電鍍零件絕緣工裝應用研究

仇振安　張尉　靳冉　高秋芳　黃天勇

摘 要：在加工過程中，某需要局部不電鍍的零件操作煩瑣，而橡膠工裝的應用既提高了生產效率，又使電鍍質量穩定性得到保證。同時，該工裝操作方便，可重復使用，避免了涂抹膠對操作者健康的危害。

關鍵詞：電鍍;工裝;質量

中圖分類號：TQ153文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）06-0053-03

Research on the Application of Insulation Tooling for Electroplating Parts

QIU Zhenan1 ZHANG Wei1 JIN Ran1 GAO Qiufang2 HUANG Tianyong2

（1. Air Force Representative Office of the Army Equipment Department in Luoyang Area，Luoyang Henan 471000;

2. Zhengfei Aviation Industry Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450005）

Abstract： In the process of processing， the operation of a part requires partial non-plating is cumbersome， and the application of rubber tooling not only improves the production efficiency， but also ensures the stability of the plating quality. At the same time， the tooling is easy to operate and can be reused， avoiding the health hazards of applying glue to the operator.

Keywords： electroplating;tooling;quality

某零件使用的材料為38CrMoAl，該零件需要進行熱處理：抗拉強度[σb]=（1 080±100）MPa，點劃線處滲氮0.3～0.5 mm，HV（硬度）≥900，其余表面鍍鎘8～12 μm鈍化。零件的平面圖和三維圖如圖1和圖2所示。其中，尺寸r為5.8 mm，尺寸s為3 mm，尺寸t為43 mm。

1 工序介紹

該零件為局部滲氮，根據《航空結構鋼及不銹鋼滲氮工藝說明書》（HB/Z 79—1995）中對非滲表面采取鍍層防護法的要求，非滲氮表面鍍銅40～70 μm，再鍍錫6～9 μm。鍍銅的目的是銅鍍層能有效阻礙氮原子的滲入，在銅鍍層上鍍錫時，滲氮溫度下，錫層融化，能流入銅鍍層的孔隙內，有效防止滲漏現象。因此，在氮化前要對非氮化部位進行鍍銅、鍍錫防護，氮化后對鍍層退去，在最終工序鍍鎘時，對氮化處進行防護[1]。

該零件加工路線為：機械粗加工→淬火、回火→機械精加工→鍍銅、鍍錫→滲氮→退錫、退銅→磨滲氮面→鍍鎘鈍化。

其中，電鍍銅按《電鍍銅工藝及質量檢驗》（HB/Z 5069—2011）中陰極移動氰化鍍銅的要求進行，具體情況如表1所示。本零件電鍍銅時間為6.5～7.0 h。

熱表處理涉及的工序有熱處理淬火、回火、鍍銅、鍍錫、滲氮、退錫、退銅以及鍍鎘鈍化等工序。

2 現狀及影響

2.1 現狀

該零件滲氮前需要對鍍銅、鍍錫點劃線以外部分進行絕緣保護，電鍍期間需要對點劃線處進行保護。電鍍銅要求的槽液溫度為40～60 ℃，銅鍍層要求40～70 μm，該零件電鍍銅時間至少需要6.5 h，對需氮化處加以防護，若采用PVC膠帶防護，則在此溫度和時間下，PVC膠帶會剝離，失去防護效果。以往采用涂抹可剝膠的方式進行防護?？蓜兡z防護牢靠，在鍍銅過程中能保持穩定，不剝離，后期清理簡單快捷。

但是，采用可剝膠防護存在以下缺點。一是生產周期長，操作煩瑣?？蓜兡z一次涂抹太厚，會造成可剝膠表層與內部干燥時間不一致，這種干燥的不同時性可使可剝膠內部存留一定應力，使電鍍過程中可剝膠剝離;若可剝膠涂抹太薄，則不能很好地起到防護作用，會產生漏鍍現象。經實際摸索，人們采用涂抹三遍可剝膠的方案，每涂抹一遍，待干燥后方能繼續涂抹可剝膠?？蓜兡z干燥時間為超過24 h，因此，每次耗時3 d方能完成可剝膠的防護工作。二是對操作者健康有影響?？蓜兡z每次使用前，人們需要用二甲苯將其稀釋到涂抹的黏度，然后才能使用，二甲苯有刺激性氣味，雖然操作者戴防護用品進行操作，但其對操作者身體健康有害。三是質量不穩定。該零件每次鍍銅后，存在個別零件局部滲漏現象，電鍍結束后，人們需要對點劃線處打磨，清理多余的鍍層[2]。

該零件鍍鎘要求氮化面不允許有鎘層，因此，電鍍前需要對氮化面進行防護，鍍鎘溫度為15～40 ℃，電鍍時間為15～25 min。操作溫度低，電鍍時間短，防護時采用PVC膠帶。由于該處涉及六個面，并且每個面窄，每次需要用刀片在玻璃板上對PVC膠帶進行切割，然后對零件進行粘貼。操作煩瑣，并且質量不穩定。

