淺議提高大型桿類件鍍鉻層厚度均勻性的方法

郭長林　張嵩　李紅兵　劉二強

摘 要：活塞桿對鍍鉻層厚度均勻性有嚴(yán)格要求。而在大型桿類鍍件電鍍硬鉻中電鍍時間長，鍍鉻電流大，加上鍍鉻液分散能力極差和電鍍的尖端效應(yīng)，易產(chǎn)生電流密度分布不均勻，造成鍍件鍍層厚度均勻性差。本文主要談?wù)摰氖怯绊懘笮蜅U類件鍍鉻層厚度均勻性的因素及提高大型桿類件鍍鉻層厚度均勻性的方法。

關(guān)鍵詞：大型桿鍍鉻 均勻性 影響因素 輔助蓋板

中圖分類號：TQ153 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（b）-0098-02

鍍硬鉻因具有使鍍件的外觀更優(yōu)美、硬度更大、更耐腐蝕、不易變色等特點而得到廣泛的應(yīng)用。而鍍鉻層均勻性是鍍鉻質(zhì)量的主要指標(biāo)。由于鍍鉻液的分散能力極差，在鍍鉻的過程中很難得到厚度均勻的鍍層[1]。鍍件設(shè)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，從而也影響了鍍鉻在很多方面的運用[2]。傳統(tǒng)的活塞桿加工多采用的工藝流程為：精磨（至鍍前尺寸）→鍍硬鉻（至完工尺寸加0.03～0.05mm）→鍍后精磨（至完工尺寸）→拋光→裝配。這種工藝流程對鍍層厚度的均勻性要求不是很高，只要最薄處達到厚度要求，鍍后再將厚的地方經(jīng)過打磨、拋光才能符合要求，但是這種方法所需的成本較高。為了降低成本同時保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求縮減鍍后打磨、拋光工序，直接鍍出合格的均勻性鍍層，迫使我們進一步探討鍍鉻層均勻性的影響因素和提高方法。

1 影響大型桿類件鍍鉻層厚度均勻性的因素

1.1 陽極與鍍件布局的影響

鍍件的厚度均勻性很大程度上取決于陽極與鍍件之間的布局。一般情況下，陽極與鍍件的距離越近，得到的鍍層就與鍍件的幾何圖形越相似。如果鍍件與陽極的距離越近，電流密度在陽極表面的分布就越不均勻；如果陽極與鍍件的距離太遠，還會造成溶液電阻增大，使電能損耗增加。因此在電鍍不同鍍件時，掌握好距離是十分有必要的。鍍件的不同部位也要確保與陽極的距離相同，保證溶液電阻相同，電流分布均勻[3]。因此要想能得到鍍鉻層的厚度均勻，在電鍍的操作過程中必須合理地控制陽極和鍍件的間距。

1.2 內(nèi)電阻縱向分布的影響

首先，在鍍硬鉻的過程中由于溶液電阻的縱向分布，氫氣會在零件的上端不斷溢出，使槽液不斷的從下往上流動，導(dǎo)致上端溶液的密度降低，從而使溶液電阻上大下小，分布不均勻。其次，在電鍍過程中，由于電鍍液中的氫氣呈現(xiàn)上多下小的狀態(tài)，很容易使陰極上的溶液交替的速率不均勻，從而導(dǎo)致極化電阻的縱向分布不均勻。最后，在電鍍過程中所采用的鉛錫壓延陽極的電阻會產(chǎn)生電位差，使鍍件不同部位的陰極與陽極之間的電壓不一致，從而導(dǎo)致電流在陰極表面分布不均勻。

2 提高大型桿類件鍍鉻層厚度均勻性的方法

2.1 增加輔助陰極，屏蔽電流，減少尖端效應(yīng)

