滑軌類零件導動面電鍍鉻層厚度控制工藝改進

周雁文　郝江華　莊欽偉　金科

摘 要：電鍍鉻通過其外觀優美，呈微帶藍色的銀白色金屬光澤，在大氣中長久不變色，硬度高、耐磨性好等優良性能廣泛應用于航空零部件，該文著重分析滑軌類零件導動面電鍍鉻厚度控制，通過滑軌鍍鉻象形陽極夾具的優化、滑軌零件導動面背面的側面保護和滑軌鍍鉻面結構設計改進來保證鍍鉻層厚度在要求范圍內。

關鍵詞：滑軌 電鍍鉻 鍍層厚度 夾具

中圖分類號：TQ153.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0077-02

國內航空制造業高速發展，滑軌類零件是構成飛機機翼的主要組成部分，該文通過對典型滑軌零件導動面電鍍鉻進行詳細試驗，總結出行之有效的滑軌類導動面零件電鍍鉻夾具設計制作和零件結構設計優化的方法，以及對比非鍍鉻面保護與不保護對鉻層厚度的影響。

滑軌類零件鍍鉻共同特點為鍍鉻面長、形狀復雜、鍍鉻層厚度范圍較窄，電鍍鉻雖是傳統工藝，但是鍍鉻溶液的工藝范圍狹窄，操作技術要求嚴格，鍍鉻陰極電流效率十分低，通常只有13%～18%，電鍍時間長，而且鍍液的分散能力差，在鍍鉻時，很難獲得均勻、細致的鍍層，針對較復雜零件只有通過象形陽極夾具、溫度和電流密度的嚴格控制，才能獲得合格的鉻層厚度[1]。

1 滑軌類零件電鍍鉻試驗方案設計

該文典型件滑軌的導動面長寬高尺寸約為1.6 m× 0.2 m×0.14 m（見圖1），導動面截面示意圖（見圖2），圖2黑實線為鍍鉻面，電鍍鉻層厚度為40～80 μm，通過下述措施對典型滑軌零件進行方案確定。

1.1 典型滑軌零件電鍍鉻工藝參數的確定

電鍍鉻的溫度和電流密度范圍較廣，該文主要對精度電鍍鉻需將溫度和電流密度控制在較窄范圍，來確保鉻層厚度均勻性。

1.2 典型零件滑軌電鍍鉻象形陽極夾具的制作

象形陽極夾具的結構形式直接關系到鍍鉻層厚度的均勻性，正確計算好掛鍍件的表面積，確定掛具的截面積，保證夾具通過的電流強度；正確選用夾具材料，導電性能良好，強度較好，通常電鍍鉻夾具連接采用焊接方式確保夾具牢固。

1.3 典型滑軌零件非鍍鉻面的保護

非鍍鉻面的保護采用聚丙烯塑料等絕緣物進行屏蔽保護，可有效防止電能的消耗，保證配送到滑軌鍍鉻面上電能的正確性。

1.4 典型滑軌零件鍍鉻面結構設計改進

復雜典型零件根據電鍍鉻工藝要求，由于尖端電流效應，鉻層厚度與零件結構設計有重要關系，通過試驗，不斷改進零件結構。

2 滑軌控制鍍鉻層厚度均勻性方案實施

2.1 工藝參數的確定

飛機滑軌類零件鍍鉻硬度通常在HV700～HV1000范圍內，則需嚴格控制工藝參數，該試驗主槽采用中鉻溶液，其主槽成分為：鉻酐：220～250 g/L，硫酸：2.0～2.5 g/L，鉻酐∶硫酸=100∶1，溫度選用50 ℃～60 ℃，電流密度為40～50 A/dm2，典型件滑軌導動面電鍍鉻正面、背面面積共計30 dm2，鍍鉻層厚度40～80 μm范圍內，確定電鍍鉻電流為1 350 A，溫度為57 ℃，電鍍時長為2.5 h。

2.2 滑軌鍍鉻象形陽極夾具的優化

電鍍硬鉻的特點是電流高、溫度高、電鍍時間長，該零件鍍鉻件都需配備專用象形陽極，象形陽極夾具的設計基本原則應為結構簡單、輕便、有足夠的面積、容易制造、安裝方便、通用性好和成本低，該零件象形陽極與鍍件的相對位置需要牢固地固定，保證陽極與鍍鉻面距離一致可有效保證鉻層厚度的均勻性[2]。

依據夾具設計原則，滑軌鍍鉻象形陽極夾具材料選用碳鋼，材料厚度為5 mm，在碳鋼上電鍍鉛，確定象形陽極與鍍鉻面的距離為20 mm，象形陽極夾具與滑軌導動面的面積比為0.9∶1，鍍鉻夾具制作采用鉗工敲形和焊接組接的方式，制作成籠式夾具（見圖3），將滑軌零件套進象形陽極夾具中。通過象形陽極夾具和滑軌零件的裝配，發現由于采用焊接方式連接的象形陽極長度較長，約為1 600 mm，焊接后殘余應力的釋放、夾具變形，使上下收縮，導致夾具距離滑軌鍍鉻面距離不一致，經測量象形陽極與鍍鉻面的距離為10～30 mm，不滿足象形陽極與鍍鉻面的距離為20 mm的要求，而且通過試驗證明電鍍鉻距離近的部位相比距離遠的部位鉻層厚度要大很多，導致無法保證鍍鉻層厚度在40～80 μm范圍內。

為了保證陽極夾具與零件鍍鉻面距離一致，集思廣益，采用內嵌緊固件的連接方式代替焊接方式，可有效避免焊接而導致的象形陽極夾具的變形，并最終將象形陽極與鍍鉻面的距離控制在（20±1）mm范圍內。

2.3 滑軌零件導動面背面的側面保護

滑軌導動面背面與之相連的側面（見圖4），需要進行遮蔽，在試驗過程中發現不遮蔽側面將嚴重影響背面鉻層的厚度，經分析未遮蔽側面容易吸收背面較多電流，導致背面的鉻層沉積速率較正面鉻層沉積速率要慢，在同樣條件下背面厚度較正面的厚度要小，從而無法保證正面、背面鉻層厚度一致，反之對側面進行遮蔽可有效保證背面與正面沉積速率一致，保證正面與背面的鉻層厚度一致。

2.4 滑軌鍍鉻面結構設計改進

在試驗過程中，滑軌零件鍍鉻面原有要求倒角為R0.5 mm，鑒于電鍍鉻電流較大，尖端電流效應明顯引起鉻層堆積，容易影響導動面鉻層厚度的均勻性，最終將倒角R0.5 mm更改為R1.5 mm，可有效減少倒角部位鉻層的堆積，保證各層厚度的均勻性。

3 結語

通過上述滑軌導動面電鍍鉻試驗摸索改進，將鍍鉻焊接夾具方式改進為機械夾具方式，滑軌零件導動面背面的側面遮蔽保護，滑軌鍍鉻面結構設計改進，按照參數電流為1 350 A，溫度為57 ℃左右，電鍍時間為2.5 h最終保證鉻層厚度40～80 μm（見圖1、圖2和表1的鉻層厚度關系）。

參考文獻

[1] 章葆澄.電鍍工藝學[M].北京航空航天大學出版社，1993.

[2] 鄭瑞庭.電鍍實踐900例[M].化學工業出版社，2007.