提高鍍銀件厚度均勻性工藝研究

張紅軍

摘要：針對壓氣缸類件鍍銀厚度不均勻情況，設計制作360°無動力自旋陰極裝置，使工件各部位的厚度偏差控制在±10%以內，解決厚度不均帶來的工件質量問題，有效提高了工件的合格率，降低了產品的成本。

關鍵詞：陰板裝置；轉速；金屬沉積；鍍層均勻

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）18022502

0 引言

鍍銀技術是高壓開關設備核心技術之一，鍍銀層質量的優(yōu)劣直接影響到高壓開關產品性能和使用壽命。在高壓電器產品中核心導電部位均采用鍍銀工藝，以減少連接部位接觸電阻。因其對電氣性能要求高，又與絕緣材料直接接觸，所以必須采用局部鍍銀工藝才能滿足這一性能要求。

本文針對電鍍過程中出現(xiàn)厚度不均勻的瓶頸問題，展開一系列工藝技術研究。通過對360°無動力自旋陰極技術的攻克，提高鍍層沉積速度及分散性，以確保鍍層厚度的均勻性，從而提高工件的鍍層質量，降低了產品生產成本。

1 技術研究方案

360°無動力自旋陰極裝置（簡稱陰極裝置）研制。

壓氣缸類件是公司產品核心導電工件，在鍍銀加工過程中，采用常規(guī)遮蔽技術和傳統(tǒng)的靜止掛鍍的方式進行局部鍍銀，由于工件外圓尺寸一般為150～180范圍，要求鍍銀50μm，受限于槽體結構和靜置掛鍍的工藝方法，溶液流動不暢通，工件不同部位鍍層厚度差異率大，偏差約為50%～300%，為了滿足最小部位鍍層厚度，只有延長電鍍時間，這樣不但生產效率低，銀料消耗大，而且鍍層質量也得不到保證。

（1）陰極裝置設計思路。

根據(jù)壓氣缸類工件結構特點，設計制作360°無動力自動旋轉陰極裝置，依靠槽體內溶液的流動力帶動工裝下端扇頁的旋轉，使得工裝的主體旋轉。為了能使旋轉連續(xù)，并盡最大可能地減少轉動阻力，在掛具上端引進軸承結構。從而達到不借助外力情況下溶液能夠帶動工部件旋轉，金屬離子在工件表面沉積機會均衡，鍍銀層表外溶液環(huán)境流動活躍，增大電流密度范圍，節(jié)約電鍍時間并得到厚度均勻的鍍層。

（2）陰極裝置結構設計。

該陰極裝置設計包括：軸套掛具頭、上掛主桿、旋轉扇頁三部分。旋轉的主體采用圓錐滾子軸承，不銹鋼軸承套通過掛鉤與極杠相連，軸承桿與掛具主體相連，最下端是三片式旋轉扇頁與主桿下端相連（圖1所示）。引入軸承結構的掛具頭，采用圓錐滾子軸承能夠使掛具在承受工部件重量擠壓的同時轉動自如。工件工裝主桿部分以壓氣缸等圓筒形工件為基準設計，操作簡單。上端和下端均可拆卸，方便根據(jù)工件結構不同更換掛具類型。扇頁部分采用三片式，既不能太大又不能過小，使各方向受力均衡。

（3）陰極裝置穩(wěn)固性設計。

陰極裝置工裝掛鉤部分與極杠接觸不穩(wěn)定，尤其是旋轉工裝下部有溶液沖擊重心會產生偏移，給軸承的轉動帶來阻力。經(jīng)過對極杠和掛具設計制作，不斷改進與創(chuàng)新，最終確定在工裝掛具鉤端部設計特定的緊固螺釘，改進后的結構簡單方便，解決了問題又節(jié)省膠帶和鋁絲的消耗，具有廣泛的推廣應用空間。

（4）槽體管道的設計。

槽體過濾機管路排布方式所產生的流體沖擊力不能夠使扇頁轉動，存在距離上的偏差，出液管口直沖槽壁浪費了較大動力。因為需要對槽體底部的管理排布進行改造。將長的出液管截斷并向槽體中部移動，從過濾機出來的溶液能夠直接吹在扇頁上，使之轉動（圖2所示）。

經(jīng)過對槽體管路的改進再一次入槽試驗已經(jīng)基本成功，同一槽體內的三個帶件掛具均能自由旋轉，分別能夠達到30-40秒/周至4分鐘/周的轉動速度，遠離出液口一側的掛具轉動最緩慢，能夠達到均衡鍍層厚度的要求。

（5）圓錐滾子軸承的設計。

試驗過程發(fā)現(xiàn)軸承底與平底的軸承套底部產生摩擦阻力，影響其轉動，在溶液吹到遠距離的掛具上時所產生轉動力比較小，在這種摩擦阻力下就轉動得更加緩慢。圓錐滾子軸承的結構特點在軸套底部增加臺階結構，使軸承的轉動部分不再與軸套底部摩擦，轉動更加靈活（圖3所示）。

2 生產實施效果

帶電試驗是驗證成功的最后一步，采用對比參照的方法。選擇同一工部件，同一槽體內，懸掛相同的電鍍面積（3件總電鍍面積60dm2），給電流30A，電流密度為0.5A/dm2。采用老式的掛具鍍達到最60%-200%的厚度范圍需要電鍍時間為3.5至4小時，采用360°無動力自旋陰極裝置應用于生產中，其電鍍時間只需要2小時，即可達到工件的厚度要求（如圖4所示）。

同時在鍍銀完工的壓氣缸上分別取上、中、下、前、后、左、右（每個部分取三個點），測定其厚度變化，厚度偏移從64%-140%，縮小至96%-112%（如圖5所示）。

從上可看出，360°無動力自動旋轉陰極裝置能夠不借助任何外力和輔助，通過依靠溶液過濾循環(huán)產生的流動力帶動自身連續(xù)旋轉，達到不低于1min/rad的轉速。使得工件表面金屬沉積均勻，克服了因工件結構產生的厚度差異，并可以給出更大的電流密度，節(jié)約電鍍時間，從而有效控制銀料消耗。

3 研究總結

本文針對高壓電器產品關鍵工部件壓氣缸類鍍銀質量問題，通過對360°無動力自旋技術的攻克，使工件各部位的厚度偏差控制在±10%以內，解決厚度不均帶來的工件質量問題。打破傳統(tǒng)工藝模式，提高關鍵工部件的導電性能、鍍層沉積速度及分散性，確保了鍍層厚度的均勻性，經(jīng)生產使用驗證，該項技術結構新穎、性能穩(wěn)定，操作便利，有效提高關鍵工部件的導電性能、鍍層沉積速度及分散性，確保了鍍層厚度的均勻性，在產品性能和質量品質上達到了國內水平，進而提升了公司的核心競爭力和品牌影響力。