專利名稱：電鍍硬鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電鍍硬鉻的方法。
背景技術(shù)：
在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工中，經(jīng)常有各種各樣的零件尺寸超差，超差部位不一，材料也各異，如果采用其他方法難以修復(fù)時(shí)，一般采用電鍍硬鉻的方法進(jìn)行補(bǔ)救。電鍍硬鉻可以起到的主要作用是提高零件耐磨性和給超差零件補(bǔ)救尺寸，尤其在補(bǔ)救尺寸方面其作用顯得尤為重要。電鍍硬鉻工藝所涉及的材料有鋼鐵、高鉻鋼、不銹鋼、高溫合金、銅及銅合金等，其中鑄造高溫合金和鑄造不銹鋼是超差零件常見的材料。目前，鑄造高溫合金常規(guī)的電鍍硬鉻方法是先將零件在濃度大于65%的鹽酸(P =1. 19)中腐蝕2min 5min，洗凈后帶電下槽陰極活化，然后將電流升至工作電流進(jìn)行鍍鉻；鑄造不銹鋼常規(guī)的電鍍硬鉻方法是零件下槽后先陽極腐蝕，再陰極活化，然后將電流升至工作電流進(jìn)行鍍鉻。實(shí)踐證明，這兩種材料采用常規(guī)的電鍍硬鉻方法進(jìn)行鍍鉻，不但鉻層與基體結(jié)合力不好，出現(xiàn)鉻層起皮、起泡或脫落現(xiàn)象，而且還存在局部沉積不上鉻的現(xiàn)象。例如，在現(xiàn)有實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于材料為ZG2Cr23Nil2W3Si的發(fā)動(dòng)機(jī)自由渦輪軸承座，按常規(guī)鍍鉻方法進(jìn)行鍍鉻，因結(jié)合力不好需要多次返修；對(duì)于材料為合金FGH95的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤，由于Φ50的外圓尺寸超差需補(bǔ)救鍍鉻，現(xiàn)有技術(shù)常采用常規(guī)的鍍鉻方法，但鍍鉻后鉻層起皮甚至脫落，且局部沉積不上鉻，需要多次返修。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電鍍硬鉻的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鍍鉻后鉻層與基體結(jié)合力不好，以及局部沉積不上鉻，導(dǎo)致鉻層不完整的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電鍍硬鉻的方法，包括以下步驟:A、對(duì)待鍍零件進(jìn)行表面粗化處理；B、將待鍍零件連接到電鍍體系中，對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，使得待鍍零件的整個(gè)表面預(yù)沉積有完整的鉻層；C、對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，使鉻層達(dá)到指定的厚度；其中，步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度比步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度大30 50A/dm2。進(jìn)一步地，步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度為70 90A/dm2，持續(xù)時(shí)間為I 2分鐘；步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度為20 60A/dm2。進(jìn)一步地，電鍍體系包括惰性電極形成的陽極；待鍍零件形成的陰極；以及含鉻電鍍液，含鉻電鍍液的成分包括鉻酐CrO3和硫酸H2SO4，鉻酐CrO3的質(zhì)量濃度為225 275g/L，鉻酐CrO3與硫酸H2SO4的質(zhì)量濃度比為100: I。進(jìn)一步地，惰性電極為鉛板或含銻6 8wt%的鉛合金板。進(jìn)一步地，表面粗化處理采用干吹砂的方式進(jìn)行。進(jìn)一步地,干吹砂米用粒度為70 140目的干燥石英砂，壓縮空氣壓力為O. 3 O. 5MPa。進(jìn)一步地，干吹砂采用粒度為200 240目的干燥剛玉砂，壓縮空氣壓力(O. 25MPa。進(jìn)一步地，步驟C之后，還包括除氫步驟將完成鍍鉻的零件加熱至180 220°C，保溫3小時(shí)以上。進(jìn)一步地，待鍍零件的材質(zhì)為鑄造高溫合金或鑄造不銹鋼。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案的電鍍硬鉻的方法，經(jīng)過表面粗化處理的待鍍零件的表面得到完全活化，隨后將待鍍零件連接到電鍍體系中，以比鍍鉻時(shí)的電流密度大30 50A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，在大電流下，可以迅速在待鍍零件的整個(gè)表面預(yù)沉積上完整的鉻層，特別是保證在鍍鉻較為困難的尺寸超差凹陷部位和零件邊角部位也都預(yù)沉積有完整的鉻層，然后，對(duì)待鍍零件表面繼續(xù)進(jìn)行鍍鉻，使所鍍鉻層達(dá)到指定的厚度， 以滿足零件加工的工藝要求。通過上述電鍍硬鉻的方法在待鍍零件表面鍍覆鉻層，即保證了所鍍鉻層與待鍍零件基體的結(jié)合力，又能使所鍍鉻層均勻、完整。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如下實(shí)施例僅是用以理解本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合，本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。