滑轨类零件导动面电镀铬层厚度控制工艺改进

周雁文　郝江华　庄钦伟　金科

摘 要：电镀铬通过其外观优美，呈微带蓝色的银白色金属光泽，在大气中长久不变色，硬度高、耐磨性好等优良性能广泛应用于航空零部件，该文着重分析滑轨类零件导动面电镀铬厚度控制，通过滑轨镀铬象形阳极夹具的优化、滑轨零件导动面背面的侧面保护和滑轨镀铬面结构设计改进来保证镀铬层厚度在要求范围内。

关键词：滑轨 电镀铬 镀层厚度 夹具

中图分类号：TQ153.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0077-02

国内航空制造业高速发展，滑轨类零件是构成飞机机翼的主要组成部分，该文通过对典型滑轨零件导动面电镀铬进行详细试验，总结出行之有效的滑轨类导动面零件电镀铬夹具设计制作和零件结构设计优化的方法，以及对比非镀铬面保护与不保护对铬层厚度的影响。

滑轨类零件镀铬共同特点为镀铬面长、形状复杂、镀铬层厚度范围较窄，电镀铬虽是传统工艺，但是镀铬溶液的工艺范围狭窄，操作技术要求严格，镀铬阴极电流效率十分低，通常只有13%～18%，电镀时间长，而且镀液的分散能力差，在镀铬时，很难获得均匀、细致的镀层，针对较复杂零件只有通过象形阳极夹具、温度和电流密度的严格控制，才能获得合格的铬层厚度[1]。

1 滑轨类零件电镀铬试验方案设计

该文典型件滑轨的导动面长宽高尺寸约为1.6 m× 0.2 m×0.14 m（见图1），导动面截面示意图（见图2），图2黑实线为镀铬面，电镀铬层厚度为40～80 μm，通过下述措施对典型滑轨零件进行方案确定。

1.1 典型滑轨零件电镀铬工艺参数的确定

电镀铬的温度和电流密度范围较广，该文主要对精度电镀铬需将温度和电流密度控制在较窄范围，来确保铬层厚度均匀性。

1.2 典型零件滑轨电镀铬象形阳极夹具的制作

象形阳极夹具的结构形式直接关系到镀铬层厚度的均匀性，正确计算好挂镀件的表面积，确定挂具的截面积，保证夹具通过的电流强度；正确选用夹具材料，导电性能良好，强度较好，通常电镀铬夹具连接采用焊接方式确保夹具牢固。

1.3 典型滑轨零件非镀铬面的保护

非镀铬面的保护采用聚丙烯塑料等绝缘物进行屏蔽保护，可有效防止电能的消耗，保证配送到滑轨镀铬面上电能的正确性。

1.4 典型滑轨零件镀铬面结构设计改进

复杂典型零件根据电镀铬工艺要求，由于尖端电流效应，铬层厚度与零件结构设计有重要关系，通过试验，不断改进零件结构。

2 滑轨控制镀铬层厚度均匀性方案实施

2.1 工艺参数的确定

飞机滑轨类零件镀铬硬度通常在HV700～HV1000范围内，则需严格控制工艺参数，该试验主槽采用中铬溶液，其主槽成分为：铬酐：220～250 g/L，硫酸：2.0～2.5 g/L，铬酐∶硫酸=100∶1，温度选用50 ℃～60 ℃，电流密度为40～50 A/dm2，典型件滑轨导动面电镀铬正面、背面面积共计30 dm2，镀铬层厚度40～80 μm范围内，确定电镀铬电流为1 350 A，温度为57 ℃，电镀时长为2.5 h。

2.2 滑轨镀铬象形阳极夹具的优化

电镀硬铬的特点是电流高、温度高、电镀时间长，该零件镀铬件都需配备专用象形阳极，象形阳极夹具的设计基本原则应为结构简单、轻便、有足够的面积、容易制造、安装方便、通用性好和成本低，该零件象形阳极与镀件的相对位置需要牢固地固定，保证阳极与镀铬面距离一致可有效保证铬层厚度的均匀性[2]。

依据夹具设计原则，滑轨镀铬象形阳极夹具材料选用碳钢，材料厚度为5 mm，在碳钢上电镀铅，确定象形阳极与镀铬面的距离为20 mm，象形阳极夹具与滑轨导动面的面积比为0.9∶1，镀铬夹具制作采用钳工敲形和焊接组接的方式，制作成笼式夹具（见图3），将滑轨零件套进象形阳极夹具中。通过象形阳极夹具和滑轨零件的装配，发现由于采用焊接方式连接的象形阳极长度较长，约为1 600 mm，焊接后残余应力的释放、夹具变形，使上下收缩，导致夹具距离滑轨镀铬面距离不一致，经测量象形阳极与镀铬面的距离为10～30 mm，不满足象形阳极与镀铬面的距离为20 mm的要求，而且通过试验证明电镀铬距离近的部位相比距离远的部位铬层厚度要大很多，导致无法保证镀铬层厚度在40～80 μm范围内。

为了保证阳极夹具与零件镀铬面距离一致，集思广益，采用内嵌紧固件的连接方式代替焊接方式，可有效避免焊接而导致的象形阳极夹具的变形，并最终将象形阳极与镀铬面的距离控制在（20±1）mm范围内。

2.3 滑轨零件导动面背面的侧面保护

滑轨导动面背面与之相连的侧面（见图4），需要进行遮蔽，在试验过程中发现不遮蔽侧面将严重影响背面铬层的厚度，经分析未遮蔽侧面容易吸收背面较多电流，导致背面的铬层沉积速率较正面铬层沉积速率要慢，在同样条件下背面厚度较正面的厚度要小，从而无法保证正面、背面铬层厚度一致，反之对侧面进行遮蔽可有效保证背面与正面沉积速率一致，保证正面与背面的铬层厚度一致。

2.4 滑轨镀铬面结构设计改进

在试验过程中，滑轨零件镀铬面原有要求倒角为R0.5 mm，鉴于电镀铬电流较大，尖端电流效应明显引起铬层堆积，容易影响导动面铬层厚度的均匀性，最终将倒角R0.5 mm更改为R1.5 mm，可有效減少倒角部位铬层的堆积，保证各层厚度的均匀性。

3 结语

通过上述滑轨导动面电镀铬试验摸索改进，将镀铬焊接夹具方式改进为机械夹具方式，滑轨零件导动面背面的侧面遮蔽保护，滑轨镀铬面结构设计改进，按照参数电流为1 350 A，温度为57 ℃左右，电镀时间为2.5 h最终保证铬层厚度40～80 μm（见图1、图2和表1的铬层厚度关系）。

参考文献

[1] 章葆澄.电镀工艺学[M].北京航空航天大学出版社，1993.

[2] 郑瑞庭.电镀实践900例[M].化学工业出版社，2007.