活塞杆表面镀铬质量分析研究

梁波

摘要：活塞杆表面镀铬可有效提高其耐磨性和抗腐蚀性，但镀铬表面的质量问题一直成为困扰产品交付的瓶颈，本文通过对产品镀铬过程中影响表面质量问题的分析与研究，解决起皮、马蹄印、渗漏、厚度不均匀等问题，提高了镀铬质量，满足客户要求。

关键词：镀铬;金相;电镀;电流;槽液

中图分类号：G718 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2014）22-0286-01

1.前言

活塞杆是支持活塞做功的连接部件，大部分应用在油缸、气缸运动执行部件中，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。这些零件的共同点是：长杆轴类零件、深孔、有精度较高的内外螺纹、外圆和/或端面均有环形槽、外圆表面镀铬的外观、厚度和镀层的性能等都有较高要求，在加工该零件过程中，不时出现镀铬表面无法满足要求的现象出现，例如：起皮、马蹄印、裂纹、厚度不均匀等，因此，提高此类零件的镀铬表面质量，对此类产品的开发和生产具有较高的意义。

2.镀铬层的特点

工程用镀铬层习惯称为"镀硬铬"，其脆性较大，不宜承受较大变形。

2.1 耐磨性好，镀铬层随工艺规范不同，可获得不同的硬度400～1200HV，并具有抗粘附性。

2.2 耐腐蚀性较好，镀铬层在轻微的氧化作用下形成很薄且透明的钝化膜，在常温下长期不变色，对镀铬层起保护作用。

2.3 镀铬层强度随厚度增加而降低，镀铬层与基体结合强度高于自身晶体间结合强度，而抗拉强度与疲劳强度随镀层厚度增加而下降。

3.活塞杆表面镀铬质量影响分析

为查找活塞杆表面镀铬质量影响因素，决定从镀铬槽液控制和维护、阳极清洗、搅拌方式、电流密度及电压的控制、电极的控制及维护、铬层厚度控制以及非电镀区域保护等进行一系列实验进行分析。

3.1 镀铬试验前准备工作

3.1.1 槽液分析：对镀铬槽中CrO3、Cr3+、H2SO4、Fe2+、Cu2+、Cl-各种离子含量进行分析，同时也一并分析Cd、Na、 Al 、K 、Ca 、Mg 、Ni等元素在槽液中的含量。

3.1.2 对清洗槽、除油槽这两个槽子的各种成分和含量进行检测分析。

3.1.3 对电极的导电性、电极的数量、通过的电流密度等进行检查。

3.2 试验方案一

3.2.1 镀铬槽Cl-含量超出要求20ppm、经过电解Cr3+含量降到2.8g/L，其余成分含量不变，槽温54℃，电解除油和阳极清洗工艺条件不变，按照原有的工艺参数进行电镀加工。

3.2.2 对镀出来的活塞杆进行外观检查，未发现起皮、马蹄印等问题，镀层厚度也满足要求。

3.2.3 对镀后的活塞杆各抽一件状态为磨削前和磨削后的零件做金相检查，外观检查整体上没有明显的缺陷，未发现起皮、马蹄印等问题，镀层厚度也满足要求;对这两种状态的活塞杆再进行磁粉渗透检验后在靠近活塞杆顶部附近的镀层均有较明显的裂纹。

3.3 试验方案二。改变阳极清洗的相关参数：将原工艺参数电压3.5V改为6V（客户建议值），电极10根。同样，在活塞杆表面镀铬后，对磨削前、后的表面进行金相分析并对镀后磨削前、后的零件表面进行渗透检验，将其表面渗透检验图片与试验方案一的表面质量进行比较发现，活塞杆表面镀铬质量以及活塞杆顶部附近的裂纹也有明显改善，因此决定将阳极清洗的工艺参数改为电压6V，时间为2分钟，这样可以保证更加充分的镀前处理，防止起皮、马蹄印、裂纹等缺陷。

3.4 试验方案三。为验证电流对镀层的影响，在加大电流（100A，2.4小时）进行表面镀铬试验，并在磨削前进行金相检查，结果显示过大的电流对镀层的影响是明显的，得到的镀层质量非常差，表面产生大片的起皮和镀瘤，因此确定适当的电流对镀层表面质量是很重要的。

3.5 试验方案四。为了确定时间长短对电镀镀层的影响，决定采用加长时间电镀 （40A，13小时）进行试验，并在镀后进行金相检查， 同样的结果，与过大的电流一样，过长的电镀时间也会产生很糟糕的镀层，表面有大片的起皮和镀瘤。

3.6 试验方案五。为了确定搅拌对镀层质量的影响，本批零件在没有搅拌的情况下进行，其中阳极长度590-670mm，零件长度650mm，将零件镀完后做金相检查，从金相图片中发现，零件表面存在较多的针眼、裂纹和孔隙。根据试验结果可以得出结论，搅拌对镀层质量也有比较大的影响。

3.7 试验方案六。设计制作新的搅拌器并对槽夜充分搅拌，并综合之前做的试验结果，改变相应的工艺参数并按照标准操作程序本次试验。活塞杆表面镀铬后分别对活塞杆顶部和尾部进行金相检查并分别在磨削前后对零件表面进行荧光渗透检查，没有发现起皮、马蹄印、渗漏、裂纹等外观缺陷。

3.8 镀层厚度控制试验。为了能获得影响镀层表面厚度的参数的数据，我们选取了5件零件在电镀前记录零件表面尺寸，在过程中记录镀铬槽电流密度分布，零件表面电镀完成后再检查零件表面尺寸，根据数据对比，镀层厚度超出了工艺要求（工艺要求镀后尺寸为：Φ22.29±0.055mm）;镀层不均匀（跳动最大达到了0.13mm），因此我们可以得出以下结论：（1）电极导电不良是造成镀层不均匀的原因之一。（2）电镀时间偏长和电流密度偏大是导致镀层偏厚的因素。

4.活塞杆表面镀铬质量过程工艺改进方法

4.1由于在标准操作程序中没有阳极清洗槽液的维护要求，因此增加周期性检查阳极清洗槽液的成分及维护要求;另外，对于镀铬槽槽液的控制，建议Cr3+ 控制在2～4g/L，并将CrO3/H2SO4控制在约等于100。对于Fe、Cl-、Cu的控制，将控制范围变更为Fe<5g/L、Cl-≦150ppm、Cu≦3g/L。

4.2 阳极清洗工艺原来的参数是电压3.5V、时间2分钟，改为电压6V、时间2分钟。

4.3 将原来使用的压缩空气搅拌方式改成用过滤泵循环搅拌的方式。

4.4 镀铬电流不变，采用钳形表对通过电极的电流和电压值进行监控。

4.5 及时对电极进行维护，保证电极的导电性能良好。

5.结束语

通过对影响活塞杆镀铬表面质量的电流、电压、搅拌、电极导电性以及时间等因素进行试验摸索，找出了一些活塞杆镀铬表面质量的影响因素，并对这些影响因素及时采取了措施和改进的工艺方法，积累了一些经验。为具有深孔、螺纹、环形槽、和较高表面粗糙度及形位公差要求的长杆轴类表面镀铬，可以提供可施行的参考和借鉴。

参考文献：

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