改善镀铬层均匀性的分析

霍大勇

（喀什师范学院，新疆 喀什844006）

0 前言

考核镀层质量的指标很多，其中最基本的两项是厚度和均匀性。无论是防护装饰性镀铬，还是功能性镀铬，均是如此。对五个影响镀铬层均匀性的典型实例加以分析，供同行参考。

1 改善镀件设计

1.1 生产实例1

筒状家庭用品装饰性镀铬时，部分产品内腔镀不上铬层。

1.2 故障处理及分析

该产品是小件，采用的是挂镀方式。筒状开口向上偏置时，产品质量尚可；筒状开口向下偏置时，镀件内部无镀层。确定是气袋现象。再行试镀，尽量避免筒状开口向下偏置，并且在镀铬过程中采取晃动镀件的方式加强气体的消散。试镀效果变好，但仍有20%左右的次品出现，影响生产效果。

技术人员提出在筒状顶部加钻工艺孔，以利于氢气排出。按照该方法实施，故障排除，镀铬层均匀稳定，产品质量提高。

1.3 相关问题

（1）可以通过改进工件在镀槽中的悬挂方式，消除气袋现象。

（2）在工件的适当部位加设工艺孔，有利于消除气袋现象。

（3）气袋现象：帽状、筒状、碗状和有盲孔的工件进行电镀时，能够储存气体的空间会因位置的布置问题聚集阴极析出的气体，形成气袋。气袋现象会导致存气部位镀不上镀层。

（4）工艺孔（槽）：机械加工生产中，为满足加工工艺而在工件上施加的非产品本身功能必须的孔洞或键槽。

2 增加机械加工工艺

2.1 生产实例2

减震器阀杆镀铬。该阀杆两头有两个6mm 的键槽。电镀后进行精磨。电镀时，经常出现键槽底部部分范围无铬层；精磨时，键槽口常发生小块镀层崩落。

2.2 故障处理及分析

首先对键槽底部缺铬层的产品进行观察，没有发现缺铬层部位的规律性。对产品进行电镀前后的追踪比对，发现粗糙度低的产品的电镀效果好。这是因为电镀部位粗糙度低，其表面的电流密度就会提高，从而加强了铬层的沉积。

键槽口在精磨时崩落镀铬层的原因是槽口直角加工面粗糙，导致此处尖端堆积铬层较厚。要求上一加工工序对所有边角进行倒角处理，故障排除。这是因为倒角处理减轻了槽口边缘的尖端放电效应。不倒角处理时，槽口处因尖端效应，镀层厚度是平均镀层厚度的2～3倍。这是槽口处精磨时镀层崩落的根本因素。

2.3 相关问题

（1）尖端放电效应会使尖锐的机械加工面产生铬层堆积，此时进行倒角处理可以达到铬层均匀的效果。

（2）槽、孔的粗糙度太高，会引起镀不上铬层，此时要做光洁处理。

（3）同一镀件要尽量保证各加工面粗糙度一致，这样电镀的均匀性才有保障。

3 避免挂件相互屏蔽

3.1 生产实例3

小件装饰性镀铬。同一挂具的工件，部分工件的镀铬层发花发雾。反复处理镀液、挂具，均不能解决问题。

3.2 故障处理及分析

分析缺陷产品的装挂位置，没有固定规律。此时，若故障产品规律性地出现在挂具上部，说明上部工件距离液面太近，因此处电力线较低影响质量。而此次生产故障中，槽内各处阴极电流密度均满足要求。

当槽内温度不稳定时，温度低的地方，会出现此类故障。但此类故障应表现为同一部位多件次品出现。而此次故障有几个工件在同一部位一起出现故障，也有相邻工件都正常而单个工件有故障的情况。

排除故障前期机械加工工艺的问题。

跟班作业发现故障产品在于：同一挂产品和相邻挂件的屏蔽。这导致槽内电力线不能到达被屏蔽的产品处。改善悬挂状态，避免屏蔽，故障排除。

3.3 相关问题

（1）挂具要有足够的机械强度。

（2）挂具要有足够的导电截面，不能过度发热。

（3）挂具与阴极铜棒接触要好，不能因附加电阻影响槽内电力线的分布。

（4）工件在挂具上应均匀排列，防止工件之间的屏蔽现象。

（5）工件在挂具上的挂列部位尽量选在非工作面上，可以采用加钻挂装孔的方法解决。

（6）挂装方法和挂具设计应利于拆装和维护。

4 改善几何因素

改善几何因素的方法包括象形阳极法、保护阴极法、辅助阳极法、调整阳极表面积法、控制镀液导电空间法、多次镀铬法等。其基本的宗旨在于改善电力线分布的均匀性。可以采用其中的一种方法，也可以将多种方法联合使用。

4.1 生产实例4

铜管结晶器功能性镀铬。该铜管结晶器内部一端为不规则弧线形状。试镀过程中，出现铜管结晶器弧形尾端局部铬堆积、局部没有镀层。

首先排除了电源设备和直流铜排故障的可能性，即电源设备输入交流电力和输出直流均正常。

赫尔槽试验证明镀液组成正常。

镀槽电极铜棒完好，镀槽尺寸符合工艺要求。

分析了结晶器前道机械加工工序。对结晶器内表面的转折处进行了弧度、流线加大处理，并为满足粗糙度需求进行了电镀前的精磨。但故障仍存在。

考察阴、阳极电流密度，提出对石墨阳极进行仿形处理，加强了铜管结晶器内表面电流密度的均匀性。该工艺实施二十多年，效果好。

4.2 生产实例5

内燃机活塞环功能性镀铬（延长其使用寿命）。采用静镀铬工艺，镀铬后要采用精磨磨光工艺，满足粗糙度要求。因磨光工艺不好控制同心度，导致废品偏多，浪费人力物力。

采用旋转挂刷法取代静电镀法，充分利用了几何因素对电镀影响的特点。电镀均匀性得到提高，尤其本例中的活塞环镀层，不需要后续精磨即可满足使用要求。具体措施为：

（1）活塞环组为一个圆柱体，柱体上下各加装一个同样尺寸的保护环作为保护阴极；

（2）电镀过程中，阴极在特殊装置的带动下，以阴极轴线为中心带动转动，而阳极静止，这样保证电力线在各处的均匀性；

（3）刷版控制阴极的同心度；

（4）采用仿形阳极设计；

（5）槽内加装循环及加热装置、阴阳极调节绝缘装置，调整导电空间。

4.3 相关问题

（1）镀铬的阳极外部轮廓应该和镀件内部轮廓相一致，称为仿形电极。

（2）造成内表面镀层不均匀的重要因素之一，是辅助电极与镀件内表面各部位的距离间隙的均匀性不够。

（3）电极仿形性越高，镀件的镀层致密性和均匀性越好。

5 结束语

镀铬层均匀性是镀铬质量的主要指标。镀件设计、机械加工工艺、几何因素、电镀挂具、镀铬液成分、环境温度对镀铬层均匀性都有影响。只有在镀铬生产中，对各种措施有选择、因地制宜地配合使用，才能实现工艺目标。同时，设备、操作方式、安全生产、电力供应也会影响到电镀工艺的实现，当然也会影响到镀铬的均匀性，需要从业人员在处理问题时区别辨析。