对某产品芯轴整体镀金工艺改进

仲志新董铭江李建华范筱琳

（1.中国人民解放军驻一二八厂军事代表室，贵州贵阳 550009；2.贵州华阳电工有限公司，贵州贵阳 550009）

对某产品芯轴整体镀金工艺改进

仲志新1董铭江1李建华2范筱琳2

（1.中国人民解放军驻一二八厂军事代表室，贵州贵阳 550009；2.贵州华阳电工有限公司，贵州贵阳 550009）

0 引言

研制对接机构中的旋转开关式环位置传感器，其作为机械电气系统中电信号通断转换的重要控制元件，在飞船空间对接过程中起着至关重要的作用。在环位置传感器的实现过程中，有很多以前未接触到的工艺技术，其中芯轴整体镀金的实现也成为重要的创新技术。

1 产品芯轴组件

芯轴组件由主轴、填料、导电环、定位环组成，如图1所示。加工工艺为冲塑（注塑、钳）—装配（刻字）—机加（车）—表面处理（外圆要求Cu／Ep·Ni1～3Au3～5hd）—装配（磨合）。

芯轴部件各零件材料见表1。

表1 芯轴部件零件材料_

2 电镀实现

2.1 前期电镀

由图1不难看出，外圆金属表面进行电镀，即为注塑后外露导电环部分进行电镀。由于注塑物为非金属材料，不导电，镀金时表面不会被覆盖金属镀层。但主轴是金属材料，需要进行保护。要实现外露导电环部分的电镀只需将主轴外露部分进行保护，对部件整体电镀即可实现。

生产初期，汽油浸泡过程中出现少量黑色油污。电镀过程中零件进入除油槽液、电镀槽液后，在芯轴金属与非金属连接的缝隙中均冒出很多带有黑色油污的气泡。这些黑色的油污不仅使槽液受到了污染，而且阻碍了金属离子在部件上的电沉积，使缝隙周围镀层的结合力变得很差，甚至于镀不上去。生产的电镀零件合格率仅为10%。

2.2 产品电镀问题分析及处理

从电镀结果进行分析，电镀镀层附着力不好，无外乎几种原因，镀液配置不合理、电镀过程控制不到位、前处理不干净［1］。

镀液配置不合理，由于其他一起镀金的零件均未出现类似镀层附着力不好的问题，所以可以排除镀液配置不合理这一可能性。过程控制不到位，要对现场实际操作进行检查。前处理不干净，从由芯轴部件浸入槽液后冒出黑色油污可见，前处理一定是不到位的。

怎样才能使前处理到位呢？对此，进行分析，由于部件是机加件进行注塑工艺，在机加的过程中会附着油污和残余的冷却剂，如果注塑前清洁不到位，油污就会残留在金属材料与非金属材料的缝隙当中，影响电镀质量。电镀过程控制不到位，如：除油、水洗、浸蚀不到位、零件表面不干净，电镀停顿时间间隔过长，都会造成前处理不到位。除了这些内因外，电流是否稳定，槽液温度是否稳定，槽液配置是否合格等外因也会影响到电镀质量［2］。

2.2.1 电镀

电镀是在被镀基体材料与镀液相接处的界面发生的电化学反应，电极反应顺利进行的前决条件就是保证镀液与基体材料表面有良好的接触［3］。在金属制件的成型过程中，表面可能沾有油污或形成锈蚀物、氧化物等，在零件表面与镀液之间形成中间夹层，阻碍电极反应的顺利进行，从而影响镀层和基体的结合力及镀层的质量。