2.2 影響

由于以上的原因存在，最終零件在熱表處理環節存在以下問題。

2.2.1 加工周期長。在氮化這個工序中，前期的鍍銅鍍錫需要5 d，滲氮需要4 d，退鍍層需要2 d，鍍鎘工序需要3 d。因此，該零件去除前面工序的淬火、回火后，在熱表處理廠的時間需要14 d。

2.2.2 質量不穩定。電鍍銅和電鍍鎘的環節都采用操作者手工操作的方式，防護后的一致性差。同時，零件防護是在零件電解除油后進行，防護完成后直接進行電鍍，零件在空氣中存放時間過長，同時存在操作者防護過程中手觸摸而造成零件表面被污染的風險，會影響電鍍層的質量。實際生產中出現過電鍍銅孔隙率高，而在后續氮化過程中出現滲漏現象導致零件報廢的案例，也出現電鍍鎘后鍍層起泡而需要退去鍍層重新進行防護、再次電鍍鎘的工序。這點不符合《質量管理體系要求》（GB/T 19001—2016）中“采取措施防止人為錯誤”的要求[3]。

3 改進措施

下面設計專用工裝，如圖3所示。制造材料為黑色橡膠。圖紙上的自由公差為5.8 mm，因此本研究設計該工裝尺寸為[5.6200-0.02] mm。該工裝采用橡膠材料制作，具有一定的彈性，考慮工裝尺寸比零件尺寸小，利用橡膠的彈性，安裝后可以壓緊點劃線區域。零件防護長度為43 mm，工裝設計的長度為44 mm，工裝兩端均勻長出保護部位約0.5 mm，操作者安裝工裝時可大致對齊，避免防護不到位的現象。同時，工裝長出防護區域的部位也不影響零件其他部位的電鍍。由于該工裝上下結構有很大的相似性，為防止操作者在使用中將工裝裝反，工裝上表面刻有箭頭，杜絕誤操作。

該工裝在鍍鎘中使用，效果好，存在個別零件漏鍍的現象，這是由于該零件尺寸公差較大，零件加工尺寸處于下限時，工裝與零件貼合處有縫隙，槽液滲入。鑒于電鍍鎘時間只有20 min左右，時間短且此處電力線不易到達，滲漏的鍍層非常薄，在后續鈍化前的出光就可輕易去除[4]。

該工裝在鍍銅工序中使用時，由于鍍銅溫度高、時間長，直接使用，壓緊效果不理想，需氮化面鍍銅現象嚴重。若涂一層可剝膠再使用該工裝，則可剝膠的存在會使該工裝無法套入零件。最終，用工裝在兩端安裝好以后，使用銅絲橫跨擰緊，增加橡膠工裝與零件的貼合程度，經實際驗證后，效果非常理想，鍍銅、鍍錫后沒有出現漏鍍現象[5]。

4 結論

該工裝的引進達到了多重效果。一是生產周期大大提高。使用該工裝后，鍍銅時間由原來的5 d縮短到2 d，鍍鎘時間由原來的3 d縮短到2 d。總的除淬火、回火后在熱表廠的時間由原來的14 d縮短到10 d。零件加工周期縮短4 d。二是操作者勞動強度大幅下降，勞動條件得到改善。工裝的使用取代了鍍銅前涂抹可剝膠和鍍鎘前切割膠帶粘貼的工作，使操作者使用方便，效率提高，避免了與二甲苯的接觸。三是質量穩定，零件一致性強。工裝的使用極大限度地降低了操作者的影響因素，杜絕了漏鍍現象。工裝裝卸方便，人們可在零件除油后較快地裝上工裝，有效避免了除油和電鍍間隔時間長而可能會出現零件污染的風險，提高了電鍍層質量。同時，工裝決定了零件鍍層區域，保證了零件處于圖紙尺寸3的區域，使每個零件的鍍層一致性強，零件外觀和質量穩定性都得到保證。四是可推廣性強。通過這項零件的工裝應用，筆者摸索出該類局部電鍍零件的防護方法，其便于在相似零件上應用，具有較強的推廣性。

參考文獻：

[1]朱耀祥，蒲林祥.現代夾具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2011：22.

[2]王立新.影響電鍍質量的內部和外部因素分析[J].中國高新技術企業，2011（24）：51-52.

[3]關國棟，李文紅.復雜不銹鋼零件鍍鎳工藝[J].電鍍與涂飾，2011（7）：11-12.

[4]呂曉軒，呂春祥，楊禹，等.碳纖維表面電鍍鎳研究[J].化工新型材料，2011（8）：89-91.

[5]可可.重力流電鍍工藝助力鍍鋅鋼生產[N].中國冶金報，2011-03-11.