CN117702200A - 一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，包括钢制零件在电镀槽液内进行正常电镀；正常电镀的阴极电流密度采用阶梯递增式电流密度，初始电流密度为30～45A/dm2，电流密度递增的次数大于或等于1，电流密度每次递增量不超过5A/dm2。本发明的一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，该工艺将原有正常电镀采用同一电流密度的电镀方式改为不同电流密度阶梯递加的方式进行正常电镀硬铬，工艺简单，操作方便，并且通过对正常电镀方式的调整，制备的镀层外观美观，孔隙率低，镀层与金属结合力高，气密性和耐磨性好。
Description
技术领域
本发明属于电镀技术领域，具体涉及一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法。
背景技术
硬铬镀层具有很高的硬度，有较好的耐热性，镀铬层的摩擦系数小，特别是干摩擦系数，具有很好的耐磨性，因此在起落架产品上广泛应用。
目前，钢制零件常用的电镀硬铬加工方法为：抛光→碱清洗→氧化铝干吹砂→装挂和保护→电化学除油→电镀铬(预热、阳极腐蚀、冲击电镀、正常电镀)→除氢处理→抛光→检验，正常电镀一般在中等浓度的铬酐溶液中采用温度50℃～60℃、电流密度40A/dm2～60A/dm2的阴极电流密度参数一步电镀形成，这种电镀硬铬技术已经成熟并在航空工业、兵器制造、机械制造等领域要求耐磨及尺寸修复的零件上广泛应用。但随着对硬铬镀层性能要求的提高，此技术不能满足零件对硬铬镀层既要求结合力、低孔隙，又要求高耐磨性和气密性要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，该工艺将原有正常电镀采用同一电流密度的电镀方式改为不同电流密度阶梯递加的方式进行正常电镀硬铬，工艺简单，操作方便，并且通过对正常电镀方式的调整，制备的镀层外观美观，孔隙低，镀层与金属结合力高，气密性和耐磨性好。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，包括钢制零件在电镀槽液内进行正常电镀；正常电镀的阴极电流密度采用阶梯递增式电流密度，初始电流密度为30～45A/dm2，电流密度递增的次数大于或等于1，电流密度每次递增量不超过5A/dm2。
优选的，在最终电镀阶段前每个阶段电流密度持续时间为5～10min，并在最终电镀阶段将镀层镀至所需镀层厚度。镀层厚度与电镀时间有一定的关系，最终电镀阶段的电镀时间由镀层厚度决定。
具体的，正常电镀的阴极电流密度采用阶梯两步递增式电流密度，在阶梯二步电流密度阶段将镀层镀至所需镀层厚度。
具体的，正常电镀的阴极电流密度采用阶梯三步递增式电流密度，在阶梯三步电流密度阶段将镀层镀至所需镀层厚度。
优选的，正常电镀过程中，槽液的温度为50～60℃，且温度变化不超过5℃。
优选的，电流密度每次递增所需的时间为30～90s。
具体的，所采用的电源为可控硅整流直流电源，波纹系数≤5％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，该工艺将原有正常电镀采用同一电流密度的电镀方式改为不同电流密度阶梯递加的方式进行正常电镀硬铬，工艺简单，操作方便，并且通过对正常电镀方式的调整，制备的镀层外观美观，孔隙低，镀层与金属结合力高，气密性和耐磨性好。
附图说明
图1为本发明实施例1中阴极电流密度与电镀时间关系图；
图2为本发明实施例2中阴极电流密度与电镀时间关系图；
图3为对比例1中传统一步铬层微裂纹示意图；
图4为本发明实施2中阶梯递加电流密度铬层微裂纹示意图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
对钢制零件进行电镀硬铬的工艺步骤为：抛光→碱清洗→氧化铝干吹砂→装挂和保护→电化学除油→电镀铬→除氢处理→抛光→检验。其中电镀铬操作过程中包括预热、阳极俯视、冲击电镀和正常电镀四个过程，正常电镀工艺设备采用可控硅整流直流电源，纹波系数≤5％，具备手动和自动调节电流功能，电压表、电流表精度等级0.5级。正常电镀时，优选了两组不同的普通中等浓度的铬酐镀铬溶液作为电镀槽液进行试验，溶液组成及电镀工艺参数见表1所示。
表1溶液组成及电镀工艺参数
实施例1：
钢制零件分别在表1中两种配方溶液的电镀槽液内进行正常电镀，正常电镀的阴极电流密度采用阶梯两步递增式电流密度电镀，如图1所示，电流密度递增一次，电流密度递增量为5A/dm2。初始电流密度为35A/dm2和45A/dm2，初始电流密度持续时间选8min和10min，阶梯第二步电流密度持续时间为镀层镀至所需镀层厚度所需时间，具体电镀工艺参数记录表如下表2所示。
