和振荡装置9。其中，金属板容器4置于镀液槽7内，阴极金属板3置于金属板容器4内，阳极铅合金5置于镀液槽7上方，阳极铅合金5和阴极金属板3通过电导线6分别与整流器1的正极和负极相连，电解电容器2与整流器1并联，振荡装置9固定在镀液槽7的两侧，镀液槽7置于控温装置8内。 
针对一种周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法，其具体步骤如下： 
（1）将工件放入70～80℃除油液中，用蒸馏水冲洗； 
（2）室温下，用7～8g/L硫酸浸蚀工件10～30s后，用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净； 
（3）将镀铬溶液倒入控温装置8中的镀液槽7内，升温至30～70℃；并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽7中的阴极金属板3上通电镀铬，电流密度为10～80A/dm2，间隔5～60分钟进行周期性振荡，到达电镀时间后断电； 
（4）将工件取出后，用30～70℃的流动热水清洗工件表面，至工件表面镀液成分清洗干净； 
（5）将水洗后的工件在温度为30～100℃下烘干10～100分钟后，即可获得硬铬镀层，硬铬镀层厚度均匀、光亮致密。 
其中，除油液配方为：磷酸三钠：40～60g/L，碳酸钠：35～40g/L，氢氧化钠：5～10g/L，OP乳化剂：2～3g/L，温度为70～80℃。 
镀铬溶液配方为：铬酸酐（CrO3）：100～500g/L，硫酸(H2SO4)：0.2～15g/L，氟硅酸（H2SiF6）或氟硅酸钠（Na2SiF6）或者氟硅酸钾（K2SiF6）：0.5～10g/L。 
工件为球形或椭圆形。 
硬铬层厚度（大于5μm）可以通过调节电镀时间进行控制，电镀时间根据电流密度和电流效率，采用法拉第定律进行计算。 
本发明的优点在于：提供了一种简单可靠、易于维护的滚镀硬铬装置及方法，能够有效满足对小零件特别是球形以及椭圆形工件的滚镀硬铬需求，应用广泛；获得的硬铬镀层均匀、细致、光亮、致密、且与基体结合力好，且能满足其对亮度、厚度、均度及硬度要求。 
附图说明
图1为本发明中一种周期间歇式滚镀硬铬装置的示意图。其中，整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8、振荡装置9。 
图2为通过该方法获得的滚镀硬铬铜球（2mm直径）显微镜照片。其中，铬层厚度为70μm。 
具体实施方式
实施例1： 
本装置包括：整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8和振荡装置9。其中，金属板容器4置于镀液槽7内，阴极金属板3置于金属板容器4内，阳极铅合金5置于镀液槽 7上方，阳极铅合金5和阴极金属板3通过电导线6分别与整流器1的正极和负极相连，电解电容器2与整流器1并联，振荡装置9固定在镀液槽7的两侧，镀液槽7置于控温装置8内。 
针对一种周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法，其具体步骤如下： 
（1）将直径2mm铜球放入70℃除油液中，用蒸馏水冲洗； 
（2）室温下，用8g/L硫酸浸蚀工件30s后，用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净； 
（3）将镀铬溶液倒入控温装置8中的镀液槽7内，升温至60℃；并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽7中的阴极金属板3上通电镀铬，电流密度为65A/dm2，间隔30分钟进行周期性振荡，电镀6h后断电； 
（4）将工件取出后，用50℃的流动热水清洗工件表面，至工件表面镀液成分清洗干净； 
（5）将水洗后的工件在温度为90℃下烘干100分钟后，即可获得硬铬镀层，硬铬镀层厚度均匀、光亮致密。 
其中，除油液配方为：磷酸三钠：60g/L，碳酸钠：40g/L，氢氧化钠：10g/L，OP乳化剂：3g/L，温度为75℃。 