2.2.2 芯轴生产过程验证

a.验证1。注塑前验证是否将机加零件清洁到位，工艺规程要求“注塑前，用汽油清洗导电环，确保其清洁，无表面附着物或杂质”，对清洁和周转过程进行监控，对定位环和主轴也进行了清洁，将零件注塑成部件后进行电镀，浸入槽液时有少量油污冒出，油污量有明显的减少，缝隙处的镀层质量有少许改善。

b.验证2。注塑后在装配车间用超声波进行部件清洗。经超声波清洗时，有很少量的油污冒出。部件在进行电化学除油，浸入槽液时仍有油污冒出，电镀后的镀层质量没有明显改善。

c.验证3。电镀前、装配刻字工序后，对电镀芯轴进行汽油浸泡，分别将芯轴进行浸泡30 min，1h，4 h，8 h，12 h，24 h进行验证。将经6种时间浸泡，30 min泡出的油污较少，1 h泡出的油污较多，8 h，12 h，24 h泡出的油污量与浸泡1 h的差不多。将上述6种经汽油浸泡过的芯轴部件分别进行电镀，浸入槽液时有均油污冒出，浸泡时间的长短与油污冒出的多少没有明显变化。电镀后的镀层结合力不牢固。

2.2.3芯轴电镀过程检查及分析

镀液的组成、电镀工艺规范及其他一些条件，均对电沉积层结构有影响。前者是影响结构的内因，后者是影响结构的外因。因此，针对芯轴镀镍后镀硬金的电镀工艺，对现场的实际电镀操作过程进行检查。

对芯轴的生产过程进行跟踪，发现对需进行注塑的导电环、定位环、主轴零件全部清洁后注塑成型的芯轴部件进行电镀时电镀效果得到改善。对电镀过程进行检查，如：工人操作中是否严格执行工艺规程要求；镀槽的输入输出电流是否稳定；槽液配置是否符合要求；水洗过程是否到位；槽液温度是否稳定；前处理工序完成后芯轴是否清洁到位后发现，和前期的分析一致，导致镀层脱落的原因就是电镀前处理不到位。要解决这一问题，必须对芯轴部件表面进行彻底清洁。由于芯轴部件的特殊性：有部分金属被填料包裹住。造成了镀液不能直接与金属基体接触，无法彻底的去除表面油污和杂质。在整条生产链中，首先应在注塑前对所有零件进行清洁，尽管这样的清洁并不能完全的除去表面油污和杂质，但也起到了一定的清洁目的。现在的问题是如何才能解决前处理工序油污冒出影响电镀的问题。

3 工艺方法的改善

3.1 注塑前对所有零件的清洁

将工艺规程“注塑前，用汽油清洗导电环，确保其清洁，无表面附着物或杂质”工序加以完善“注塑前，用汽油浸泡清洗导电环、定位环、主轴，确保无表面附着物或杂质”。并在工艺规程中强调，需使用干净汽油。检验时用绸布沾汽油进行擦拭检验。周转时需用干净的周转箱进行周转。

3.2 解决前处理工序不能将部件彻底清洁的问题

由检查结果可知，现场操作中已经严格执行了工艺规程的要求，那么如何完善工艺规程的前处理部分，如何才能使前处理质量符合要求就成为一个难题。从芯轴部件的表面处理工艺流程中可以看出，此零部件的前处理工序有：除油（汽油浸泡、化学除油、电化学除油）、浸蚀（去黑灰、光亮腐蚀、光化）和弱腐蚀。

a.除油工序。有机溶剂除油是利用有机溶剂对油脂的物理溶解作用将制件表面的油污除去。通过前期汽油浸泡时间长短对电镀影响的验证可知，超过1 h后，再延长浸泡时间对电镀质量并没有改善作用，但30 min的浸泡时间泡出的油污没有1 h多。所以决定在工艺规程中明确汽油浸泡时间延长至1 h。化学除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用，将零件表面油污去除的过程。电化学除油是在碱性溶液中，在直流电作用下将零件表面油污去除的过程。电解时金属与溶液界面释放的氧气或氢气在溶液中起乳化作用。气泡很容易吸附在油膜表面，随着气泡的增多而长大，这些气泡将油膜撕成小油滴并带到液面上。前面提到，在电化学除油工序中塑压件的缝隙中会出现带有黑色油污的气泡，其实也就是油污被析出的过程。按原有工艺规程要求，除油后进行水洗工序，但由于析出的黑色油污过多，会附着在零件表面，影响表面洁净度，对下到工序的槽液有也会造成一定程度的污染。为了避免黑色油污又附着在芯轴部件表面，对后续工序产生影响，在电化学除油工序后增加用棉布对部件缝隙周围进行清洁的工序及延长热水洗时间的要求。