在本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式中，電鍍硬鉻的方法包括以下步驟:A、對(duì)待鍍零件進(jìn)行表面粗化處理；B、將待鍍零件連接到電鍍體系中，對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，使得待鍍零件的整個(gè)表面預(yù)沉積有完整的鉻層；C、對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，使鉻層達(dá)到指定的厚度；其中，步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度比步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度大30 50A/dm2。經(jīng)過表面粗化處理的待鍍零件的表面得到完全活化，隨后將待鍍零件連接到電鍍體系中，以比鍍鉻時(shí)的電流密度大30 50A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，在大電流下，可以迅速在待鍍零件的整個(gè)表面預(yù)沉積上完整的鉻層，特別是保證在鍍鉻較為困難的尺寸超差凹陷部位和零件邊角部位也都預(yù)沉積有完整的鉻層，然后，以正常的工作電流密度對(duì)待鍍零件表面繼續(xù)進(jìn)行鍍鉻，使所鍍鉻層達(dá)到指定的厚度，以滿足零件加工的工藝要求。通過上述電鍍硬鉻的方法在待鍍零件表面鍍覆鉻層，即保證了所鍍鉻層與待鍍零件基體的結(jié)合力，又能使所鍍鉻層均勻、完整。在本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式中，步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度為70 90A/dm2，持續(xù)時(shí)間為I 2分鐘；步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度為20 60A/dm2。其中，預(yù)充電的持續(xù)時(shí)間在I 2分鐘，既可以保證在待鍍零件的整個(gè)表面充分預(yù)沉積上完整的鉻層，又不會(huì)由于大電流預(yù)充電的時(shí)間過長(zhǎng)而使預(yù)沉積的鉻層出現(xiàn)影響后續(xù)鍍鉻工藝的缺陷。在本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式中，電鍍體系包括惰性電極形成的陽極；待鍍零件形成的陰極；以及含鉻電鍍液。含鉻電鍍液的成分包括鉻酐CrO3和硫酸H2SO4，其中鉻酐CrO3的質(zhì)量濃度為225 275g/L，鉻酐CrO3與硫酸H2SO4的質(zhì)量濃度比為100:1。電鍍過程中，電鍍液中的含鉻離子在作為陰極的待鍍零件表面發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為鉻原子而沉積在待鍍零件表面，形成鍍覆的鉻層。采用上述配比的含鉻電鍍液，可以達(dá)到較好的鍍鉻效果。
優(yōu)選地，作為上述電鍍體系的陽極的惰性電極可以是鉛板或含銻6 8wt%的鉛合金板。鉛板或含銻6 8wt%的鉛合金板作為陽極在電鍍過程中具有良好的穩(wěn)定性，不會(huì)溶解出雜質(zhì)離子，影響含鉻電鍍液的成分穩(wěn)定性。在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，對(duì)待鍍零件的表面粗化處理可以采用多種不同的方式進(jìn)行，例如酸液腐蝕、陽極氧化、表面噴砂等，目的是在電鍍鉻層之前預(yù)先除去待鍍零件表面的氧化皮等影響電鍍過程進(jìn)行的雜質(zhì)，并且使得待鍍零件表面具有一定的表面粗糙度，以達(dá)到表面完全活化的效果。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，表面粗化處理采用干吹砂的方式進(jìn)行。干吹砂的處理方式具有良好的表面活化效果，而且對(duì)待鍍零件的表面和內(nèi)部損傷較小。在本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式中，干吹砂采用粒度為70 140目的干燥石英砂，壓縮空氣壓力為O. 3 O. 5MPa。這種處理工藝適用于表面粗糙度為Ra ( O. 8，對(duì)尺寸精度要求相對(duì)較低的待鍍零件。在本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式中，干吹砂采用粒度為200 240目的干燥剛玉砂，壓縮空氣壓力彡O. 25MPa。這種處理工藝適用于表面粗糙度為Ra ( O. 4，對(duì)尺寸精度要求相對(duì)更高的待鍍零件。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，電鍍硬鉻方法的步驟C之后，還包括除氫步驟，具體操作方法為，將完成鍍鉻的零件加熱至180 220°C，保溫3小時(shí)以上。由于在鍍鉻過程中在作為陰極的待鍍零件處還會(huì)發(fā)生氫離子還原為氫分子H2的副反應(yīng)，產(chǎn)生的氫分子H2會(huì)滲入完成鍍鉻的零件內(nèi)部，導(dǎo)致氫脆現(xiàn)象，對(duì)完成鍍鉻的零件的力學(xué)性能造成不利影響，因此，在鍍鉻完成之后，進(jìn)一步通過熱處理對(duì)完成鍍鉻的零件進(jìn)行除氫，使?jié)B入零件內(nèi)部的氫分子H2脫附出來，有利于保證完成鍍鉻的零件具有良好的力學(xué)性能。