改善鍍鉻層均勻性的分析

霍大勇

（喀什師范學院，新疆 喀什844006）

0 前言

考核鍍層質(zhì)量的指標很多，其中最基本的兩項是厚度和均勻性。無論是防護裝飾性鍍鉻，還是功能性鍍鉻，均是如此。對五個影響鍍鉻層均勻性的典型實例加以分析，供同行參考。

1 改善鍍件設計

1.1 生產(chǎn)實例1

筒狀家庭用品裝飾性鍍鉻時，部分產(chǎn)品內(nèi)腔鍍不上鉻層。

1.2 故障處理及分析

該產(chǎn)品是小件，采用的是掛鍍方式。筒狀開口向上偏置時，產(chǎn)品質(zhì)量尚可；筒狀開口向下偏置時，鍍件內(nèi)部無鍍層。確定是氣袋現(xiàn)象。再行試鍍，盡量避免筒狀開口向下偏置，并且在鍍鉻過程中采取晃動鍍件的方式加強氣體的消散。試鍍效果變好，但仍有20%左右的次品出現(xiàn)，影響生產(chǎn)效果。

技術人員提出在筒狀頂部加鉆工藝孔，以利于氫氣排出。按照該方法實施，故障排除，鍍鉻層均勻穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量提高。

1.3 相關問題

（1）可以通過改進工件在鍍槽中的懸掛方式，消除氣袋現(xiàn)象。

（2）在工件的適當部位加設工藝孔，有利于消除氣袋現(xiàn)象。

（3）氣袋現(xiàn)象：帽狀、筒狀、碗狀和有盲孔的工件進行電鍍時，能夠儲存氣體的空間會因位置的布置問題聚集陰極析出的氣體，形成氣袋。氣袋現(xiàn)象會導致存氣部位鍍不上鍍層。

（4）工藝孔（槽）：機械加工生產(chǎn)中，為滿足加工工藝而在工件上施加的非產(chǎn)品本身功能必須的孔洞或鍵槽。

2 增加機械加工工藝

2.1 生產(chǎn)實例2

減震器閥桿鍍鉻。該閥桿兩頭有兩個6mm 的鍵槽。電鍍后進行精磨。電鍍時，經(jīng)常出現(xiàn)鍵槽底部部分范圍無鉻層；精磨時，鍵槽口常發(fā)生小塊鍍層崩落。

2.2 故障處理及分析

首先對鍵槽底部缺鉻層的產(chǎn)品進行觀察，沒有發(fā)現(xiàn)缺鉻層部位的規(guī)律性。對產(chǎn)品進行電鍍前后的追蹤比對，發(fā)現(xiàn)粗糙度低的產(chǎn)品的電鍍效果好。這是因為電鍍部位粗糙度低，其表面的電流密度就會提高，從而加強了鉻層的沉積。

鍵槽口在精磨時崩落鍍鉻層的原因是槽口直角加工面粗糙，導致此處尖端堆積鉻層較厚。要求上一加工工序?qū)λ羞吔沁M行倒角處理，故障排除。這是因為倒角處理減輕了槽口邊緣的尖端放電效應。不倒角處理時，槽口處因尖端效應，鍍層厚度是平均鍍層厚度的2～3倍。這是槽口處精磨時鍍層崩落的根本因素。

2.3 相關問題

（1）尖端放電效應會使尖銳的機械加工面產(chǎn)生鉻層堆積，此時進行倒角處理可以達到鉻層均勻的效果。

（2）槽、孔的粗糙度太高，會引起鍍不上鉻層，此時要做光潔處理。

（3）同一鍍件要盡量保證各加工面粗糙度一致，這樣電鍍的均勻性才有保障。

3 避免掛件相互屏蔽

3.1 生產(chǎn)實例3

小件裝飾性鍍鉻。同一掛具的工件，部分工件的鍍鉻層發(fā)花發(fā)霧。反復處理鍍液、掛具，均不能解決問題。

3.2 故障處理及分析

分析缺陷產(chǎn)品的裝掛位置，沒有固定規(guī)律。此時，若故障產(chǎn)品規(guī)律性地出現(xiàn)在掛具上部，說明上部工件距離液面太近，因此處電力線較低影響質(zhì)量。而此次生產(chǎn)故障中，槽內(nèi)各處陰極電流密度均滿足要求。

當槽內(nèi)溫度不穩(wěn)定時，溫度低的地方，會出現(xiàn)此類故障。但此類故障應表現(xiàn)為同一部位多件次品出現(xiàn)。而此次故障有幾個工件在同一部位一起出現(xiàn)故障，也有相鄰工件都正常而單個工件有故障的情況。

