复杂辊体电镀硬铬的工装和工艺改进

李飞

（郑州纺机工程技术有限公司，河南 郑州 450000）



【经验交流】

复杂辊体电镀硬铬的工装和工艺改进

李飞

（郑州纺机工程技术有限公司，河南 郑州 450000）

针对某带法兰盘导辊电镀硬铬层厚度不均、毛刺、局部漏镀等缺陷，对电镀硬铬工装和工艺进行改进。介绍了改进工装的结构、安装，电镀硬铬的工艺流程、注意事项。改进后，电镀返修率从20%左右降至5%以下，电镀质量得以保证。

导辊；电镀硬铬；工装；辅助阳极；辅助阴极；工艺

Author’s address: Zhengzhou Textile Machinery Engineering & Technology Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China

带有法兰盘的辊体类工件在电镀过程中因为受尖端放电效应的影响，工件凸出部位的电流密度大，镀层容易过厚甚至烧焦，而凹部的电流密度小，铬层厚度达不到要求，甚至镀不上铬。这就需要采用辅助阴极屏蔽和辅助阳极工装来保证电镀层的质量。屏蔽阴极及辅助阳极工装的结构不合理会导致镀铬层出现各种缺陷，生产效率低。改进工装结构可以提高工作效率，保证电镀质量的稳定。本文以一种典型导辊电镀硬铬为例，介绍了其电镀工装的设计、改进、安装以及电镀工艺的改进方法。

1　导辊结构及其电镀硬铬的要求

图1是一种典型的导辊，要求在虚线所示区域的外表面（约30 dm2）电镀梨面硬铬：厚度50 μm，粗糙度（Ra）0.6 ～ 0.8 μm，硬度高于950 HV，不得有针孔、起眼、起皮等缺陷。采用常规电镀工艺和工装电镀后，镀层极易出现各种电镀缺陷，例如φ 200 mm法兰盘内外端面及根部的厚度不足，尖端部位出现毛刺、麻点。对于普通硬铬层，可通过镀后磨削、抛光等工艺来保证工件尺寸并进一步提高表面性能，但梨面铬不能采用上述方法，否则会破坏镀前喷砂形成的梨面状态。多数情况下镀层都出现瑕疵，需要返工。因此，必须重新设计和制作电镀工装，同时修订电镀工艺，以保证辊体表面的电镀质量和生产效率。

图1 带法兰盘导辊结构简图Figure 1 Schematic diagram showing the structure of a guide roller with flange plate

2　电镀工装设计

原有电镀工装为井式镀槽（采用槽边阳极）通用电镀工装，加工过程中工人可随意调整阴极屏蔽以及辅助阳极，辅助阳极的面积和距离不受控制。图2所示为根据电镀要求重新设计的辅助电极结构。

图2 辅助阳极与辅助阴极的组装示意图Figure 2 Schematic diagram showing the assembly of auxiliary anode and cathode

2. 1 辅助阳极面积和距离控制

辅助阳极由内辅助阳极圈和外端面辅助阳极板构成，均采用铅锡合金（含锡6% ～ 8%）材质。内辅助阳极圈主要改善辊身根部圆弧处的电流密度分布，用直径4 mm的棒材制作成两段φ 155 mm的半圆弧作为内辅助阳极圈。一端辅助阳极板的作用范围内，电镀面积约为3 dm2。辅助阳极板为内径70 mm、外径150 mm的环形圆板，除去均匀分布的4个固定用φ 9 mm圆孔以及28个φ 9 mm的导液圆孔，此辅助阳极板面积约为其作用范围内阴极面积的39%，这种结构还可以保证电镀过程中的溶液流动。

辅助阳极与工件距离过近会导致表面镀层色泽不均，甚至有毛刺和烧焦；若二者距离过远，则起不到改善电流密度分布的作用。阳极固定板与辅助阳极板间的连接螺杆可用以调节外辅助阳极板与工件外端面的距离（可根据电镀参数在25 ～ 35 mm范围内进行调整），内辅助阳极圈位置固定。

2. 2 辅助阴极屏蔽

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抛光时应将基体抛光至粗糙度在0.6 μm以下，仔细检查基体表面（尤其是焊道部位）是否有影响电镀效果的缺陷。如有夹杂、气孔等缺陷，应及时修复。

2. 3 工装的安装

2.3.5 饮食护理 术后6 h可进少量流食，避免豆浆、牛奶等产气食物的摄入。有资料显示，与传统手术比较，无气腹腹腔镜术后肛门首次排气时间缩短［3］。所有患者均在12～24 h内排气，次日改半流质饮食，同时观察有无腹胀和肠蠕动情况，如恶心呕吐明显可给予止吐剂。术后2 d予普通饮食，多食蔬菜、水果，补充维生素，避免刺激、高糖和高油食物，少量多餐。

为保证镀层质量，必须保证辅助阳极位置合适、固定牢靠、导电良好。辅助阳极安装组件与辅助阴极屏蔽中的非工作面都要做绝缘处理，以避免腐蚀导致溶液有杂质和工件局部厚度不均匀，尤其要避免辅助阳极与阴极短路（裸露的螺丝、螺母应加装绝缘套或绝缘帽）。工装的整体安装如图 3所示。电镀时工件直立于镀槽中，槽内阳极板应均匀分布在工件周围，并保证与工件最外端的间距大于100 mm。

原工艺流程为：基体抛光→检验→喷砂→检验→金属洗净剂清洗→水洗→电化学去油→热水洗→冷水洗→中和→水洗→入槽预热→活化→电镀硬铬→回收→水洗→卸挂具→检验。

3　电镀硬铬工艺的控制

SU Mingru, DOU Aichun, LIU Shuai, et al. Thermodynamic equilibrium analysis on Mg2+-CO32--Ida2--H2O system[J]. Conservation and utilization of mineral resources, 2018(6):24-30.

