铝合金镀铬返修工艺控制

【摘 要】采用阶梯式给电法，成功地解决了镀铬返修问题，并介绍了铬上镀铬工艺操作要点和注意事项。经生产验证，铬上镀铬层光泽好，结合力好，具有一定的应用价值。

【关键词】铬上镀铬；阶梯式给电；结合力

1.前言

镀铬具有很高的化学稳定性、硬度高、耐磨性优良等特点，常作防护装饰性镀层和机械性镀层应用于工业领域，但镀铬生产过程中（特别是镀硬铬）常因为下述原因需要进行镀铬返修。

（1）镀铬时由于某种原因暂时停电，此时需要修复镀铬。

（2）有些镀铬件由于足寸不足，需复镀铬。

（3）某些大型零件修复性镀铬或由于镀层较厚，连续电镀72h以上，设备和槽液难以承受，需要分两次镀或换槽镀。

（4）某些零件镀铬后尺寸超差，磨削加工后需修复镀铬等。

实现铬上镀铬并非易事，因为铬镀层具有很强的钝化能力，在大气和许多水溶液中，其表面很快生成一层薄而致密的氧化膜，在这样一层导电性不良的氧化膜上直接镀铬，很难得到结合良好的镀铬层。有时甚至根本镀不上，要达到铬上镀铬结合牢固的目的，就必须针对铬层的特性，采取有效的工艺措施，合理控制参数，才能有效解决铬上镀铬的问题。

1.1铝及铝合金镀铬存在的难点

我厂对于铝及铝合金镀铬具有较长的生产历史，有着完善的技术指导体系，有着经验丰富的操作者和不断壮大的工艺技术队伍，也在这个过程中积累了丰富的操作经验，但由于铝及铝合金本身具有特殊性.在其表面电镀比较困难，经常发生铬层结合力差，易起皮、起泡、针孔等缺陷，主要基于铝材本身以下几点原因：

（1）铝的标准电位很负（ω0=-1.67V），当零件浸入槽液中，立即与电位较正的金属发生置换反应，产生疏松的接触镀层。

（2）铝的化学性质活泼，与氧的亲合力很强，极易生成A12O3薄膜，除去旧氧化膜后，表面又会很快生成一层新的氧化膜。

（3）铝是典型的两性金属，在酸、碱溶液中都易溶解，基体易腐蚀。在电镀槽液中，也会因为铝的溶解污染电镀溶液。

（4）铝的线膨胀系数比大多数金属都大，在电镀过程中。基体与镀层间易产生内应力，影响结合力，特别当温度发生变化时，镀层就易产生裂纹、起泡等缺陷。

（5）铝合金中若含有Cu、Si、Mn等元素。处理不好，对镀层结合力影响很大。

1.2解决措施

通过镀铬零件的实际生产跟踪，数据积累和理论分析，摸索影响铬层质量的主要因素，并通过理化分析，结合力检查，硬度检查等方法检测铬层主要性能指标，保证铝及铝合金镀铬返修质量。

2.工艺操作与维护

铬镀层种类很多，铬上镀铬按镀液组分以及操作条件的不同，可分为镀硬铬和装饰性镀铬，不管哪种类型的镀铬，均可采用“阶梯式给电法”实现铬上镀铬，即首先将镀铬件作阳极（如果件表面有油污，应先采用常规除油方法除去油污，再进行阳极处理），通电进行阳极浸蚀处理，然后再将镀铬件转为阴极，以小电流密度对其进行阳极活化处理，最后再逐步升高电流密度至正常电流密度电镀至规定厚度。

工艺流程：有机溶剂除油D化学除油D流动热水洗D流动冷水洗D装挂（可在溶剂除油前进行）D第一次腐蚀D流动冷水洗D第一次活化腐蚀镀镍D流动冷水洗D第二次腐蚀D流动冷水洗D第二次活化腐蚀镀镍D流动冷水洗D第三次腐蚀D流动冷水洗D镀铬―回收槽洗―流动冷水洗D拆卸D流动热水洗D吹干D检验。

