對某產(chǎn)品芯軸整體鍍金工藝改進(jìn)

仲志新董銘江李建華范筱琳

（1.中國人民解放軍駐一二八廠軍事代表室，貴州貴陽 550009；2.貴州華陽電工有限公司，貴州貴陽 550009）

對某產(chǎn)品芯軸整體鍍金工藝改進(jìn)

仲志新1董銘江1李建華2范筱琳2

（1.中國人民解放軍駐一二八廠軍事代表室，貴州貴陽 550009；2.貴州華陽電工有限公司，貴州貴陽 550009）

0 引言

研制對接機(jī)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)開關(guān)式環(huán)位置傳感器，其作為機(jī)械電氣系統(tǒng)中電信號通斷轉(zhuǎn)換的重要控制元件，在飛船空間對接過程中起著至關(guān)重要的作用。在環(huán)位置傳感器的實(shí)現(xiàn)過程中，有很多以前未接觸到的工藝技術(shù)，其中芯軸整體鍍金的實(shí)現(xiàn)也成為重要的創(chuàng)新技術(shù)。

1 產(chǎn)品芯軸組件

芯軸組件由主軸、填料、導(dǎo)電環(huán)、定位環(huán)組成，如圖1所示。加工工藝為沖塑（注塑、鉗）—裝配（刻字）—機(jī)加（車）—表面處理（外圓要求Cu／Ep·Ni1～3Au3～5hd）—裝配（磨合）。

芯軸部件各零件材料見表1。

表1 芯軸部件零件材料_

2 電鍍實(shí)現(xiàn)

2.1 前期電鍍

由圖1不難看出，外圓金屬表面進(jìn)行電鍍，即為注塑后外露導(dǎo)電環(huán)部分進(jìn)行電鍍。由于注塑物為非金屬材料，不導(dǎo)電，鍍金時(shí)表面不會被覆蓋金屬鍍層。但主軸是金屬材料，需要進(jìn)行保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)外露導(dǎo)電環(huán)部分的電鍍只需將主軸外露部分進(jìn)行保護(hù)，對部件整體電鍍即可實(shí)現(xiàn)。

生產(chǎn)初期，汽油浸泡過程中出現(xiàn)少量黑色油污。電鍍過程中零件進(jìn)入除油槽液、電鍍槽液后，在芯軸金屬與非金屬連接的縫隙中均冒出很多帶有黑色油污的氣泡。這些黑色的油污不僅使槽液受到了污染，而且阻礙了金屬離子在部件上的電沉積，使縫隙周圍鍍層的結(jié)合力變得很差，甚至于鍍不上去。生產(chǎn)的電鍍零件合格率僅為10%。

2.2 產(chǎn)品電鍍問題分析及處理

從電鍍結(jié)果進(jìn)行分析，電鍍鍍層附著力不好，無外乎幾種原因，鍍液配置不合理、電鍍過程控制不到位、前處理不干凈［1］。

鍍液配置不合理，由于其他一起鍍金的零件均未出現(xiàn)類似鍍層附著力不好的問題，所以可以排除鍍液配置不合理這一可能性。過程控制不到位，要對現(xiàn)場實(shí)際操作進(jìn)行檢查。前處理不干凈，從由芯軸部件浸入槽液后冒出黑色油污可見，前處理一定是不到位的。

怎樣才能使前處理到位呢？對此，進(jìn)行分析，由于部件是機(jī)加件進(jìn)行注塑工藝，在機(jī)加的過程中會附著油污和殘余的冷卻劑，如果注塑前清潔不到位，油污就會殘留在金屬材料與非金屬材料的縫隙當(dāng)中，影響電鍍質(zhì)量。電鍍過程控制不到位，如：除油、水洗、浸蝕不到位、零件表面不干凈，電鍍停頓時(shí)間間隔過長，都會造成前處理不到位。除了這些內(nèi)因外，電流是否穩(wěn)定，槽液溫度是否穩(wěn)定，槽液配置是否合格等外因也會影響到電鍍質(zhì)量［2］。