排除故障前期機械加工工藝的問題。

跟班作業(yè)發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)品在于：同一掛產(chǎn)品和相鄰掛件的屏蔽。這導致槽內(nèi)電力線不能到達被屏蔽的產(chǎn)品處。改善懸掛狀態(tài)，避免屏蔽，故障排除。

3.3 相關問題

（1）掛具要有足夠的機械強度。

（2）掛具要有足夠的導電截面，不能過度發(fā)熱。

（3）掛具與陰極銅棒接觸要好，不能因附加電阻影響槽內(nèi)電力線的分布。

（4）工件在掛具上應均勻排列，防止工件之間的屏蔽現(xiàn)象。

（5）工件在掛具上的掛列部位盡量選在非工作面上，可以采用加鉆掛裝孔的方法解決。

（6）掛裝方法和掛具設計應利于拆裝和維護。

4 改善幾何因素

改善幾何因素的方法包括象形陽極法、保護陰極法、輔助陽極法、調(diào)整陽極表面積法、控制鍍液導電空間法、多次鍍鉻法等。其基本的宗旨在于改善電力線分布的均勻性?？梢圆捎闷渲械囊环N方法，也可以將多種方法聯(lián)合使用。

4.1 生產(chǎn)實例4

銅管結晶器功能性鍍鉻。該銅管結晶器內(nèi)部一端為不規(guī)則弧線形狀。試鍍過程中，出現(xiàn)銅管結晶器弧形尾端局部鉻堆積、局部沒有鍍層。

首先排除了電源設備和直流銅排故障的可能性，即電源設備輸入交流電力和輸出直流均正常。

赫爾槽試驗證明鍍液組成正常。

鍍槽電極銅棒完好，鍍槽尺寸符合工藝要求。

分析了結晶器前道機械加工工序。對結晶器內(nèi)表面的轉(zhuǎn)折處進行了弧度、流線加大處理，并為滿足粗糙度需求進行了電鍍前的精磨。但故障仍存在。

考察陰、陽極電流密度，提出對石墨陽極進行仿形處理，加強了銅管結晶器內(nèi)表面電流密度的均勻性。該工藝實施二十多年，效果好。

4.2 生產(chǎn)實例5

內(nèi)燃機活塞環(huán)功能性鍍鉻（延長其使用壽命）。采用靜鍍鉻工藝，鍍鉻后要采用精磨磨光工藝，滿足粗糙度要求。因磨光工藝不好控制同心度，導致廢品偏多，浪費人力物力。

采用旋轉(zhuǎn)掛刷法取代靜電鍍法，充分利用了幾何因素對電鍍影響的特點。電鍍均勻性得到提高，尤其本例中的活塞環(huán)鍍層，不需要后續(xù)精磨即可滿足使用要求。具體措施為：

（1）活塞環(huán)組為一個圓柱體，柱體上下各加裝一個同樣尺寸的保護環(huán)作為保護陰極；

（2）電鍍過程中，陰極在特殊裝置的帶動下，以陰極軸線為中心帶動轉(zhuǎn)動，而陽極靜止，這樣保證電力線在各處的均勻性；

（3）刷版控制陰極的同心度；

（4）采用仿形陽極設計；

（5）槽內(nèi)加裝循環(huán)及加熱裝置、陰陽極調(diào)節(jié)絕緣裝置，調(diào)整導電空間。

4.3 相關問題

（1）鍍鉻的陽極外部輪廓應該和鍍件內(nèi)部輪廓相一致，稱為仿形電極。

（2）造成內(nèi)表面鍍層不均勻的重要因素之一，是輔助電極與鍍件內(nèi)表面各部位的距離間隙的均勻性不夠。

（3）電極仿形性越高，鍍件的鍍層致密性和均勻性越好。

5 結束語

鍍鉻層均勻性是鍍鉻質(zhì)量的主要指標。鍍件設計、機械加工工藝、幾何因素、電鍍掛具、鍍鉻液成分、環(huán)境溫度對鍍鉻層均勻性都有影響。只有在鍍鉻生產(chǎn)中，對各種措施有選擇、因地制宜地配合使用，才能實現(xiàn)工藝目標。同時，設備、操作方式、安全生產(chǎn)、電力供應也會影響到電鍍工藝的實現(xiàn)，當然也會影響到鍍鉻的均勻性，需要從業(yè)人員在處理問題時區(qū)別辨析。