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h小说摩擦辅助脉冲电镀无裂纹硬铬工艺

时间:2019-05-13 16:08来源:教室系列高H小说作者:教室调情五(高H慎) 点击:

针对教室系列高H小说传统硬铬镀层会出现裂纹的问题,采用了一种新的电镀硬铬方法———摩擦辅助脉冲电镀无裂纹硬铬工艺。即在电镀铬的过程中,在阴阳极之间添加不导电的游离粒子,随着阴极的转动,游离粒子与阴极表面相对运动,产生扰动作用,不断摩擦、撞击阴极表面进行电镀铬试验。对镀铬层的表面形貌、微观组织结构和耐腐蚀性进行了测试,试验表明,采用摩擦辅助脉冲电镀技术可得到无裂纹镀铬层,提高镀层的耐腐性,并使镀铬层组织结构发生变化。

  硬铬镀层具有很高硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐热性,在除盐酸外的其他酸、碱、硫化物、碳酸盐及大多数气体与有机酸中有很高的化学稳定性。基于上述众多的优良性能,电镀硬铬工艺在工业中广泛应用于机械零件、模具、汽车以及航空航天等行业。然而,由于在电镀过程中会产生大量的氢化铬使内应力过大,导致镀铬层出现裂纹。这些裂纹虽然从表面到基体的发展是不连续的,但裂纹在与断面垂直的方向上呈网状,所以从立体空间的角度看,裂纹是由表面延伸到基体的。裂纹的存在对飞机起落架缓冲器中的活塞杆、高压油压机活塞杆以及火炮身管内膛等对气密性和耐腐蚀性要求较高的零件是绝对不允许的。因此,对无裂纹镀硬铬的研究已日趋重要。

  国外很早对无裂纹镀铬工艺展开了研究。美国的E.W.Turns和G.Q.Perrin从上世纪50年代末就开始着力研究无裂纹电镀铬技术,采用很高的电流密度和电镀温度,用自行研制的CF-500型电镀液制得无裂纹镀铬层。美国的M.Miller和gston采用高低脉冲电镀铬工艺(温度为85℃,高脉冲的电流密度为200A/dm2,低脉冲的电流密度为100、60、30A/dm2,高脉冲脉宽为30ms,低脉冲脉宽为0.6~60ms)电镀出无裂纹铬。爱尔兰的M.HeydarzadehSohi使用标准镀液,也通过高温高电流密度(85℃和80A/dm2)的工艺方法,得到无裂纹镀铬层,但这种镀铬层表面粗糙,呈乳白色,显微硬度低(显微硬度在510HV左右),耐磨性能较差。尽管对无裂纹电镀铬的研究取得了进展,但仍存在不少缺点。如:无裂纹铬层的显微硬度偏低,镀层耐磨性差,镀液温度高。本课题组曾采用摩擦辅助电铸技术,能有效改善电铸层的表面质量。为了解决上述问题,本文也采用了这种摩擦辅助技术。

  电镀铬的过程包括六价铬还原为三价铬、氢气的析出及金属铬的沉积等三方面的电解还原过程,化学反应式如下:

  其反应过程能否进行,主要取决于电极电位的数值。电镀时,随着阴极极化值向负方向的移动,首先,六价铬离子(Cr6+)还原为三价铬离子(Cr3+),当达到析氢电位时,开始有氢气析出,阴极表面液层附近的碱性值增加到一定程度时,形成碱式铬酸铬胶体膜[Cr(OH)3Cr(OH)CrO4]覆盖于阴极表面,阻碍铬酸根离子在阴极表面放电还原析出金属铬;当阴极极化继续增大时,铬酸根离子开始还原为金属铬形成镀铬层,并伴有大量的氢气。

  图1为摩擦辅助脉冲电镀铬原理示意图。在阴、阳极之间放置不导电游离粒子。在电镀过程中随着阴极的转动,游离粒子与阴极表面相对运动,使其不断摩擦和撞击阴极表面。阴极附近的水化氢离子H3O+被游离粒子驱赶难以接近阴极,因此,难以与阴极表面的电子还原成中性原子吸附于阴极表面,所以氢离子放电更加迟缓,提高了析氢过电位。析氢过电位的提高可使氢的析出量降低,进入镀铬层和基体的氢原子明显少于传统镀铬工艺,减少了镀铬层的内应力,从而避免裂纹的产生。其次,采用脉冲电镀时,在脉冲间隔时间内,镀层晶粒在阴极上沉积后重结晶,晶粒间的相互作用力发生变化,导致部分残余应力释放,使镀层内应力降低,减少了裂纹的产生。此外,根据表面扩散机理和螺旋位错生长机理,在电镀过程中,阴极不断地受到游离粒子的摩擦,使阴极表面离子放电的活化点增多,易得到晶粒致密的镀层。

  阴极采用直径为25mm的30CrMnSiA棒料,长度为30mm。阳极采用纯铅板。游离粒子采用陶瓷小球,直径为1mm。电镀液采用标准电镀铬溶液:铬酐250g/L,硫酸2.5g/L。电源采用SPMD3020单脉冲电源。检测仪器分别采用JSM-6300型扫描电镜和D/max2500VL/PC的阳极转靶X射线 试验方法

  摩擦辅助脉冲电镀技术是在传统电镀工艺的基础上,采用旋转阴极和摩擦辅助的方法进行电镀试验。具体实施方法如图2。调速电机带动阴极芯模在镂空的内筒中旋转,内筒的外壁用涤纶布密封;内筒和芯模之间填充的游离粒子完全覆盖芯模表面;阳极围绕内筒放置,并与内筒一起置于电镀槽内。镀层厚度控制在20~30μm之间。工件经清洗、干燥后,对其表面形貌、微观组织结构和耐腐蚀性进行测试。

  耐蚀性的测试方法:按照ASTMB117标准进行盐雾试验,以确定电沉积层的耐腐蚀能力。盐溶液应通过把5质量份氯化钠溶解到95份水中来制备。经压缩空气雾化的盐溶液不得含油或脏物,且压力应维持在69~172kPa/m2。盐雾室暴露区的温度应维持在35℃。试验在有效空间内,任意一个位置上的洁净收集器,连续收集喷雾时间最少为16h,平均每小时在80cm2的水平收集面积(直径为10cm)内,盐雾沉降量为1~2mL。试样与试验箱垂直平面成15~30°放置。将试验箱的温度调整到35℃,使试样的温度稳定时间至少2h后才可喷雾。连续喷雾期间,每24h检测盐雾沉降率和pH值一次。试样承受连续喷雾的试验时间为336h,如果不出现腐蚀斑点,则认为此电沉积层的耐腐蚀性满足要求。

  图3和图4分别为传统电镀(电镀温度为55℃,电流密度为30A/dm2)和摩擦辅助脉冲电镀(电镀温度为55℃,平均电流密度为30A/dm2,占空比为33%,频率为5kHz,转速为260r/min)的镀铬层的扫描电镜图。从图中可看出,传统镀铬工艺获得的镀铬层晶粒粗大,并有显著的裂纹;而摩擦辅助电镀工艺所得镀铬层表面非常平整,无裂纹。
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