2.2.1 電鍍

電鍍是在被鍍基體材料與鍍液相接處的界面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，電極反應(yīng)順利進(jìn)行的前決條件就是保證鍍液與基體材料表面有良好的接觸［3］。在金屬制件的成型過程中，表面可能沾有油污或形成銹蝕物、氧化物等，在零件表面與鍍液之間形成中間夾層，阻礙電極反應(yīng)的順利進(jìn)行，從而影響鍍層和基體的結(jié)合力及鍍層的質(zhì)量。

2.2.2 芯軸生產(chǎn)過程驗(yàn)證

a.驗(yàn)證1。注塑前驗(yàn)證是否將機(jī)加零件清潔到位，工藝規(guī)程要求“注塑前，用汽油清洗導(dǎo)電環(huán)，確保其清潔，無表面附著物或雜質(zhì)”，對清潔和周轉(zhuǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，對定位環(huán)和主軸也進(jìn)行了清潔，將零件注塑成部件后進(jìn)行電鍍，浸入槽液時(shí)有少量油污冒出，油污量有明顯的減少，縫隙處的鍍層質(zhì)量有少許改善。

b.驗(yàn)證2。注塑后在裝配車間用超聲波進(jìn)行部件清洗。經(jīng)超聲波清洗時(shí)，有很少量的油污冒出。部件在進(jìn)行電化學(xué)除油，浸入槽液時(shí)仍有油污冒出，電鍍后的鍍層質(zhì)量沒有明顯改善。

c.驗(yàn)證3。電鍍前、裝配刻字工序后，對電鍍芯軸進(jìn)行汽油浸泡，分別將芯軸進(jìn)行浸泡30 min，1h，4 h，8 h，12 h，24 h進(jìn)行驗(yàn)證。將經(jīng)6種時(shí)間浸泡，30 min泡出的油污較少，1 h泡出的油污較多，8 h，12 h，24 h泡出的油污量與浸泡1 h的差不多。將上述6種經(jīng)汽油浸泡過的芯軸部件分別進(jìn)行電鍍，浸入槽液時(shí)有均油污冒出，浸泡時(shí)間的長短與油污冒出的多少沒有明顯變化。電鍍后的鍍層結(jié)合力不牢固。

2.2.3芯軸電鍍過程檢查及分析

鍍液的組成、電鍍工藝規(guī)范及其他一些條件，均對電沉積層結(jié)構(gòu)有影響。前者是影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)因，后者是影響結(jié)構(gòu)的外因。因此，針對芯軸鍍鎳后鍍硬金的電鍍工藝，對現(xiàn)場的實(shí)際電鍍操作過程進(jìn)行檢查。

對芯軸的生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)對需進(jìn)行注塑的導(dǎo)電環(huán)、定位環(huán)、主軸零件全部清潔后注塑成型的芯軸部件進(jìn)行電鍍時(shí)電鍍效果得到改善。對電鍍過程進(jìn)行檢查，如：工人操作中是否嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程要求；鍍槽的輸入輸出電流是否穩(wěn)定；槽液配置是否符合要求；水洗過程是否到位；槽液溫度是否穩(wěn)定；前處理工序完成后芯軸是否清潔到位后發(fā)現(xiàn)，和前期的分析一致，導(dǎo)致鍍層脫落的原因就是電鍍前處理不到位。要解決這一問題，必須對芯軸部件表面進(jìn)行徹底清潔。由于芯軸部件的特殊性：有部分金屬被填料包裹住。造成了鍍液不能直接與金屬基體接觸，無法徹底的去除表面油污和雜質(zhì)。在整條生產(chǎn)鏈中，首先應(yīng)在注塑前對所有零件進(jìn)行清潔，盡管這樣的清潔并不能完全的除去表面油污和雜質(zhì)，但也起到了一定的清潔目的?，F(xiàn)在的問題是如何才能解決前處理工序油污冒出影響電鍍的問題。

3 工藝方法的改善

3.1 注塑前對所有零件的清潔

將工藝規(guī)程“注塑前，用汽油清洗導(dǎo)電環(huán)，確保其清潔，無表面附著物或雜質(zhì)”工序加以完善“注塑前，用汽油浸泡清洗導(dǎo)電環(huán)、定位環(huán)、主軸，確保無表面附著物或雜質(zhì)”。并在工藝規(guī)程中強(qiáng)調(diào)，需使用干凈汽油。檢驗(yàn)時(shí)用綢布沾汽油進(jìn)行擦拭檢驗(yàn)。周轉(zhuǎn)時(shí)需用干凈的周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行周轉(zhuǎn)。

