鋁合金鍍鉻返修工藝控制

【摘 要】采用階梯式給電法，成功地解決了鍍鉻返修問題，并介紹了鉻上鍍鉻工藝操作要點和注意事項。經生產驗證，鉻上鍍鉻層光澤好，結合力好，具有一定的應用價值。

【關鍵詞】鉻上鍍鉻；階梯式給電；結合力

1.前言

鍍鉻具有很高的化學穩定性、硬度高、耐磨性優良等特點，常作防護裝飾性鍍層和機械性鍍層應用于工業領域，但鍍鉻生產過程中（特別是鍍硬鉻）常因為下述原因需要進行鍍鉻返修。

（1）鍍鉻時由于某種原因暫時停電，此時需要修復鍍鉻。

（2）有些鍍鉻件由于足寸不足，需復鍍鉻。

（3）某些大型零件修復性鍍鉻或由于鍍層較厚，連續電鍍72h以上，設備和槽液難以承受，需要分兩次鍍或換槽鍍。

（4）某些零件鍍鉻后尺寸超差，磨削加工后需修復鍍鉻等。

實現鉻上鍍鉻并非易事，因為鉻鍍層具有很強的鈍化能力，在大氣和許多水溶液中，其表面很快生成一層薄而致密的氧化膜，在這樣一層導電性不良的氧化膜上直接鍍鉻，很難得到結合良好的鍍鉻層。有時甚至根本鍍不上，要達到鉻上鍍鉻結合牢固的目的，就必須針對鉻層的特性，采取有效的工藝措施，合理控制參數，才能有效解決鉻上鍍鉻的問題。

1.1鋁及鋁合金鍍鉻存在的難點

我廠對于鋁及鋁合金鍍鉻具有較長的生產歷史，有著完善的技術指導體系，有著經驗豐富的操作者和不斷壯大的工藝技術隊伍，也在這個過程中積累了豐富的操作經驗，但由于鋁及鋁合金本身具有特殊性.在其表面電鍍比較困難，經常發生鉻層結合力差，易起皮、起泡、針孔等缺陷，主要基于鋁材本身以下幾點原因：

（1）鋁的標準電位很負（ω0=-1.67V），當零件浸入槽液中，立即與電位較正的金屬發生置換反應，產生疏松的接觸鍍層。

（2）鋁的化學性質活潑，與氧的親合力很強，極易生成A12O3薄膜，除去舊氧化膜后，表面又會很快生成一層新的氧化膜。

（3）鋁是典型的兩性金屬，在酸、堿溶液中都易溶解，基體易腐蝕。在電鍍槽液中，也會因為鋁的溶解污染電鍍溶液。

（4）鋁的線膨脹系數比大多數金屬都大，在電鍍過程中。基體與鍍層間易產生內應力，影響結合力，特別當溫度發生變化時，鍍層就易產生裂紋、起泡等缺陷。

（5）鋁合金中若含有Cu、Si、Mn等元素。處理不好，對鍍層結合力影響很大。

1.2解決措施

通過鍍鉻零件的實際生產跟蹤，數據積累和理論分析，摸索影響鉻層質量的主要因素，并通過理化分析，結合力檢查，硬度檢查等方法檢測鉻層主要性能指標，保證鋁及鋁合金鍍鉻返修質量。

2.工藝操作與維護

鉻鍍層種類很多，鉻上鍍鉻按鍍液組分以及操作條件的不同，可分為鍍硬鉻和裝飾性鍍鉻，不管哪種類型的鍍鉻，均可采用“階梯式給電法”實現鉻上鍍鉻，即首先將鍍鉻件作陽極（如果件表面有油污，應先采用常規除油方法除去油污，再進行陽極處理），通電進行陽極浸蝕處理，然后再將鍍鉻件轉為陰極，以小電流密度對其進行陽極活化處理，最后再逐步升高電流密度至正常電流密度電鍍至規定厚度。

工藝流程：有機溶劑除油―化學除油―流動熱水洗―流動冷水洗―裝掛（可在溶劑除油前進行）―第一次腐蝕―流動冷水洗―第一次活化腐蝕鍍鎳―流動冷水洗―第二次腐蝕―流動冷水洗―第二次活化腐蝕鍍鎳―流動冷水洗―第三次腐蝕―流動冷水洗―鍍鉻—回收槽洗—流動冷水洗―拆卸―流動熱水洗―吹干―檢驗。

