一种在GH4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法与流程

一种在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法
技术领域
1.本发明涉及一种表面处理方法，尤其涉及一种在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法。


背景技术：

2.gh4169合金是一种镍基高温合金，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，其被大量使用于飞机发动机部件，如临界旋转零件、机翼、支撑结构(垫片)和压力舱等。
3.gh4169硬度较低，标准热处理的室温硬度为hbs346～450(hv352～463)，而有些设计图样规定锥形块垫片gh4169材料表面均匀镀硬铬(hv800～1100)，厚度要求15～35μm。然而，采用常规的镀铬方法无法实现对gh4169材料进行镀铬，当采用与gh4169锥形块垫片同等材料的试棒进行常规的镀硬铬处理(阴极活化
→
阳极腐蚀
→
切换阴极
→
逐步增大
→
冲击电流
→
降至正常电流)，试棒表面发黑几乎无铬层，如图1所示。且发明人在实践中发现，当采用常规镀铬工艺对普通材质的锥形块垫片进行镀铬时，所得锥形块垫片的示意图如图2所示，常规镀铬工艺镀铬时存在阴极电流效率很低，工业化生产中仅为12％～15％，且由于零件表面要求镀铬15～35μm，但由于锥形块垫片内直角处临近区域在电镀时沉积速度慢存在重新钝化的现象，导致无法获得所需厚度的镀铬层，且外圆和内圆尖角处的镀层粗糙，镀硬铬后存在磨削困难的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种工艺简单、容易实现的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法。
5.发明人在实践中发现，采用常规的电镀铬工艺对gh4169材料工件进行阴极活化、阴极活化、阳极腐蚀时，工件表面发黑无镀层，且镀铬电流效率低，无法在零件低电流密度区镀铬。此外，发明人通过实践还发现，当采用常规镀铬工艺在对容易镀铬材料的锥形块垫片进行镀铬时，存在阴极电流效率很低，工业化生产中仅为12％～15％，且由于零件表面要求镀铬15～35μm，但由于锥形块垫片最大半径圆的内直角处临近区域存在重新钝化的现象，导致难以获得所需厚度的镀铬层；且外圆(最大半径圆)和内圆(最小半径圆)尖角处(凸出的尖角处)镀层粗糙，难以磨削。经发明人的研究发现，造成锥形块垫片内直角处临近区域存在重新钝化的现象可能是因为该区域电镀时沉积速度慢，而造成电镀时沉积速度慢的原因则是因为该内直角邻近区域受到形貌影响为低电流区，此外，造成锥形块垫片外圆和内圆尖角处镀层粗糙，则可能是因为该区域外圆和内圆尖角处电力线集中引起的。
6.发明人经过研究，采用如下技术方案解决上述技术问题：
7.一种在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，包括：
8.(1)对零件gh4169锥形块垫片表面进行吹砂活化处理，确保吹砂面呈灰色；
9.(2)对零件进行预镀镍处理；
10.(3)以铅锑合金作为阳极，零件作为阴极，并在零件外围设置圆形辅助阴极，且用导线将辅助阴极与零件连接，进行镀铬。
11.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，步骤(2)中，所述预镀镍采用的预镀镍溶液含200～250g/l的nicl2·
6h2o和180～220g/l的hcl；所述预镀镍在零件下槽后保持2～4min后进行，所述预镀镍的电镀时间为3～5min，电镀的电流密度为5～10a/dm2。
12.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，步骤(3)中，在进行镀铬前，还包括在零件的低电流密度区正上方设置象形阳极，并用导线将象形阳极与阳极连接。
13.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，步骤(2)中，所述镀铬的镀铬液中含200～250g/l cro3、2～2.5g/lh2so4和3～5g/lcr
3
；所述镀铬的温度为50～60℃，所述镀铬的电流密度为50～55a/dm2。
14.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，所述镀铬液中，cro3与h2so4的质量浓度比为95～105。
15.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，步骤(1)中，所述吹砂活化的条件为：吹砂采用的砂粒为100目的棕刚玉，吹砂压力不大于2bar，喷嘴距离为150～300mm。
16.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，在步骤(1)和步骤(2)之间还包括对零件进行水洗的步骤，以使零件全部表面沾水，去除零件表面异物，且30s内水膜不断裂；
17.在步骤(2)和步骤(3)之间还包括对零件进行水洗的步骤，零件全部表面沾水，去除零件表面异物，且30s内水膜不断裂。
18.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，步骤(3)后，还包括对镀铬的零件进行除氢处理；所述除氢处理在镀铬10h内进行，所述除氢处理的温度为190℃，除氢处理的时间不低于3h。