3. 2 改用二次电镀铬工艺

辅助阴极屏蔽的主要作用是避免高电流区域（法兰盘外缘尖端部位）由于电流密度过大而产生的镀层毛刺、过厚、色泽不一致等缺陷。辅助阴极屏蔽采用厚度为1.5 mm的薄钢板制成，在制作安装过程中，要保证与辅助阳极各部位之间的距离在25 mm以上，防止短路。导辊轴、轴外端面中心孔位等未安装工装的不镀部位也要绝缘屏蔽。

改进后的工艺流程为：抛光→检验→金属洗净剂清洗→水洗→电化学去油→热水洗→冷水洗→中和→酸洗→水洗→入槽预热→活化→一次镀铬→回收→水洗→卸挂具→抛光检查→喷砂→金属洗净剂清洗→水洗→入槽预热→活化→二次镀铬→回收→水洗→卸挂具→检验。

图3 导辊电镀工装组装示意图Figure 3 Schematic diagram showing assembly of the toolings for electroplating of the guide roller

3. 1 抛光质量的控制

原工艺在对工件进行一系列的前处理后直接镀50 μm厚的硬铬层。毛坯经抛光或活化后，虽然一些缺陷得以修复，但仍然可能有肉眼无法观察到的瑕疵存在，这些瑕疵通常要在镀铬后才体现出来，主要表现为镀层麻点、针孔等。因此改用二次电镀工艺来避免此问题。第一次镀硬铬层的厚度控制在20 ～ 25 μm，镀后进行抛光并检查，修复缺陷后再喷砂、二次电镀。

本研究中，MRI检出63例隐匿性骨折，检出率为92.6%；128层螺旋CT检出51例隐匿性骨折，检出率为75%，两者差异显著。

①侵袭组患者的CT表现与病理学表现比较：统计CT诊断21例侵袭性胸腺瘤患者心血管结构侵犯、心膈角和胸腔侵犯、肺侵犯、胸膜种植、纵隔胸膜侵犯和纵隔肿块的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值。②侵袭组和非侵袭组患者的CT表现比较：对比2组患者的胸腺瘤形态、钙化、囊性变或中心坏死、纵隔脂肪线、均匀增强程度。

3. 3 二次镀铬时的前处理

进行二次镀铬时，由于有铬底层存在，所以前处理时除了要保证预热时间外，还应重视活化处理效果，可采用阳极活化或阶梯式升电流的阴极活化方法去除铬层表面的钝化层，以保证一次铬与二次铬之间的结合强度。

传统文化的传承，是任重而道远的。它是经过历史的积淀，才能流传于今；它是古老的，是神秘的，是要继续发扬下去的。但，对如今而言，也许让很多现代人觉得陌生，觉得无聊枯燥。没有网络上的世界的神通广大，没有游戏的刺激，没有电影的丰富精彩，它像是一种负担。传承，有些沉重。学一些传统诗词，也许，只是为了考试。像传统戏曲、传统乐器，越来越少的人学习，因为这些并不能给他们带来一份好的工作、好的工资。谈传统文化的传承，谈何容易？要留住“凡有井水处，皆听单田芳”的情景，是任重而道远的。

3. 4 严格控制电镀工艺参数

采用标准镀铬液，各组分含量和工艺参数应控制在允许的范围内：CrO3200 ～ 250 g/L，H2SO42.0 ～ 2.5 g/L，Cr3+2.0 ～ 2.5 g/L，温度（50 ± 2） °C，阴极电流密度25 ～ 35 A/dm2。

4　结语

其他类似结构的工件也可依此对工装和工艺进行改进，但不同工件要根据具体尺寸来调整辅助阳极板以及辅助阴极屏蔽圈的大小。此类结构的工件在改进工装与工艺后约5年内多批次电镀了共150余件，电镀返修率从之前的20%左右降至5%以下。工件在装机使用中的表面性能满足设计要求，质量稳定可靠。

［ 编辑：周新莉 ］

Improvement of tooling and process for hard chromium electroplating on complex structured roller

LⅠ Fei

The tooling and process of hard chromium electroplating were improved for some defects of hard chromium coating on the surface of a guide roller with flange plate， such as uneven thickness， burrs and local skip plating. The structure and installation of the improved toolings， as well as the process flow and points needing attentions for hard chromium electroplating were introduced. The rework rate is decreased from ca.20% to below 5% after improvement and the quality of electroplated product is ensured.

guide roller； hard chromium electroplating； tooling； auxiliary anode； auxiliary cathode； process

TQ153.11

B

1004 - 227X （2016） 07 - 0366 - 03

2016-01-04

2016-02-26

李飞（1979—），男，河南济源人，本科，机械工程师，主要从事电镀、磷化、热喷涂方面的工艺研究工作。

作者联系方式：（E-mail） leef_zz@163.com。