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电镀硬铬工艺在气门摇臂生产中的应用

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-17  浏览次数:1179

引 言

气门摇臂是发动机顶置气门式配气机构中推杆与气门之间的转动零件,将推杆或凸轮的运动改变方向传给气门,长臂端部的圆弧形工作面要不断与凸轮轴接触,为增加气门摇臂工作寿命,常采用电镀硬铬的方法提高圆弧工作面的耐磨性。某公司从事气门摇臂P面镀硬铬工艺多年,每日摇臂镀铬12 000件,从最初的10%的返工量,减低到目前的不足O.5%,总结出一套适合于此项工艺的流程和工艺参数,为气门摇臂P面镀硬铬的广泛应用打下坚实的基础。

1气门摇臂零件镀硬铬

1.1气门摇臂P面镀铬层的技术要求

为保证气门摇臂在发动机配气机构中的有效使用,P面的镀铬层必须满足镀层厚度、平行度、硬度、结合力等方面的要求,具体要求如表1。

1.2流程要点

摇臂生产特点是镀铬层厚度大,电镀时间长,生产量大。常见的质量缺陷主要有针孔、大孔锈、外表面锈和麻边等,通过制作合适的挂具,采用合理的工艺参数,加强工艺控制等手段可以较好地解决以上质量缺陷。同时保证硬度、结合力和平行度达到要求。

1.2.1镀前预热

如果零件镀铬前不进行预热,零件与槽液温度相差较大,会引起镀层结合力不良。在气门摇臂一次电镀量比较大的情况下,电镀前基体与镀液的温度相等时再给电。

1.2.2阳极腐蚀

一般选用1~3 min。阳极处理使工件表面金属达到微观粗糙,可以提高镀层结合力,阳极腐蚀要选择合适的电流密度和时间,如果阳极电流密度过大或阳极刻蚀时间太长,使表面金属大量溶解,镀铬时就容易出现麻点,严重时还会镀不上。

1.2.3镀铬温度和阴极电流密度控制

镀铬的阴极电流密度及镀液温度对镀液分散能力、覆盖能力和阴极电流效率,镀层外观、硬度、网纹等影响很大,必须严格控制,同时温度变化不超过±2℃,电流密度变化不超过±5 A/dm2。

1.2.4阳极的选用

应选用圆柱状阳极,阳极长度应比阴极短100~150 mm。使通过的电力线路径发生变化,达到电流在零件上均匀分布的目的,确保P面的平行度在要求范围内。

1.2:5阴阳极距离

挂具上的零件和阳极对应的各部位应尽可能保持等距离并均匀排布,否则将导致镀层厚度不均。槽内零件和阳极的相对位置,对镀铬层沉积的均匀性有显著的影响,阴阳极距离过小,则引起间隙内流动不畅,溶液过热汽化。在实际生产中,阴阳极的距离保持在10 cm左右为宜。

另外零件和阳极放入电镀液内的深度,应保持一致。

1.2.6阴阳极面积比

阴阳极面积比直接影响到镀液中三价铬含量的变化,进而影响到电镀铬的质量,所以电镀过程中要保持相对合理的阴阳极面积比,确保电镀液中三价铬的浓度不会产生剧烈变化,这个比值选在l:2和2:3之间为好。

1.2.7严防中途断电

镀铬过程中一旦断电,继续再镀时,会引起镀层结合力不良或起皮。所以发现断电后,首先进行阳极腐蚀,然后改变电流方向,从较低的电流密度开始,逐渐提高到规定的电流密度。

1.2.8挂具离液面和槽底的距离

在生产过程中,挂具最上面的摇臂距离槽液液面50 mm以上,距离槽底不少于100 mm,保证镀铬

过程中不受其它因素的干扰。

1.3镀铬槽液组成及工艺条件

1.3.1镀液组成

铬酐

220~250g/L

硫酸

2.2~2.5 g/L

三价铬

3~6 g/L

1.3.2工艺参数

1)阴极电流密度

一般镀硬铬阴极电流密度高达60~80 A/dm2,根据需要,摇臂镀铬的阴极电流密度还要高,在100A/dm2左右为宜。而且应保持稳定。

2)槽液温度

槽液温度与阴极电流密度有着密切的关系,直接影响到铬镀层的硬度、结合强度、耐磨性和光泽度等,其中一个条件变化,另外一个条件也应随之变化。摇臂镀铬温度选在60%左右比较合适。

1.4槽液维护

在生产过程中杂质不断进入槽液,超过允许量时,常比去除其它镀液的杂质困难得多,摇臂生产中影响最大的是铁离子,当含量过高时,将获得粗糙、粗大结晶的、无光泽且脆性大的铬沉积物。去除铁杂质常用稀释的方法,把铁杂质含量高的镀铬液抽出一部分,然后再配制一部分新的镀铬液加入到镀铬槽中,使铁杂质的含量降到容许的范围内。

在日常生产中,要严格防止各种有害杂质进入镀液,当有害杂质超过容许范围而影响镀层质量时,就应当选用适当的方法处理镀铬液。

定期过滤槽液,去除槽液中的微小颗粒。

1.5 回收槽

由于镀铬溶液的成分含量高,且黏度大,所以,镀液的带出量大,带出的有效成分也大,需要多次清洗,才能减少随污水浪费的槽液,回收槽溶液可添加到镀铬槽回用。

2挂具的设计

摇臂P面只是该零件的一部分(见图1),为保证P面上铬层的质量达到要求,同时很好地保护不

镀铬部分,在镀铬过程中采用合理的挂具是保证质量的最佳方法,另外,P面的面积小,使用合理的挂具,可以一次电镀更多的摇臂。

制作气门摇臂P面镀铬的挂具时注意以下几点:

1)挂具主体采用钢制圆柱,连接零件部分为四方柱,以降低电镀过程中内孔产生锈蚀几率,具有足够的剖面积,以便传导所需的电流。2)挂具各组成部分间接触良好,除连接零件部分外绝缘,减少电流的损失。3)悬挂在挂具上的零件不应该彼此接触或重叠。4)挂具一次性可同时电镀多个零件,提高生产效率。5)制作象形的绝缘套,以保护不镀铬部分。目的是电力线均匀分布在被镀表面。绝缘材料的实质是阴阳极之间设置绝缘障碍,使通过的电力线路径发生变化,达到电流在零件上的均匀分布的目的。

另外,气门摇臂P面的面积比较小,在做到个挂具电镀多个零件的同时,还可以根据镀铬槽的

体积一次性电镀多挂零件,即可以保证产品的质量,又达到了适应批生产的目的。

3 结 论

功能性镀铬作为一种成熟的工艺应用到汽车发动机气门摇臂上,具有后处理简单、技术成熟、成本低等优点,应用到批量生产中,取得良好的效果。同时批量生产中的过程控制至关重要,它是保证产品质量的首要条件,希望得到充分的重视。

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