镀铬溶液配方为：铬酸酐（CrO3）：300g/L，硫酸(H2SO4)：2.5g/L，氟硅酸（H2SiF6）：1.5g/L。 
实施例2： 
本装置包括：整流器1、电解电容器2、阴极金属板3、金属板容器4、阳极铅合金5、电导线6、镀液槽7、控温装置8和振荡装置9。其中，金属板容器4置于镀液槽7内，阴极金属板3置于金属板容器4内，阳极铅合金5置于镀液槽7上方，阳极铅合金5和阴极金属板3通过电导线6分别与整流器1的正极和负极相连，电解电容器2与整流器1并联，振荡装置9固定在镀液槽7的两侧，镀液槽7置于控温装置8内。 
针对一种周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法，其具体步骤如下： 
（1）将直径1.5mm铁球放入60℃除油液中，用蒸馏水冲洗； 
（2）室温下，用8g/L硫酸浸蚀工件30s后，用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净； 
（3）将镀铬溶液倒入控温装置8中的镀液槽7内，升温至60℃；并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽7中的阴极金属板3上通电镀铬，电流密度为60A/dm2，间隔20分钟进行周期性振荡，电镀6h后断电； 
（4）将工件取出后，用60℃的流动热水清洗工件表面，至工件表面镀液成分清洗干净； 
（5）将水洗后的工件在温度为80℃下烘干100分钟后，即可获得硬铬镀层，硬铬镀层厚度均匀、光亮致密。 
其中，除油液配方为：磷酸三钠：60g/L，碳酸钠：40g/L，氢氧化钠：10g/L，OP乳化剂：3g/L，温度为75℃。 
镀铬溶液配方为：铬酸酐（CrO3）：300g/L，硫酸(H2SO4)：2.5g/L，氟硅酸（H2SiF6）：1.5g/L。 

Claims (5)

1.一种周期间歇式滚镀硬铬装置，其特征在于，包括整流器（1）、电解电容器（2）、阴极金属板（3）、金属板容器（4）、阳极铅合金（5）、电导线（6）、镀液槽（7）、控温装置（8）和振荡装置（9）；其中，金属板容器（4）置于镀液槽（7）内，阴极金属板（3）置于金属板容器（4）内，阳极铅合金（5）置于镀液槽（7）上方，阳极铅合金（5）和阴极金属板（3）通过电导线（6）分别与整流器（1）的正极和负极相连，电解电容器（2）与整流器（1）并联，振荡装置（9）固定在镀液槽（7）的两侧，镀液槽（7）置于控温装置（8）内。 
2.一种权利要求1所述的周期间歇式滚镀硬铬装置的使用方法，其特征在于，具体步骤为： 
（1）将工件放入70～80℃除油液中，用蒸馏水冲洗； 
（2）室温下，用7～8g/L硫酸浸蚀工件10～30s后，用蒸馏水清洗至工件表面的硫酸被清洗干净； 
（3）将镀铬溶液倒入控温装置（8）中的镀液槽（7）内，升温至30～70℃；并将经除油、酸洗后的工件置于镀液槽（7）中的阴极金属板（3）上通电镀铬，电流密度为10～80A/dm2，间隔5～60分钟进行周期性振荡，到达电镀时间后断电； 
（4）将工件取出后，用30～70℃的流动热水清洗工件表面，至工件表面镀液成分清洗干净； 
（5）将水洗后的工件在温度为30～100℃下烘干10～100分钟后，即可获得硬铬镀层。 
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述的除油液配方为：磷酸三钠：40～60g/L，碳酸钠：35～40g/L，氢氧化钠：5～10g/L，OP乳化剂：2～3g/L，温度为70～80℃。 
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的镀铬溶液配方为：铬酸酐（CrO3）：100～500g/L，硫酸(H2SO4)：0.2～15g/L，氟硅酸（H2Si F6）或氟硅酸钠（Na2SiF6）或者氟硅酸钾（K2SiF6）：0.5～10g/L。 
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述的工件为球形或椭圆形。 
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