2.1陽極浸蝕處理

陽極浸蝕處理的目的：一是利用鉻層作為陽極時的電化學作用使致密的氧化膜（也稱鈍化膜）溶解，即Cr2O3 +4H2O-6e→Cr2O72++8H，從而除去鍍鉻層表面的氧化膜，裸露出鉻金屬晶格；二是通過電化學作用溶解掉部分基體鉻層即Cr-3e→Cr3+ ，造成鉻層表面微觀粗糙不平，進而提高鉻上鍍鉻層的結合力，操作時主要是控制好浸蝕時間和陽極電流密度，浸蝕時問過短，鉻層表面活化不夠.難以獲得結臺力良好的鉻上鍍鉻層；時間過長，零件易產生過腐蝕陽極電流密度過低，鉻層表面活化不徹底，難以鍍上鉻層；電流密度過大，基體鉻層易產生過腐蝕，使鍍層變粗糙。經生產驗證，陽極電流密度控制在20～40A/dm2，浸蝕時間控制在10～30s，處理溫度控制在50～55℃ 為宜。

2.2階梯式給電法鍍鉻

鍍鉻件經過陽極浸蝕處理后，其表面呈活化狀態，但活化態鉻在強氧化性溶液中，又會立即生成一層新的薄層氧化膜。鍍鉻時不能按常規鍍鉻采用沖擊電流，也不能立即采用正常電流密度電鍍，否則鍍層結臺力不好，必須采用“階梯式給電法”電鍍，其操作步驟如下：

（1）先用小電流密度（DA=2～4A/dm2）進行陰極活化處理，這是鉻上鍍鉻成敗的關鍵；當陰極電流密度小于金屬析出的最低Dk（小于5A/dm2）時，工件表面僅有氫析出，即2H-2e→H2，生成的初生態氫原子具有很強的還原能力，使鉻層表面生成的簿而致密的氧化膜還原成金屬鉻（Cr2O3 +3H2→2Cr-+3H2O），使工件處于活化狀態，注意控制陰極活化處理時間，一般控制在1～2min為宜.時間過長會使原有鍍鉻層發黑，導致結合力下降。

（2）逐步升高陰極電流密度DA至正常電流密度進行電鍍，升壓時間控制在1～2min為宜.然后按正常電流密度DA電鍍至規定時間，正常鍍鉻過程中，要按鍍鉻工藝規范控制好電流密度、鍍液成分、鍍液溫度、電鍍時問、陰陽極面積比、鍍液中有害雜質等主要因素，同時還要注意掛具接觸導電是否良好、輔助陽極和保護性陰極安裝位置是否正確、電源波形是否符臺要求等，這都是獲得高質量鉻上鍍鉻層的根本保證。

3.鍍層性能表征

在鋁合金鍍鉻工藝中，根據產品的使用情況與要求，主要注重鍍層界面結合力的情況測試。

結合力測試方法：

從目前國內對鍍硬鉻所制定的檢測標準來看，一般采用彎曲法、加熱法、磨削法，都是對基體金屬材料為鋼件或銅合金件而言，但對鋁合金及鋁合金為基體材料的，國內尚未有明確的規定。為了找到適合生產過程檢測鋁和鋁合金結合力的方法，我們將2#原件進行解剖，并參照現行航標（HB5401-92）和美國聯邦標準（QQ-C-320B），對鋼件檢測結合力的方法，與國產鋁合金試件進行彎曲法、加熱法、磨削法對比試驗，以期得到適合于鋁合金鉻層結合力的檢測方法。

（1）彎曲法：將鍍有鉻層的金屬試件沿一直徑等于板材厚度的軸反復彎曲1800；或是將試樣夾入虎鉗內進行彎曲，直至基體斷裂，用5倍放大鏡檢查斷裂，鍍層與基體基本不分離。

結論：彎曲法檢查1#、2#件結合力相當。

（2）加熱法：將試樣加熱到190℃，保溫1h，然后在冷水中驟冷，用目視方法檢查，鍍層不起泡、不脫落。

結論：用加熱法檢查結合力，結合力良好。

但由于鋁合金7075T73狀態，時效溫度1073℃左右和1773℃左右，加熱溫度超過其時效溫度，所以在生產過程中的檢驗，不應采用此法。

（3）磨削法：進行正常磨加工，在磨削加工后鍍層應無起皮、脫落即認為鉻鍍層結合力合格。

結論：試件鍍鉻后用磨削法檢查結合力，鍍層無起皮、脫落現象，結合力良好。

4.結語

采用“階梯式給電法”能獲得結臺力良好的鉻上鍍鉻層.在實際生產過程中，嚴格遵守操作規程，精心操作，就能很好的解決鉻上鍍鉻的問題。

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