在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，待鍍零件的材質(zhì)為鑄造高溫合金或鑄造不銹鋼。鑄造高溫合金或鑄造不銹鋼材質(zhì)的零件容易出現(xiàn)鍍覆鉻層不完整和結(jié)合力不好的問題，因此·適合采用本發(fā)明的電鍍硬鉻的方法進(jìn)行鍍覆鉻層。其他高溫合金和不銹鋼材料也可參照本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行電鍍硬鉻，甚至可推廣到其他鍍鉻面積相對(duì)較大的零件。下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。實(shí)施例I選擇鑄造高溫合金零件作為待鍍零件。對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行干吹石英砂處理，干燥石英砂的粒度為70目，壓縮空氣壓力為O. 3MPa。設(shè)置電鍍體系，以鉛板電極為陽極，待鍍零件為陰極，含鉻電鍍液的成分包括225g/L 的鉻酐 CrO3 和 2. 25g/L 的硫酸 H2SO4。以70A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，持續(xù)時(shí)間為2分鐘；然后，以20A/dm2的電流密度繼續(xù)對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。將完成鍍鉻的零件加熱至180°C，保溫3小時(shí)，進(jìn)行除氫。實(shí)施例2選擇鑄造高溫合金零件作為待鍍零件。對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行干吹石英砂處理，干燥石英砂的粒度為100目，壓縮空氣壓力為O. 4MPa。設(shè)置電鍍體系，以鉛板電極為陽極，待鍍零件為陰極，含鉻電鍍液的成分包括250g/L 的鉻酐 CrO3 和 2. 50g/L 的硫酸 H2SO4。
以80A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，持續(xù)時(shí)間為I分鐘；然后，以40A/dm2的電流密度繼續(xù)對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。將完成鍍鉻的零件加熱至200°C，保溫3小時(shí)，進(jìn)行除氫。實(shí)施例3選擇鑄造高溫合金零件作為待鍍零件。對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行干吹石英砂處理，干燥石英砂的粒度為140目，壓縮空氣壓力為O. 5MPa。設(shè)置電鍍體系，以鉛板電極為陽極，待鍍零件為陰極，含鉻電鍍液的成分包括275g/L 的鉻酐 CrO3 和 2. 75g/L 的硫酸 H2SO4。以90A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，持續(xù)時(shí)間為I分鐘；然后，以60A/dm2的電流密度繼續(xù)對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。
將完成鍍鉻的零件加熱至220°C，保溫3小時(shí)，進(jìn)行除氫。實(shí)施例4選擇鑄造不銹鋼零件作為待鍍零件。對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行干吹剛玉砂處理，干燥剛玉砂的粒度為200目，壓縮空氣壓力為O. 25MPa。設(shè)置電鍍體系，以鉛板電極為陽極，待鍍零件為陰極，含鉻電鍍液的成分包括225g/L 的鉻酐 CrO3 和 2. 25g/L 的硫酸 H2SO4。以90A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，持續(xù)時(shí)間為I分鐘；然后，以60A/dm2的電流密度繼續(xù)對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。將完成鍍鉻的零件加熱至180°C，保溫3小時(shí)，進(jìn)行除氫。實(shí)施例5選擇鑄造不銹鋼零件作為待鍍零件。對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行干吹剛玉砂處理，干燥剛玉砂的粒度為220目，壓縮空氣壓力為O. 20MPa。設(shè)置電鍍體系，以鉛板電極為陽極，待鍍零件為陰極，含鉻電鍍液的成分包括240g/L 的鉻酐 CrO3 和 2. 40g/L 的硫酸 H2SO4。以80A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，持續(xù)時(shí)間為2分鐘；然后，以50A/dm2的電流密度繼續(xù)對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。將完成鍍鉻的零件加熱至200°C，保溫3小時(shí)，進(jìn)行除氫。實(shí)施例6選擇鑄造不銹鋼零件作為待鍍零件。對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行干吹剛玉砂處理，干燥剛玉砂的粒度為240目，壓縮空氣壓力為O. 20MPa。設(shè)置電鍍體系，以鉛板電極為陽極，待鍍零件為陰極，含鉻電鍍液的成分包括250g/L 的鉻酐 CrO3 和 2. 