专利名称：电镀硬铬的方法
技术领域：
本发明涉及电镀领域，具体而言，涉及一种电镀硬铬的方法。
背景技术：
在发动机零部件加工中，经常有各种各样的零件尺寸超差，超差部位不一，材料也各异，如果采用其他方法难以修复时，一般采用电镀硬铬的方法进行补救。电镀硬铬可以起到的主要作用是提高零件耐磨性和给超差零件补救尺寸，尤其在补救尺寸方面其作用显得尤为重要。电镀硬铬工艺所涉及的材料有钢铁、高铬钢、不锈钢、高温合金、铜及铜合金等，其中铸造高温合金和铸造不锈钢是超差零件常见的材料。目前，铸造高温合金常规的电镀硬铬方法是先将零件在浓度大于65%的盐酸(P =1. 19)中腐蚀2min 5min，洗净后带电下槽阴极活化，然后将电流升至工作电流进行镀铬；铸造不锈钢常规的电镀硬铬方法是零件下槽后先阳极腐蚀，再阴极活化，然后将电流升至工作电流进行镀铬。实践证明，这两种材料采用常规的电镀硬铬方法进行镀铬，不但铬层与基体结合力不好，出现铬层起皮、起泡或脱落现象，而且还存在局部沉积不上铬的现象。例如，在现有实际生产中，对于材料为ZG2Cr23Nil2W3Si的发动机自由涡轮轴承座，按常规镀铬方法进行镀铬，因结合力不好需要多次返修；对于材料为合金FGH95的发动机涡轮盘，由于Φ50的外圆尺寸超差需补救镀铬，现有技术常采用常规的镀铬方法，但镀铬后铬层起皮甚至脱落，且局部沉积不上铬，需要多次返修。
发明内容
本发明提供了一种电镀硬铬的方法，以解决现有技术中镀铬后铬层与基体结合力不好，以及局部沉积不上铬，导致铬层不完整的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种电镀硬铬的方法，包括以下步骤:A、对待镀零件进行表面粗化处理；B、将待镀零件连接到电镀体系中，对待镀零件表面进行预充电，使得待镀零件的整个表面预沉积有完整的铬层；C、对待镀零件表面进行镀铬，使铬层达到指定的厚度；其中，步骤B中预充电时的电流密度比步骤C中镀铬时的电流密度大30 50A/dm2。进一步地，步骤B中预充电时的电流密度为70 90A/dm2，持续时间为I 2分钟；步骤C中镀铬时的电流密度为20 60A/dm2。进一步地，电镀体系包括惰性电极形成的阳极；待镀零件形成的阴极；以及含铬电镀液，含铬电镀液的成分包括铬酐CrO3和硫酸H2SO4，铬酐CrO3的质量浓度为225 275g/L，铬酐CrO3与硫酸H2SO4的质量浓度比为100: I。进一步地，惰性电极为铅板或含锑6 8wt%的铅合金板。进一步地，表面粗化处理采用干吹砂的方式进行。进一步地,干吹砂米用粒度为70 140目的干燥石英砂，压缩空气压力为O. 3 O. 5MPa。进一步地，干吹砂采用粒度为200 240目的干燥刚玉砂，压缩空气压力(O. 25MPa。进一步地，步骤C之后，还包括除氢步骤将完成镀铬的零件加热至180 220°C，保温3小时以上。进一步地，待镀零件的材质为铸造高温合金或铸造不锈钢。应用本发明的技术方案的电镀硬铬的方法，经过表面粗化处理的待镀零件的表面得到完全活化，随后将待镀零件连接到电镀体系中，以比镀铬时的电流密度大30 50A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，在大电流下，可以迅速在待镀零件的整个表面预沉积上完整的铬层，特别是保证在镀铬较为困难的尺寸超差凹陷部位和零件边角部位也都预沉积有完整的铬层，然后，对待镀零件表面继续进行镀铬，使所镀铬层达到指定的厚度， 以满足零件加工的工艺要求。通过上述电镀硬铬的方法在待镀零件表面镀覆铬层，即保证了所镀铬层与待镀零件基体的结合力，又能使所镀铬层均匀、完整。