改善鍍鉻層均勻性的分析

霍大勇

（喀什師范學院，新疆 喀什844006）

0 前言

考核鍍層質量的指標很多，其中最基本的兩項是厚度和均勻性。無論是防護裝飾性鍍鉻，還是功能性鍍鉻，均是如此。對五個影響鍍鉻層均勻性的典型實例加以分析，供同行參考。

1 改善鍍件設計

1.1 生產實例1

筒狀家庭用品裝飾性鍍鉻時，部分產品內腔鍍不上鉻層。

1.2 故障處理及分析

該產品是小件，采用的是掛鍍方式。筒狀開口向上偏置時，產品質量尚可；筒狀開口向下偏置時，鍍件內部無鍍層。確定是氣袋現象。再行試鍍，盡量避免筒狀開口向下偏置，并且在鍍鉻過程中采取晃動鍍件的方式加強氣體的消散。試鍍效果變好，但仍有20%左右的次品出現，影響生產效果。

技術人員提出在筒狀頂部加鉆工藝孔，以利于氫氣排出。按照該方法實施，故障排除，鍍鉻層均勻穩定，產品質量提高。

1.3 相關問題

（1）可以通過改進工件在鍍槽中的懸掛方式，消除氣袋現象。

（2）在工件的適當部位加設工藝孔，有利于消除氣袋現象。

（3）氣袋現象：帽狀、筒狀、碗狀和有盲孔的工件進行電鍍時，能夠儲存氣體的空間會因位置的布置問題聚集陰極析出的氣體，形成氣袋。氣袋現象會導致存氣部位鍍不上鍍層。

（4）工藝孔（槽）：機械加工生產中，為滿足加工工藝而在工件上施加的非產品本身功能必須的孔洞或鍵槽。

2 增加機械加工工藝

2.1 生產實例2

減震器閥桿鍍鉻。該閥桿兩頭有兩個6mm 的鍵槽。電鍍后進行精磨。電鍍時，經常出現鍵槽底部部分范圍無鉻層；精磨時，鍵槽口常發生小塊鍍層崩落。

2.2 故障處理及分析

首先對鍵槽底部缺鉻層的產品進行觀察，沒有發現缺鉻層部位的規律性。對產品進行電鍍前后的追蹤比對，發現粗糙度低的產品的電鍍效果好。這是因為電鍍部位粗糙度低，其表面的電流密度就會提高，從而加強了鉻層的沉積。

鍵槽口在精磨時崩落鍍鉻層的原因是槽口直角加工面粗糙，導致此處尖端堆積鉻層較厚。要求上一加工工序對所有邊角進行倒角處理，故障排除。這是因為倒角處理減輕了槽口邊緣的尖端放電效應。不倒角處理時，槽口處因尖端效應，鍍層厚度是平均鍍層厚度的2～3倍。這是槽口處精磨時鍍層崩落的根本因素。

2.3 相關問題

（1）尖端放電效應會使尖銳的機械加工面產生鉻層堆積，此時進行倒角處理可以達到鉻層均勻的效果。

（2）槽、孔的粗糙度太高，會引起鍍不上鉻層，此時要做光潔處理。

（3）同一鍍件要盡量保證各加工面粗糙度一致，這樣電鍍的均勻性才有保障。

3 避免掛件相互屏蔽

3.1 生產實例3

小件裝飾性鍍鉻。同一掛具的工件，部分工件的鍍鉻層發花發霧。反復處理鍍液、掛具，均不能解決問題。

3.2 故障處理及分析

分析缺陷產品的裝掛位置，沒有固定規律。此時，若故障產品規律性地出現在掛具上部，說明上部工件距離液面太近，因此處電力線較低影響質量。而此次生產故障中，槽內各處陰極電流密度均滿足要求。

當槽內溫度不穩定時，溫度低的地方，會出現此類故障。但此類故障應表現為同一部位多件次品出現。而此次故障有幾個工件在同一部位一起出現故障，也有相鄰工件都正常而單個工件有故障的情況。

