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(wèn)題，并介紹了鉻上鍍鉻工藝操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，鉻上鍍鉻層光澤好，結(jié)合力好，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】鉻上鍍鉻；階梯式給電；結(jié)合力

1.前言

鍍鉻具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、硬度高、耐磨性優(yōu)良等特點(diǎn)，常作防護(hù)裝飾性鍍層和機(jī)械性鍍層應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，但鍍鉻生產(chǎn)過(guò)程中（特別是鍍硬鉻）常因?yàn)橄率鲈蛐枰M(jìn)行鍍鉻返修。

（1）鍍鉻時(shí)由于某種原因暫時(shí)停電，此時(shí)需要修復(fù)鍍鉻。

（2）有些鍍鉻件由于足寸不足，需復(fù)鍍鉻。

（3）某些大型零件修復(fù)性鍍鉻或由于鍍層較厚，連續(xù)電鍍72h以上，設(shè)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(fù)鍍鉻等。

實(shí)現(xiàn)鉻上鍍鉻并非易事，因?yàn)殂t鍍層具有很強(qiáng)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(dǎo)電性不良的氧化膜上直接鍍鉻，很難得到結(jié)合良好的鍍鉻層。有時(shí)甚至根本鍍不上，要達(dá)到鉻上鍍鉻結(jié)合牢固的目的，就必須針對(duì)鉻層的特性，采取有效的工藝措施，合理控制參數(shù)，才能有效解決鉻上鍍鉻的問(wèn)題。

1.1鋁及鋁合金鍍鉻存在的難點(diǎn)

我廠對(duì)于鋁及鋁合金鍍鉻具有較長(zhǎng)的生產(chǎn)歷史，有著完善的技術(shù)指導(dǎo)體系，有著經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者和不斷壯大的工藝技術(shù)隊(duì)伍，也在這個(gè)過(guò)程中積累了豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，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(jīng)常發(fā)生鉻層結(jié)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(diǎn)原因：

（1）鋁的標(biāo)準(zhǔn)電位很負(fù)（ω0=-1.67V），當(dāng)零件浸入槽液中，立即與電位較正的金屬發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)生疏松的接觸鍍層。

（2）鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，與氧的親合力很強(qiáng)，極易生成A12O3薄膜，除去舊氧化膜后，表面又會(huì)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(huì)因?yàn)殇X的溶解污染電鍍?nèi)芤骸?/p>

（4）鋁的線膨脹系數(shù)比大多數(shù)金屬都大，在電鍍過(guò)程中。基體與鍍層間易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響結(jié)合力，特別當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，鍍層就易產(chǎn)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(duì)鍍層結(jié)合力影響很大。

1.2解決措施

通過(guò)鍍鉻零件的實(shí)際生產(chǎn)跟蹤，數(shù)據(jù)積累和理論分析，摸索影響鉻層質(zhì)量的主要因素，并通過(guò)理化分析，結(jié)合力檢查，硬度檢查等方法檢測(cè)鉻層主要性能指標(biāo)，保證鋁及鋁合金鍍鉻返修質(zhì)量。

2.工藝操作與維護(hù)

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(shí)現(xiàn)鉻上鍍鉻，即首先將鍍鉻件作陽(yáng)極（如果件表面有油污，應(yīng)先采用常規(guī)除油方法除去油污，再進(jìn)行陽(yáng)極處理），通電進(jìn)行陽(yáng)極浸蝕處理，然后再將鍍鉻件轉(zhuǎn)為陰極，以小電流密度對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)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(guī)定厚度。

工藝流程：有機(jī)溶劑除油―化學(xué)除油―流動(dòng)熱水洗―流動(dòng)冷水洗―裝掛（可在溶劑除油前進(jìn)行）―第一次腐蝕―流動(dòng)冷水洗―第一次活化腐蝕鍍鎳―流動(dòng)冷水洗―第二次腐蝕―流動(dòng)冷水洗―第二次活化腐蝕鍍鎳―流動(dòng)冷水洗―第三次腐蝕―流動(dòng)冷水洗―鍍鉻—回收槽洗—流動(dòng)冷水洗―拆卸―流動(dòng)熱水洗―吹干―檢驗(yàn)。