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本发明一种典型的实施方式中，电镀硬铬的方法包括以下步骤:A、对待镀零件进行表面粗化处理；B、将待镀零件连接到电镀体系中，对待镀零件表面进行预充电，使得待镀零件的整个表面预沉积有完整的铬层；C、对待镀零件表面进行镀铬，使铬层达到指定的厚度；其中，步骤B中预充电时的电流密度比步骤C中镀铬时的电流密度大30 50A/dm2。经过表面粗化处理的待镀零件的表面得到完全活化，随后将待镀零件连接到电镀体系中，以比镀铬时的电流密度大30 50A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，在大电流下，可以迅速在待镀零件的整个表面预沉积上完整的铬层，特别是保证在镀铬较为困难的尺寸超差凹陷部位和零件边角部位也都预沉积有完整的铬层，然后，以正常的工作电流密度对待镀零件表面继续进行镀铬，使所镀铬层达到指定的厚度，以满足零件加工的工艺要求。通过上述电镀硬铬的方法在待镀零件表面镀覆铬层，即保证了所镀铬层与待镀零件基体的结合力，又能使所镀铬层均匀、完整。在本发明一种具体的实施方式中，步骤B中预充电时的电流密度为70 90A/dm2，持续时间为I 2分钟；步骤C中镀铬时的电流密度为20 60A/dm2。其中，预充电的持续时间在I 2分钟，既可以保证在待镀零件的整个表面充分预沉积上完整的铬层，又不会由于大电流预充电的时间过长而使预沉积的铬层出现影响后续镀铬工艺的缺陷。在本发明一种具体的实施方式中，电镀体系包括惰性电极形成的阳极；待镀零件形成的阴极；以及含铬电镀液。含铬电镀液的成分包括铬酐CrO3和硫酸H2SO4，其中铬酐CrO3的质量浓度为225 275g/L，铬酐CrO3与硫酸H2SO4的质量浓度比为100:1。电镀过程中，电镀液中的含铬离子在作为阴极的待镀零件表面发生还原反应，被还原为铬原子而沉积在待镀零件表面，形成镀覆的铬层。采用上述配比的含铬电镀液，可以达到较好的镀铬效果。
优选地，作为上述电镀体系的阳极的惰性电极可以是铅板或含锑6 8wt%的铅合金板。铅板或含锑6 8wt%的铅合金板作为阳极在电镀过程中具有良好的稳定性，不会溶解出杂质离子，影响含铬电镀液的成分稳定性。在本发明具体的实施方式中，对待镀零件的表面粗化处理可以采用多种不同的方式进行，例如酸液腐蚀、阳极氧化、表面喷砂等，目的是在电镀铬层之前预先除去待镀零件表面的氧化皮等影响电镀过程进行的杂质，并且使得待镀零件表面具有一定的表面粗糙度，以达到表面完全活化的效果。在本发明优选的实施方式中，表面粗化处理采用干吹砂的方式进行。干吹砂的处理方式具有良好的表面活化效果，而且对待镀零件的表面和内部损伤较小。在本发明一种具体的实施方式中，干吹砂采用粒度为70 140目的干燥石英砂，压缩空气压力为O. 3 O. 5MPa。这种处理工艺适用于表面粗糙度为Ra ( O. 8，对尺寸精度要求相对较低的待镀零件。在本发明一种具体的实施方式中，干吹砂采用粒度为200 240目的干燥刚玉砂，压缩空气压力彡O. 25MPa。这种处理工艺适用于表面粗糙度为Ra ( O. 4，对尺寸精度要求相对更高的待镀零件。在本发明优选的实施方式中，电镀硬铬方法的步骤C之后，还包括除氢步骤，具体操作方法为，将完成镀铬的零件加热至180 220°C，保温3小时以上。由于在镀铬过程中在作为阴极的待镀零件处还会发生氢离子还原为氢分子H2的副反应，产生的氢分子H2会渗入完成镀铬的零件内部，导致氢脆现象，对完成镀铬的零件的力学性能造成不利影响，因此，在镀铬完成之后，进一步通过热处理对完成镀铬的零件进行除氢，使渗入零件内部的氢分子H2脱附出来，有利于保证完成镀铬的零件具有良好的力学性能。在本发明具体的实施方式中，待镀零件的材质为铸造高温合金或铸造不锈钢。铸造高温合金或铸造不锈钢材质的零件容易出现镀覆铬层不完整和结合力不好的问题，因此·适合采用本发明的电镀硬铬的方法进行镀覆铬层。其他高温合金和不锈钢材料也可参照本发明的技术方案进行电镀硬铬，甚至可推广到其他镀铬面积相对较大的零件。