表2实施例1中电镀工艺参数记录表
实施例2：
钢制零件分别在表1中两种配方溶液的电镀槽液内进行正常电镀，正常电镀的阴极电流密度采用阶梯三步递增式电流密度电镀，如图2所示，电流密度递增两次，电流密度递增量为5A/dm2。阶梯第一步电流密度持续时间为8min，阶梯第二步电流密度持续时间为10min，阶梯第三步电流密度持续时间为镀层镀至所需镀层厚度所需时间，具体电镀工艺参数记录表如下表3所示。
表3实施例2中电镀工艺参数记录表
对比例1：
钢制零件在分别表1中两种配方溶液的电镀槽液内进行正常电镀，正常电镀的阴极电流密度采用传统同一电流密度电镀即传统一步镀铬，电流密度持续时间为镀层镀至所需镀层厚度所需时间，具体电镀工艺参数记录表如下表4所示。
表4对比例1中电镀工艺参数记录表
对上述实施例1、实施例2和对比例1中得到的硬铬镀层进行测试，相关的镀层铬层试验项目、试验方法及接收标准见表5所示。
表5镀层铬层试验项目、试验方法及接收标准
相关外观、结合力、孔隙率、硬度、氢脆性、耐磨性和镀层气密性试验结果见表6：
表6试验结果统计表
从上表试验结果的对比看出，阶梯两步和阶梯三步电镀与传统一步电镀外观相近。在镀层厚度相近的情况下，传统一步电镀铬层的孔隙率高于阶梯两步和阶梯三步电镀铬层的孔隙率。镀层结合力在镀层厚度小于45μm时相同，镀层厚度大于45μm时传统一步电镀镀层结合力较差，且传统一步电镀铬层气密试验合格率较低。铬层的耐蚀性、结合力与镀层的孔隙率与微裂纹息息相关，具有较少孔隙及贯穿性微裂纹可有效提高铬层的耐蚀性、结合力。阶梯两步和阶梯三步电镀开始时使用的电流密度(30A/dm2～31A/dm2)比传统一步电镀时使用的电流密度低，能够减少铬层贯穿性微裂纹，如图3、图4所示，且电流密度增加后镀层结晶***，阻滞了贯穿性微裂纹的生长与镀层孔隙的生成，电流密度由低到高，温度不变，铬层硬度随电流密度的变化增加。阶梯递加电流密度每个持续阶段，镀层厚度增加5-8μm，此镀层厚度比传统一步电镀时小，一定程度上减少铬层的内应力，提高铬层韧性，能有效防止铬层在磨削和抛光过程中产生贯穿性微裂纹和微裂纹变宽向底层扩展的情况。同时，铬层气密性取决于铬层的金相结构，即铬层孔隙及微裂纹，而阶梯递加电流密度可有效减少铬层微裂纹和孔隙，因而在同等条件下，可提高铬层气密性。
采用阶梯递加电流密度电镀铬，在镀层厚度相近的情况下，铬层与基体金属结合力有所提高，镀层孔隙和贯穿性微裂纹减少，铬层气密性有所提高；铬层硬度、耐磨性和氢脆性能满足要求，与传统镀硬铬工艺一致。
本发明的一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，在原有正常电镀方式中将传统一步电镀改为阶梯两步或阶梯多步递加电流密度进行电镀铬，通过电镀方式的调整，制备的镀层外观美观，孔隙低，镀层与金属结合力高，耐磨性和气密性好，同时本发明的工艺方法简单，操作方便。目前，本发明的工艺方法已应用于对产品结合力、耐磨性和气密性要求较高的内孔和外圆镀铬零件的加工中，对零件的加工质量及生产成本控制都有积极的推动作用。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种钢制零件电镀硬铬的工艺方法，包括钢制零件在电镀槽液内进行正常电镀；其特征在于：正常电镀的阴极电流密度采用阶梯递增式电流密度，初始电流密度为30～45A/dm2，电流密度递增的次数大于或等于1，电流密度每次递增量不超过5A/dm2。
2.根据权利要求1所述的钢制零件电镀硬铬的工艺方法，其特征在于：在最终电镀阶段前每个阶段电流密度持续时间为5～10min，并在最终电镀阶段将镀层镀至所需镀层厚度。
3.根据权利要求2所述的钢制零件电镀硬铬的工艺方法，其特征在于：正常电镀的阴极电流密度采用阶梯两步递增式电流密度，在阶梯二步电流密度阶段将镀层镀至所需镀层厚度。
4.根据权利要求2所述的钢制零件电镀硬铬的工艺方法，其特征在于：正常电镀的阴极电流密度采用阶梯三步递增式电流密度，在阶梯三步电流密度阶段将镀层镀至所需镀层厚度。
5.根据权利要求1所述的钢制零件电镀硬铬的工艺方法，其特征在于：正常电镀过程中，槽液的温度为50～60℃，且温度变化不超过5℃。
6.根据权利要求1所述的钢制零件电镀硬铬的工艺方法，其特征在于：电流密度每次递增所需的时间为30～90s。
7.根据权利要求1所述的钢制零件电镀硬铬的工艺方法，其特征在于：所采用的电源为可控硅整流直流电源，波纹系数≤5％。
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