b.浸蚀工序。是将金属零件浸入酸、酸性盐或碱溶液中，利用化学或电化学方法来除去制件表面的锈蚀物、氧化皮，使制件表面处于活化状态的加工方法。验证时，发现在前处理工序全部完成后，芯轴部件还是会发花，这证明前处理没有到位。在芯轴的浸蚀工艺中只有光亮腐蚀会对部分材料表面产生较大的变化。所以，对此工序进行改进。酸的浓度和温度对零件表面氧化物的浸蚀，具有重要的影响。对于芯轴部件而言，缝隙中的油污是没有办法完全去除的，只能将表面的、需要电镀的部分清洁干净，同时又不能让析出的油污污染需要电镀的金属部分。只能通过升高温度，使浸蚀效率变快，缩短浸蚀时间，避免二次污染来实现。通过验证也发现，用水浴加温的方式，使光亮腐蚀槽温度恒定为30℃时，腐蚀效率得到提升，部件表面质量得到了很大的改善。

通过对工艺方法改善，有机溶剂除油时间提升为1 h；电化学除油后用棉布对芯轴部件表面进行清洁；光亮腐蚀时升高温度，缩短腐蚀时间，提升腐蚀效率，使芯轴部件的合格率得到很大程度的提升，改善后的合格率达到90%以上。

4 结束语

对芯轴部件生产过程及镀金工艺流程分析发现，导致芯轴部件镀金结合力差的原因为前处理不到位。该部件前处理的难点在于，它采用金属镶件与填料注塑成型工艺。金属镶件清洁不到位会被注塑在非金属填料中，使部件内部受到污染，影响电镀－表面处理的质量［4］。一般电镀的零件镀前处理时都要经过除油、酸洗工序，零件表面可以与镀液直接接触，去除表面油污和锈蚀物。该部件将金属镶件部分包裹在塑料填料内，被包裹的金属表面不能直接与槽液接触，不可能做到让被包裹的金属部分被完全的清洁干净，且延长前处理时间会影响表面尺寸，使材料过腐蚀。

注塑前对零件进行清洁，对表面处理的前处理过程工艺改进，增加有机除油时间、增加棉布清洁工序、增加光亮腐蚀温度。使芯轴的镀金合格率得到极大的提高，满足了产品性能要求。通过芯轴的电镀工艺，对此类注塑部件的表面处理方法有了新的认识、新的提高，为以后的整体电镀工艺奠定基础。

［1］ 冯立明 .电镀工艺与设备［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［2］ 张胜涛.电镀工程［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［3］ 颜鸣皋.中国航空材料手册［M］.北京：中国标准出版社，1988.

［4］ 张增红，熊小平.塑料注射成型［M］.北京：化学工业出版社，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）

阐述了旋转开关式环位置传感器产品的芯轴在电镀过程中出现的问题及解决方法。为了起到良好的导电性和耐磨性，该部件要求在外圆金属表面进行Cu／Ep·Ni1～3Au3～5hd表面处理工艺。在实现这一表面处理过程中出现了很多的问题，电镀的合格率最初不足10%，且由于该部件要求导电环表面高出填料表面0～0.01 mm，给产品的电镀、退镀都造成了困难，废品率极高。通过过程监控，发现影响电镀质量的因素是前处理不到位。对电镀的前处理过程进行分析、改进，使部件生产过程及表面处理的前处理过程得到完善，从而提高镀层的外观与结合力，使该部件的电镀合格率由10%提升到80%，提高产品的合格率，完成产品节点交付。

电镀；芯轴；注塑；前处理

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，四川三台人，工程师，研究方向为机电专业；董铭江 （1973－），男，上海人，工程师，研究方向为机电专业。

2015- 03- 18