2.1陽(yáng)極浸蝕處理

陽(yáng)極浸蝕處理的目的：一是利用鉻層作為陽(yáng)極時(shí)的電化學(xué)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(guò)電化學(xué)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(jìn)而提高鉻上鍍鉻層的結(jié)合力，操作時(shí)主要是控制好浸蝕時(shí)間和陽(yáng)極電流密度，浸蝕時(shí)問(wèn)過(guò)短，鉻層表面活化不夠.難以獲得結(jié)臺(tái)力良好的鉻上鍍鉻層；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，零件易產(chǎn)生過(guò)腐蝕陽(yáng)極電流密度過(guò)低，鉻層表面活化不徹底，難以鍍上鉻層；電流密度過(guò)大，基體鉻層易產(chǎn)生過(guò)腐蝕，使鍍層變粗糙。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，陽(yáng)極電流密度控制在20～40A/dm2，浸蝕時(shí)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(jīng)過(guò)陽(yáng)極浸蝕處理后，其表面呈活化狀態(tài)，但活化態(tài)鉻在強(qiáng)氧化性溶液中，又會(huì)立即生成一層新的薄層氧化膜。鍍鉻時(shí)不能按常規(guī)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(jié)臺(tái)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(jìn)行陰極活化處理，這是鉻上鍍鉻成敗的關(guān)鍵；當(dāng)陰極電流密度小于金屬析出的最低Dk（小于5A/dm2）時(shí)，工件表面僅有氫析出，即2H-2e→H2，生成的初生態(tài)氫原子具有很強(qiáng)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(tài)，注意控制陰極活化處理時(shí)間，一般控制在1～2min為宜.時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使原有鍍鉻層發(fā)黑，導(dǎo)致結(jié)合力下降。

（2）逐步升高陰極電流密度DA至正常電流密度進(jìn)行電鍍，升壓時(shí)間控制在1～2min為宜.然后按正常電流密度DA電鍍至規(guī)定時(shí)間，正常鍍鉻過(guò)程中，要按鍍鉻工藝規(guī)范控制好電流密度、鍍液成分、鍍液溫度、電鍍時(shí)問(wèn)、陰陽(yáng)極面積比、鍍液中有害雜質(zhì)等主要因素，同時(shí)還要注意掛具接觸導(dǎo)電是否良好、輔助陽(yáng)極和保護(hù)性陰極安裝位置是否正確、電源波形是否符臺(tái)要求等，這都是獲得高質(zhì)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(jù)產(chǎn)品的使用情況與要求，主要注重鍍層界面結(jié)合力的情況測(cè)試。

結(jié)合力測(cè)試方法：

從目前國(guó)內(nèi)對(duì)鍍硬鉻所制定的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，一般采用彎曲法、加熱法、磨削法，都是對(duì)基體金屬材料為鋼件或銅合金件而言，但對(duì)鋁合金及鋁合金為基體材料的，國(guó)內(nèi)尚未有明確的規(guī)定。為了找到適合生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)鋁和鋁合金結(jié)合力的方法，我們將2#原件進(jìn)行解剖，并參照現(xiàn)行航標(biāo)（HB5401-92）和美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)（QQ-C-320B），對(duì)鋼件檢測(cè)結(jié)合力的方法，與國(guó)產(chǎn)鋁合金試件進(jìn)行彎曲法、加熱法、磨削法對(duì)比試驗(yàn)，以期得到適合于鋁合金鉻層結(jié)合力的檢測(cè)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(fù)彎曲1800；或是將試樣夾入虎鉗內(nèi)進(jìn)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(jié)論：彎曲法檢查1#、2#件結(jié)合力相當(dāng)。

（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(jié)論：用加熱法檢查結(jié)合力，結(jié)合力良好。

但由于鋁合金7075T73狀態(tài)，時(shí)效溫度1073℃左右和1773℃左右，加熱溫度超過(guò)其時(shí)效溫度，所以在生產(chǎn)過(guò)程中的檢驗(yàn)，不應(yīng)采用此法。

（3）磨削法：進(jìn)行正常磨加工，在磨削加工后鍍層應(yīng)無(wú)起皮、脫落即認(rèn)為鉻鍍層結(jié)合力合格。

結(jié)論：試件鍍鉻后用磨削法檢查結(jié)合力，鍍層無(wú)起皮、脫落現(xiàn)象，結(jié)合力良好。

4.結(jié)語(yǔ)

采用“階梯式給電法”能獲得結(jié)臺(tái)力良好的鉻上鍍鉻層.在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，精心操作，就能很好的解決鉻上鍍鉻的問(wèn)題。

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