排除故障前期機械加工工藝的問題。

跟班作業發現故障產品在于：同一掛產品和相鄰掛件的屏蔽。這導致槽內電力線不能到達被屏蔽的產品處。改善懸掛狀態，避免屏蔽，故障排除。

3.3 相關問題

（1）掛具要有足夠的機械強度。

（2）掛具要有足夠的導電截面，不能過度發熱。

（3）掛具與陰極銅棒接觸要好，不能因附加電阻影響槽內電力線的分布。

（4）工件在掛具上應均勻排列，防止工件之間的屏蔽現象。

（5）工件在掛具上的掛列部位盡量選在非工作面上，可以采用加鉆掛裝孔的方法解決。

（6）掛裝方法和掛具設計應利于拆裝和維護。

4 改善幾何因素

改善幾何因素的方法包括象形陽極法、保護陰極法、輔助陽極法、調整陽極表面積法、控制鍍液導電空間法、多次鍍鉻法等。其基本的宗旨在于改善電力線分布的均勻性。可以采用其中的一種方法，也可以將多種方法聯合使用。

4.1 生產實例4

銅管結晶器功能性鍍鉻。該銅管結晶器內部一端為不規則弧線形狀。試鍍過程中，出現銅管結晶器弧形尾端局部鉻堆積、局部沒有鍍層。

首先排除了電源設備和直流銅排故障的可能性，即電源設備輸入交流電力和輸出直流均正常。

赫爾槽試驗證明鍍液組成正常。

鍍槽電極銅棒完好，鍍槽尺寸符合工藝要求。

分析了結晶器前道機械加工工序。對結晶器內表面的轉折處進行了弧度、流線加大處理，并為滿足粗糙度需求進行了電鍍前的精磨。但故障仍存在。

考察陰、陽極電流密度，提出對石墨陽極進行仿形處理，加強了銅管結晶器內表面電流密度的均勻性。該工藝實施二十多年，效果好。

4.2 生產實例5

內燃機活塞環功能性鍍鉻（延長其使用壽命）。采用靜鍍鉻工藝，鍍鉻后要采用精磨磨光工藝，滿足粗糙度要求。因磨光工藝不好控制同心度，導致廢品偏多，浪費人力物力。

采用旋轉掛刷法取代靜電鍍法，充分利用了幾何因素對電鍍影響的特點。電鍍均勻性得到提高，尤其本例中的活塞環鍍層，不需要后續精磨即可滿足使用要求。具體措施為：

（1）活塞環組為一個圓柱體，柱體上下各加裝一個同樣尺寸的保護環作為保護陰極；

（2）電鍍過程中，陰極在特殊裝置的帶動下，以陰極軸線為中心帶動轉動，而陽極靜止，這樣保證電力線在各處的均勻性；

（3）刷版控制陰極的同心度；

（4）采用仿形陽極設計；

（5）槽內加裝循環及加熱裝置、陰陽極調節絕緣裝置，調整導電空間。

4.3 相關問題

（1）鍍鉻的陽極外部輪廓應該和鍍件內部輪廓相一致，稱為仿形電極。

（2）造成內表面鍍層不均勻的重要因素之一，是輔助電極與鍍件內表面各部位的距離間隙的均勻性不夠。

（3）電極仿形性越高，鍍件的鍍層致密性和均勻性越好。

5 結束語

鍍鉻層均勻性是鍍鉻質量的主要指標。鍍件設計、機械加工工藝、幾何因素、電鍍掛具、鍍鉻液成分、環境溫度對鍍鉻層均勻性都有影響。只有在鍍鉻生產中，對各種措施有選擇、因地制宜地配合使用，才能實現工藝目標。同時，設備、操作方式、安全生產、電力供應也會影響到電鍍工藝的實現，當然也會影響到鍍鉻的均勻性，需要從業人員在處理問題時區別辨析。