2.1阳极浸蚀处理

阳极浸蚀处理的目的：一是利用铬层作为阳极时的电化学作用使致密的氧化膜（也称钝化膜）溶解，即Cr2O3 +4H2O-6eCr2O72++8H，从而除去镀铬层表面的氧化膜，出铬金属晶格；二是通过电化学作用溶解掉部分基体铬层即Cr-3eCr3+ ，造成铬层表面微观粗糙不平，进而提高铬上镀铬层的结合力，操作时主要是控制好浸蚀时间和阳极电流密度，浸蚀时问过短，铬层表面活化不够.难以获得结台力良好的铬上镀铬层；时间过长，零件易产生过腐蚀阳极电流密度过低，铬层表面活化不彻底，难以镀上铬层；电流密度过大，基体铬层易产生过腐蚀，使镀层变粗糙。经生产验证，阳极电流密度控制在20～40A/dm2，浸蚀时间控制在10～30s，处理温度控制在50～55℃ 为宜。

2.2阶梯式给电法镀铬

镀铬件经过阳极浸蚀处理后，其表面呈活化状态，但活化态铬在强氧化性溶液中，又会立即生成一层新的薄层氧化膜。镀铬时不能按常规镀铬采用冲击电流，也不能立即采用正常电流密度电镀，否则镀层结台力不好，必须采用“阶梯式给电法”电镀，其操作步骤如下：

（1）先用小电流密度（DA=2～4A/dm2）进行阴极活化处理，这是铬上镀铬成败的关键；当阴极电流密度小于金属析出的最低Dk（小于5A/dm2）时，工件表面仅有氢析出，即2H-2eH2，生成的初生态氢原子具有很强的还原能力，使铬层表面生成的簿而致密的氧化膜还原成金属铬（Cr2O3 +3H22Cr-+3H2O），使工件处于活化状态，注意控制阴极活化处理时间，一般控制在1～2min为宜.时间过长会使原有镀铬层发黑，导致结合力下降。

（2）逐步升高阴极电流密度DA至正常电流密度进行电镀，升压时间控制在1～2min为宜.然后按正常电流密度DA电镀至规定时间，正常镀铬过程中，要按镀铬工艺规范控制好电流密度、镀液成分、镀液温度、电镀时问、阴阳极面积比、镀液中有害杂质等主要因素，同时还要注意挂具接触导电是否良好、辅助阳极和保护性阴极安装位置是否正确、电源波形是否符台要求等，这都是获得高质量铬上镀铬层的根本保证。

3.镀层性能表征

在铝合金镀铬工艺中，根据产品的使用情况与要求，主要注重镀层界面结合力的情况测试。

结合力测试方法：

从目前国内对镀硬铬所制定的检测标准来看，一般采用弯曲法、加热法、磨削法，都是对基体金属材料为钢件或铜合金件而言，但对铝合金及铝合金为基体材料的，国内尚未有明确的规定。为了找到适合生产过程检测铝和铝合金结合力的方法，我们将2#原件进行解剖，并参照现行航标（HB5401-92）和美国联邦标准（QQ-C-320B），对钢件检测结合力的方法，与国产铝合金试件进行弯曲法、加热法、磨削法对比试验，以期得到适合于铝合金铬层结合力的检测方法。

（1）弯曲法：将镀有铬层的金属试件沿一直径等于板材厚度的轴反复弯曲1800；或是将试样夹入虎钳内进行弯曲，直至基体断裂，用5倍放大镜检查断裂，镀层与基体基本不分离。

结论：弯曲法检查1#、2#件结合力相当。

（2）加热法：将试样加热到190℃，保温1h，然后在冷水中骤冷，用目视方法检查，镀层不起泡、不脱落。

结论：用加热法检查结合力，结合力良好。

但由于铝合金7075T73状态，时效温度1073℃左右和1773℃左右，加热温度超过其时效温度，所以在生产过程中的检验，不应采用此法。

（3）磨削法：进行正常磨加工，在磨削加工后镀层应无起皮、脱落即认为铬镀层结合力合格。

结论：试件镀铬后用磨削法检查结合力，镀层无起皮、脱落现象，结合力良好。

4.结语

采用“阶梯式给电法”能获得结台力良好的铬上镀铬层.在实际生产过程中，严格遵守操作规程，精心操作，就能很好的解决铬上镀铬的问题。

【参考文献】

[1]电镀工艺学，北京化学工业出版社.

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[5]吴永清.镀银溶液中的有机添加剂.五金科技，1996，24（6）：25～28.