19.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，在所述除氢处理后，还包括对镀铬的零件依次进行冷水洗涤、热水洗涤以去除垫片表面的铬酐，然后进行干燥的步骤。
20.上述的在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，优选地，在步骤(1)前，还包括对零件进行电解预除油处理，所述电解预除油处理为：先将零件作为阴极电解4～6min，然后将零件作为阳极电解3～5min，电解温度为60～90℃，电解的电流密度为5～10a/dm2。发明人发现，在进行阴极电解除油时，电镀零件为阴极状态，该状态下零件容易产生氢脆和析出杂质；当采用阳极电解除油时，零件处于阳极状态，该状态下时零件表面会产生阳极溶解。本发明通过先进行阴极电解除油，能快速去除零件表面大量油脂，然后转化为阳极电解除油时，能在短时间内将渗入金属内的氢排出，同时能将沉积在零件表面才杂质溶解，使零件获得洁净表面。
21.和现有技术相比，本发明具有下述优点：
22.1、本发明通过吹砂活化
‑
预镀镍
‑
在零件外围设置圆形保护阴极进行镀铬的工艺，
不仅避免了零件表面发黑，而且还能在零件整个表面均进行有效且较均匀镀铬，镀层硬度达标；且本发明工艺技术合理，有效的控制了gh4169锥形块垫片镀硬铬后的厚度，为同材料类似结构零件的均匀镀硬铬提供了技术参考。
23.2、本发明通过合理控制吹砂活化工艺参数，有效地解决了零件镀铬前阴极活化、阳极腐蚀而表面发黑问题；通过控制预镀镍工艺的工艺参数、设置保护阴极和象形阳极，并控制保护阴极和象形阳极的设置位置，不仅能更有效地解决零件钝化而无法镀铬问题，还有效解决了零件低电流区钝化而导致的镀铬不上的问题，且能减少接触点，实现了对电流分布的精确控制，保证零件表面均匀镀硬铬，有效解决零件锥形块垫片镀硬铬时因零件尖边产生尖端效应而造成的磨削困难问题。
附图说明
24.图1为采用常规镀铬工艺对gh4169材料试棒进行镀铬后的形貌图。
25.图2为采用常规镀铬工艺对由易镀铬材料制成的锥形块垫片进行镀铬后的形貌图。
26.图3为锥形块垫片的剖视图。
27.图4为实施例1中的零件装挂的俯视示意图。
28.图5为采用实施例1中的方法镀铬后的gh4169锥形块垫片的仰视图。
29.图6为采用实施例1中的方法镀铬后的gh4169锥形块垫片的俯视图。
30.附图说明：
31.1、锥形块垫片最大半径圆的内直角处；2、锥形块垫片最大半径圆和最小半径圆凸出的尖角处。
具体实施方式
32.以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
33.实施例1
34.一种在gh4169锥形块垫片表面均匀镀硬铬的方法，包括：
35.(1)零件预除油处理：电解除油，温度60～90℃，电流密度5～10a/dm2，将零件作为阴极电解3～5min，然后将零件作为阳极电解2～3min，除油极板用铁板或镀镍铁板。
36.(2)吹砂活化：零件置于吹砂机内清理跑道及齿部渗碳表面，砂粒：100目的棕刚玉，压力≤2bar，喷嘴距离：150～300mm，保证吹砂后吹砂面为灰色。在该条件下，能有效活化零件表面，去除零件表面的锈蚀、氧化皮及其余污垢物，降低零件表面的粗糙度，以提高镀层的结合力；
37.(3)水洗：采用常温水洗1～3min，零件全部表面沾水，去除零件表面异物，且30s内水膜不断裂；
38.(4)零件预镀镍处理：预镀镍溶液的配方包括：200～250g/l nicl2·
6h2o和180～220g/l hcl，待零件下槽后保持2～4min进行腐蚀，然后通电电镀3～5min，电流密度5～10a/dm2；
39.(5)水洗：采用常温水洗1～3min，零件全部表面沾水，去除零件表面异物，且30s内
水膜不断裂；
40.(6)镀铬：电镀铬以铅锑合金作为阳极，以零件gh4169锥形块垫片作为阴极，零件gh4169锥形块垫片的剖视图如图3所示，在零件外围设置圆形辅助阴极，并将圆形辅助阴极与零件连接，辅助阴极材料选铜线，可以通过延长辅助阴极材料的铜线实现与电解阴极零件相连；在零件垫片最大直径处的内直角处(即低电流密度区域)上方设置象形阳极，并将象形阳极与阳极连接，象形阳极的材质优选铅锑合金，采用如图4所示的零件装挂的示意图，用带有弹性的卡子撑住零件内圈，通过三个接触点用于固定零件，该卡子为零件的装挂和导电工装，三接触点设计可有效防止零件晃动，镀铬槽液中含cro3(铬酐)200～250g/l、h2so42～2.5g/l和cr
3
3～5g/l，且镀铬槽液中cro3与h2so4的质量浓度比为95～105，镀铬槽液的温度为50～60℃，电流密度为50～55a/dm2；
41.(7)冷水洗：室温，时间1～3min，零件全部表面沾水，去除零件表面铬酐；
42.(8)热水洗：温度50～60℃，时间1～3min，零件全部表面沾水，进一步去除零件表面铬酐，且便于零件表面干燥；
43.(9)干燥：用压缩空气吹干零件表面；
44.(10)除氢：镀后10h内除氢处理，温度190℃，时间≥3h，以消除可能产生的氢脆风险。
45.经镀本发明镀铬后的gh4169锥形块垫片的仰视图和俯视图分别如图5和6所示，对其进行检验发现：a)在天然散射光线或无反射光的白色透射光线下目视检查。锥形块垫片上检查外观，全部表面都有镀层，包括内直角处低电流区也覆盖有镀层。b)锥形块垫片镀前要求镀后要求实测最小3.042mm，最大3.046mm，平均3.050mm，铬层均匀。c)按hb 5041的规定，用空气炉加热零件或试样至300
±
10℃，保温1h，然后在冷水中骤冷，用目视方法检查，镀层不起泡脱落；d)经检测，镀层硬度为hv 820
‑
880。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。