下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。实施例I选择铸造高温合金零件作为待镀零件。对待镀零件表面进行干吹石英砂处理，干燥石英砂的粒度为70目，压缩空气压力为O. 3MPa。设置电镀体系，以铅板电极为阳极，待镀零件为阴极，含铬电镀液的成分包括225g/L 的铬酐 CrO3 和 2. 25g/L 的硫酸 H2SO4。以70A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，持续时间为2分钟；然后，以20A/dm2的电流密度继续对待镀零件表面进行镀铬，持续时间为180分钟。将完成镀铬的零件加热至180°C，保温3小时，进行除氢。实施例2选择铸造高温合金零件作为待镀零件。对待镀零件表面进行干吹石英砂处理，干燥石英砂的粒度为100目，压缩空气压力为O. 4MPa。设置电镀体系，以铅板电极为阳极，待镀零件为阴极，含铬电镀液的成分包括250g/L 的铬酐 CrO3 和 2. 50g/L 的硫酸 H2SO4。
以80A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，持续时间为I分钟；然后，以40A/dm2的电流密度继续对待镀零件表面进行镀铬，持续时间为180分钟。将完成镀铬的零件加热至200°C，保温3小时，进行除氢。实施例3选择铸造高温合金零件作为待镀零件。对待镀零件表面进行干吹石英砂处理，干燥石英砂的粒度为140目，压缩空气压力为O. 5MPa。设置电镀体系，以铅板电极为阳极，待镀零件为阴极，含铬电镀液的成分包括275g/L 的铬酐 CrO3 和 2. 75g/L 的硫酸 H2SO4。以90A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，持续时间为I分钟；然后，以60A/dm2的电流密度继续对待镀零件表面进行镀铬，持续时间为180分钟。
将完成镀铬的零件加热至220°C，保温3小时，进行除氢。实施例4选择铸造不锈钢零件作为待镀零件。对待镀零件表面进行干吹刚玉砂处理，干燥刚玉砂的粒度为200目，压缩空气压力为O. 25MPa。设置电镀体系，以铅板电极为阳极，待镀零件为阴极，含铬电镀液的成分包括225g/L 的铬酐 CrO3 和 2. 25g/L 的硫酸 H2SO4。以90A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，持续时间为I分钟；然后，以60A/dm2的电流密度继续对待镀零件表面进行镀铬，持续时间为180分钟。将完成镀铬的零件加热至180°C，保温3小时，进行除氢。实施例5选择铸造不锈钢零件作为待镀零件。对待镀零件表面进行干吹刚玉砂处理，干燥刚玉砂的粒度为220目，压缩空气压力为O. 20MPa。设置电镀体系，以铅板电极为阳极，待镀零件为阴极，含铬电镀液的成分包括240g/L 的铬酐 CrO3 和 2. 40g/L 的硫酸 H2SO4。以80A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，持续时间为2分钟；然后，以50A/dm2的电流密度继续对待镀零件表面进行镀铬，持续时间为180分钟。将完成镀铬的零件加热至200°C，保温3小时，进行除氢。实施例6选择铸造不锈钢零件作为待镀零件。对待镀零件表面进行干吹刚玉砂处理，干燥刚玉砂的粒度为240目，压缩空气压力为O. 20MPa。设置电镀体系，以铅板电极为阳极，待镀零件为阴极，含铬电镀液的成分包括250g/L 的铬酐 CrO3 和 2. 50g/L 的硫酸 H2SO4。以70A/dm2的电流密度对待镀零件表面进行预充电，持续时间为2分钟；然后，以30A/dm2的电流密度继续对待镀零件表面进行镀铬，持续时间为180分钟。将完成镀铬的零件加热至220°C，保温3小时，进行除氢。对比例I选择铸造高温合金零件作为待镀零件。先将待镀零件在浓度大于65%的盐酸(P =1. 19)中腐蚀3分钟，洗净后放入电解槽，先进行阴极活化，然后将电流升至40A/dm2的电流密度进行镀铬，持续时间为180分钟。