50g/L 的硫酸 H2SO4。以70A/dm2的電流密度對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，持續(xù)時(shí)間為2分鐘；然后，以30A/dm2的電流密度繼續(xù)對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。將完成鍍鉻的零件加熱至220°C，保溫3小時(shí)，進(jìn)行除氫。對(duì)比例I選擇鑄造高溫合金零件作為待鍍零件。先將待鍍零件在濃度大于65%的鹽酸(P =1. 19)中腐蝕3分鐘，洗凈后放入電解槽，先進(jìn)行陰極活化，然后將電流升至40A/dm2的電流密度進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。
對(duì)比例2選擇鑄造不銹鋼零件作為待鍍零件。待鍍零件洗凈后放入電解槽，先進(jìn)行陽極腐蝕，再進(jìn)行陰極活化，然后將電流升至40A/dm2的電流密度進(jìn)行鍍鉻，持續(xù)時(shí)間為180分鐘。將實(shí)施例I 6和對(duì)比例I 2得到的完成鍍鉻的零件采用彎曲法和磨削法兩種測(cè)試方法進(jìn)行結(jié)合力測(cè)試，并且觀察記錄零件表面鍍覆鉻層的形貌和完整性，結(jié)果如表I所示表I
權(quán)利要求
1.一種電鍍硬鉻的方法，其特征在于，包括以下步驟 A、對(duì)待鍍零件進(jìn)行表面粗化處理； B、將所述待鍍零件連接到電鍍體系中，對(duì)所述待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，使得所述待鍍零件的整個(gè)表面預(yù)沉積有完整的鉻層； C、對(duì)所述待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，使所述鉻層達(dá)到指定的厚度； 其中，所述步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度比所述步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度大30 5 OA/dm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于， 所述步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度為70 90A/dm2，持續(xù)時(shí)間為I 2分鐘； 所述步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度為20 60A/dm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，所述電鍍體系包括 惰性電極形成的陽極； 所述待鍍零件形成的陰極；以及 含鉻電鍍液，所述含鉻電鍍液的成分包括鉻酐CrO3和硫酸H2SO4,所述鉻酐CrO3的質(zhì)量濃度為225 275g/L，所述鉻酐CrO3與所述硫酸H2SO4的質(zhì)量濃度比為100: I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，所述惰性電極為鉛板或含銻6 8wt%的鉛合金板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，所述表面粗化處理采用干吹砂的方式進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，所述干吹砂采用粒度為70 140目的干燥石英砂，壓縮空氣壓力為O. 3 O. 5MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，所述干吹砂采用粒度為200 240目的干燥剛玉砂，壓縮空氣壓力彡O. 25MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，在所述步驟C之后，還包括 除氫步驟將完成鍍鉻的零件加熱至180 220°C，保溫3小時(shí)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電鍍硬鉻的方法，其特征在于，所述待鍍零件的材質(zhì)為鑄造高溫合金或鑄造不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電鍍硬鉻的方法。該方法包括以下步驟A、對(duì)待鍍零件進(jìn)行表面粗化處理；B、將待鍍零件連接到電鍍體系中，對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行預(yù)充電，使得待鍍零件的整個(gè)表面預(yù)沉積有完整的鉻層；C、對(duì)待鍍零件表面進(jìn)行鍍鉻，使鉻層達(dá)到指定的厚度；其中，步驟B中預(yù)充電時(shí)的電流密度比步驟C中鍍鉻時(shí)的電流密度大30～50A/dm2。通過上述電鍍硬鉻的方法在待鍍零件表面鍍覆鉻層，即保證了所鍍鉻層與待鍍零件基體的結(jié)合力，又能使所鍍鉻層均勻、完整。
文檔編號(hào)C25D5/36GK102925939SQ201210486750
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者曹榮華, 汪彬, 張正義, 卜小龍 申請(qǐng)人:中國(guó)南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司