在電鍍過程中，為了得到均勻的鍍層，通常會根據(jù)鍍件的幾何形狀特點設(shè)計一個保護裝置，并且將這個裝置和鍍件一起進行電鍍，迫使電力線在鍍件上均勻分布，從而使鍍件的鍍鉻層分布均勻。這種方法就稱為輔助陰極。由于鍍件的幾何圖形千差萬別，所以對不同的鍍件其輔助陰極的設(shè)計也有所不同，但是都是根據(jù)以下這些原理來設(shè)計：首先，將輔助陰極做成鍍件鍍鉻面的延伸，將輔助陰極作為鍍件的保護屏，使分布不均勻的電力線落在輔助陰極上。其次，輔助陰極一般都是由絕緣材料做成，不能夠?qū)щ?。將輔助陰極設(shè)計好后，它能夠填充鍍鉻液中的自由空間，從而避免自由空間造成電力線分布不均勻[4]。

這種方法改造簡單，且能夠明顯的改善鍍件鍍鉻層厚度不均勻的現(xiàn)象的優(yōu)點。但是其制作過程復(fù)雜、固定不緊，易產(chǎn)生零件表面影響區(qū)；而且能源消耗大。

2.2 屏蔽陽極，符合零件尺寸，減少電力線分布

在電鍍的過程中，當(dāng)鍍件的上部分厚度達到要求時，發(fā)現(xiàn)鍍件的下部的厚度已經(jīng)大大超出了規(guī)定值，甚至在邊邊角角的地方會起刺或者結(jié)瘤。為消除這種現(xiàn)象，人們采用陽極局部屏蔽的方法。它主要是用絕緣材料做成擋板，然后用這個擋板將陽極浸入電鍍液中的上部分擋住，擋住的部分相當(dāng)于陰極掛具浸入電鍍液的部分的1/4即可。這樣就可以讓陰極的上部的電流密度與下部分的一致。從而使鍍件能夠鍍上均勻的鉻鍍層。雖然這種方法同樣具有改造簡單，不需要費用的優(yōu)點，但是其操作的過程非常繁瑣，而且還需要根據(jù)零件的長短，隨時都要更換陽極，使用的效率非常低[5]。

2.3 制作輔助蓋板，符合箱式理論，改變電力線分布，達到電流密度一致性

由于鍍鉻工藝流程的特殊性，電流分布的尖端效應(yīng)，電鍍液還是所有鍍種中分散能力最差的。為了得到厚度均勻的鍍層，降低電鍍成本，提高生產(chǎn)效率。我們可以對常規(guī)的工藝流程做出措施。首先，在電鍍過程中，要改變電力線的分布，將陽極進行井字架定位擺放，均勻分布電流。其次，根據(jù)箱式理論，改變電力線分布，制作專用的輔助蓋板進行屏蔽電流保護，使零件受鍍部位上下電流密度一致，確保零件鍍層的均勻性。在輔助蓋板制作完成后，進行批量試驗生產(chǎn)，效果明顯。經(jīng)生產(chǎn)驗證發(fā)現(xiàn)，運用此方法能夠使Φ80×1000以上大型桿件鍍鉻后鍍層厚度差≤0.01mm，其表面質(zhì)量和鍍層厚度均達到零件性能指標(biāo)。這種方法雖然需要加工費用，但是其操作過程簡便，成本較低，可以重復(fù)使用，便于批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高。

3 結(jié)語

鍍硬鉻在大型桿類件電鍍中，是一種常見的、極其關(guān)鍵的表面處理技術(shù)，而大型桿類件對電鍍鉻層的厚度均勻性要求非常高。但是由于電鍍鉻的電鍍液，其分散能力極差，如果運用常規(guī)的電鍍鉻工藝流程，很難得到厚度均勻的鍍鉻層。而鍍層的不均勻性很容易影響鍍件的外觀，耐腐蝕性，硬度等。在大型桿類件上鍍鉻主要就是為了提高工作面的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性能，延長其使用壽命。而陽極與鍍件布局、內(nèi)電阻縱向分布、溫度及陰極電流密度的控制等因素，對鍍鉻層的厚度均勻性都有很大的影響。如果我們能夠針對這些因素做出工藝流程的改進就能夠得到均勻鍍鉻層了。

參考文獻

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[2] 周雁文，郝江華，莊欽偉，等.滑軌類零件導(dǎo)動面電鍍鉻層厚度控制工藝改進[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（2）：77-78.

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