3.2 解決前處理工序不能將部件徹底清潔的問題

由檢查結(jié)果可知，現(xiàn)場操作中已經(jīng)嚴(yán)格執(zhí)行了工藝規(guī)程的要求，那么如何完善工藝規(guī)程的前處理部分，如何才能使前處理質(zhì)量符合要求就成為一個(gè)難題。從芯軸部件的表面處理工藝流程中可以看出，此零部件的前處理工序有：除油（汽油浸泡、化學(xué)除油、電化學(xué)除油）、浸蝕（去黑灰、光亮腐蝕、光化）和弱腐蝕。

a.除油工序。有機(jī)溶劑除油是利用有機(jī)溶劑對油脂的物理溶解作用將制件表面的油污除去。通過前期汽油浸泡時(shí)間長短對電鍍影響的驗(yàn)證可知，超過1 h后，再延長浸泡時(shí)間對電鍍質(zhì)量并沒有改善作用，但30 min的浸泡時(shí)間泡出的油污沒有1 h多。所以決定在工藝規(guī)程中明確汽油浸泡時(shí)間延長至1 h?；瘜W(xué)除油是利用熱堿溶液對油脂的皂化和乳化作用，將零件表面油污去除的過程。電化學(xué)除油是在堿性溶液中，在直流電作用下將零件表面油污去除的過程。電解時(shí)金屬與溶液界面釋放的氧氣或氫氣在溶液中起乳化作用。氣泡很容易吸附在油膜表面，隨著氣泡的增多而長大，這些氣泡將油膜撕成小油滴并帶到液面上。前面提到，在電化學(xué)除油工序中塑壓件的縫隙中會出現(xiàn)帶有黑色油污的氣泡，其實(shí)也就是油污被析出的過程。按原有工藝規(guī)程要求，除油后進(jìn)行水洗工序，但由于析出的黑色油污過多，會附著在零件表面，影響表面潔凈度，對下到工序的槽液有也會造成一定程度的污染。為了避免黑色油污又附著在芯軸部件表面，對后續(xù)工序產(chǎn)生影響，在電化學(xué)除油工序后增加用棉布對部件縫隙周圍進(jìn)行清潔的工序及延長熱水洗時(shí)間的要求。

b.浸蝕工序。是將金屬零件浸入酸、酸性鹽或堿溶液中，利用化學(xué)或電化學(xué)方法來除去制件表面的銹蝕物、氧化皮，使制件表面處于活化狀態(tài)的加工方法。驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)在前處理工序全部完成后，芯軸部件還是會發(fā)花，這證明前處理沒有到位。在芯軸的浸蝕工藝中只有光亮腐蝕會對部分材料表面產(chǎn)生較大的變化。所以，對此工序進(jìn)行改進(jìn)。酸的濃度和溫度對零件表面氧化物的浸蝕，具有重要的影響。對于芯軸部件而言，縫隙中的油污是沒有辦法完全去除的，只能將表面的、需要電鍍的部分清潔干凈，同時(shí)又不能讓析出的油污污染需要電鍍的金屬部分。只能通過升高溫度，使浸蝕效率變快，縮短浸蝕時(shí)間，避免二次污染來實(shí)現(xiàn)。通過驗(yàn)證也發(fā)現(xiàn)，用水浴加溫的方式，使光亮腐蝕槽溫度恒定為30℃時(shí)，腐蝕效率得到提升，部件表面質(zhì)量得到了很大的改善。

通過對工藝方法改善，有機(jī)溶劑除油時(shí)間提升為1 h；電化學(xué)除油后用棉布對芯軸部件表面進(jìn)行清潔；光亮腐蝕時(shí)升高溫度，縮短腐蝕時(shí)間，提升腐蝕效率，使芯軸部件的合格率得到很大程度的提升，改善后的合格率達(dá)到90%以上。