对比例2选择铸造不锈钢零件作为待镀零件。待镀零件洗净后放入电解槽，先进行阳极腐蚀，再进行阴极活化，然后将电流升至40A/dm2的电流密度进行镀铬，持续时间为180分钟。将实施例I 6和对比例I 2得到的完成镀铬的零件采用弯曲法和磨削法两种测试方法进行结合力测试，并且观察记录零件表面镀覆铬层的形貌和完整性，结果如表I所示表I
权利要求
1.一种电镀硬铬的方法，其特征在于，包括以下步骤 A、对待镀零件进行表面粗化处理； B、将所述待镀零件连接到电镀体系中，对所述待镀零件表面进行预充电，使得所述待镀零件的整个表面预沉积有完整的铬层； C、对所述待镀零件表面进行镀铬，使所述铬层达到指定的厚度； 其中，所述步骤B中预充电时的电流密度比所述步骤C中镀铬时的电流密度大30 5 OA/dm2。
2.根据权利要求I所述的电镀硬铬的方法，其特征在于， 所述步骤B中预充电时的电流密度为70 90A/dm2，持续时间为I 2分钟； 所述步骤C中镀铬时的电流密度为20 60A/dm2。
3.根据权利要求I所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，所述电镀体系包括 惰性电极形成的阳极； 所述待镀零件形成的阴极；以及 含铬电镀液，所述含铬电镀液的成分包括铬酐CrO3和硫酸H2SO4,所述铬酐CrO3的质量浓度为225 275g/L，所述铬酐CrO3与所述硫酸H2SO4的质量浓度比为100: I。
4.根据权利要求3所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，所述惰性电极为铅板或含锑6 8wt%的铅合金板。
5.根据权利要求I所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，所述表面粗化处理采用干吹砂的方式进行。
6.根据权利要求5所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，所述干吹砂采用粒度为70 140目的干燥石英砂，压缩空气压力为O. 3 O. 5MPa。
7.根据权利要求5所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，所述干吹砂采用粒度为200 240目的干燥刚玉砂，压缩空气压力彡O. 25MPa。
8.根据权利要求I所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，在所述步骤C之后，还包括 除氢步骤将完成镀铬的零件加热至180 220°C，保温3小时以上。
9.根据权利要求I所述的电镀硬铬的方法，其特征在于，所述待镀零件的材质为铸造高温合金或铸造不锈钢。
全文摘要
本发明提供了一种电镀硬铬的方法。该方法包括以下步骤A、对待镀零件进行表面粗化处理；B、将待镀零件连接到电镀体系中，对待镀零件表面进行预充电，使得待镀零件的整个表面预沉积有完整的铬层；C、对待镀零件表面进行镀铬，使铬层达到指定的厚度；其中，步骤B中预充电时的电流密度比步骤C中镀铬时的电流密度大30～50A/dm2。通过上述电镀硬铬的方法在待镀零件表面镀覆铬层，即保证了所镀铬层与待镀零件基体的结合力，又能使所镀铬层均匀、完整。
文档编号C25D5/36GK102925939SQ201210486750
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者曹荣华, 汪彬, 张正义, 卜小龙 申请人:中国南方航空工业(集团)有限公司