4 結(jié)束語

對芯軸部件生產(chǎn)過程及鍍金工藝流程分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致芯軸部件鍍金結(jié)合力差的原因?yàn)榍疤幚聿坏轿?。該部件前處理的難點(diǎn)在于，它采用金屬鑲件與填料注塑成型工藝。金屬鑲件清潔不到位會被注塑在非金屬填料中，使部件內(nèi)部受到污染，影響電鍍－表面處理的質(zhì)量［4］。一般電鍍的零件鍍前處理時(shí)都要經(jīng)過除油、酸洗工序，零件表面可以與鍍液直接接觸，去除表面油污和銹蝕物。該部件將金屬鑲件部分包裹在塑料填料內(nèi)，被包裹的金屬表面不能直接與槽液接觸，不可能做到讓被包裹的金屬部分被完全的清潔干凈，且延長前處理時(shí)間會影響表面尺寸，使材料過腐蝕。

注塑前對零件進(jìn)行清潔，對表面處理的前處理過程工藝改進(jìn)，增加有機(jī)除油時(shí)間、增加棉布清潔工序、增加光亮腐蝕溫度。使芯軸的鍍金合格率得到極大的提高，滿足了產(chǎn)品性能要求。通過芯軸的電鍍工藝，對此類注塑部件的表面處理方法有了新的認(rèn)識、新的提高，為以后的整體電鍍工藝奠定基礎(chǔ)。

［1］ 馮立明 .電鍍工藝與設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］ 張勝濤.電鍍工程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［3］ 顏鳴皋.中國航空材料手冊［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988.

［4］ 張?jiān)黾t，熊小平.塑料注射成型［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

To Improve a Product Core Shaft Overall Gold Plating Process

ZHONG Zhixin1DONG Mingjiang1LI Jianhua2FAN Xiaolin2
（1.Military Representative Chinese PLA 128 plant room，Guiyang 550009，China；2.Guizhou Huayang Electrical Co.，Ltd.，Guiyang 550009，China）

闡述了旋轉(zhuǎn)開關(guān)式環(huán)位置傳感器產(chǎn)品的芯軸在電鍍過程中出現(xiàn)的問題及解決方法。為了起到良好的導(dǎo)電性和耐磨性，該部件要求在外圓金屬表面進(jìn)行Cu／Ep·Ni1～3Au3～5hd表面處理工藝。在實(shí)現(xiàn)這一表面處理過程中出現(xiàn)了很多的問題，電鍍的合格率最初不足10%，且由于該部件要求導(dǎo)電環(huán)表面高出填料表面0～0.01 mm，給產(chǎn)品的電鍍、退鍍都造成了困難，廢品率極高。通過過程監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)影響電鍍質(zhì)量的因素是前處理不到位。對電鍍的前處理過程進(jìn)行分析、改進(jìn)，使部件生產(chǎn)過程及表面處理的前處理過程得到完善，從而提高鍍層的外觀與結(jié)合力，使該部件的電鍍合格率由10%提升到80%，提高產(chǎn)品的合格率，完成產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)交付。

電鍍；芯軸；注塑；前處理

This paper describes a core shaft similar to a rotary switch in a location sensor，describes problems occurring in the product during the plating process and provides a solution to said problem.In order to improve conductibility and abrasion resistance，the part must have an exterior metal surface having a Cu／Ep·Ni1～3Au3～5hd surface treatment.A number of problems emerged during surface treatment process，and the pass rate of plating was initially less than 10%.The high requirements for the filling surface of the conduct ring，between 0 and 0.01 mm，made it difficult to manufacture the plate and the back plate.As a result，a high percentage of products were rejected.By conducting process monitoring，we found a key factor affecting the plating quality was insufficient pre- treatment.By conducting analysis and improving the plating pre- treatment process，the parts manufacturing process and the surface treatment process was perfected.Thus the appearance and binding force of coating was improved，and the pass rate of plating parts increased from 10%to 80%，so that more products could be successfully delivered.

electroplate；core shaft；injecting plastic；pre- treatment

TQ153.1

B

1001- 2257（2015）08- 0041- 03

仲志新 （1970－），男，四川三臺人，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)電專業(yè)；董銘江 （1973－），男，上海人，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)電專業(yè)。

2015- 03- 18