[發明專利]回轉體無裂紋電鑄鉻的設備和方法

有效

• 申請號: 201110401590.5
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102424992A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 朱增偉;朱荻;鄭志敏;沈崢嶸;高虹;邢宗華;徐營
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00;C25D3/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及了一種新型的回轉體無裂紋電鑄鉻的設備和方法，屬電鍍加工領域。

背景技術

金屬鉻已列為最重要的電鍍金屬之一，在大多數情況下鍍鉻層專門用作零件的最外部鍍層。鍍鉻層具有很高的硬度和耐磨性，鍍鉻被廣泛用于機械、汽車、儀器儀表、航空、航天等行業。但是，電鍍鉻在沉積過程中容易產生內應力，當鍍層達到一定厚度，形成裂紋。繼續電鍍所形成的鉻鍍層將在低應力的底層上生長，使原來形成的裂紋部分被覆蓋。這樣，重新形成富應力層，又像第一層鍍層那樣產生裂紋，從此往復，直至電鍍完成為止。這些裂紋雖然從表面到基體的發展是不連續的，但裂紋在與斷面垂直的方向上呈網狀，所以從立體空間的角度看，裂紋是由表面延伸到基體的。

對于氣密性要求嚴格的飛機起落架來說，鍍鉻層不能有任何裂紋和氣孔，以防止滲氣。國內外針對此問題開展了大量的研究，主要有以下方面：（1）鍍厚鉻然后進行磨削，達到規定尺寸要求后，進行涂臘或者涂漆處理；（2）采用鍍鉻之后用金剛石對鍍鉻層進行碾壓，使鍍鉻層產生塑性變形來減少裂紋。以上這些工藝都只能治標，而不能治本，不能從根本上除滲氣現象。另外，有些研究人員通過改變電鍍工藝參數，如采用非常高的電鍍溫度，來進行無裂紋鍍鉻，但是得到的鍍層硬度偏低，耐磨性差，鍍液揮發快，容易污染環境。多年來，由于對鍍鉻層滲氣問題還沒有找到有效的解決方法，在起落架的生產和修理中此問題始終存在，影響了生產的正常進行。另外，當電鍍較厚的鍍鉻層時，由于鍍鉻液的分散能力差，電鍍完畢的零件不能滿足尺寸要求，需要后續加工，導致工藝繁瑣，而且可能導致鍍鉻層的剝落。因此，解決飛機起落架緩沖器活塞桿表面鍍鉻所存在的“鉻層冒汗”、滲氣、鍍層脫落等問題，一直是亟待解決的工藝問題。?

傳統電鍍一般采用槽式電鍍，即將陰極和陽極（筐）通過專用掛具，懸垂在電鍍槽內進行電鍍。在槽式電鍍中，電鍍液用量大，容易被污染，維護困難；另外，槽式電鍍中陽極和陰極的安裝方式很難保證其精確定位，而且電鍍時工件靜止不動，故難以保證零件圓度的要求。

本研究室曾發明一種陰極運動摩擦法精密電鑄技術（已申請發明專利，專利號ZL200410065123.X），該發明是通過芯模在浸入電鑄液的硬粒子中以適當的方式和速度運動，帶動硬粒子磨擦、沖擊陰極表面，迅速、有效徹底地去除吸附氣泡和沉積表面的積瘤，減薄擴散層，擾動結晶過程，從而有效地提高電鑄速度，改善鑄層質量，獲得外表面光滑平整的零件，但不能有效地改善微裂紋。

發明內容

本發明目的在于，針對飛機起落架活塞桿現有的鍍鉻技術的不足，提出了一種能制造出無裂紋、硬度高、結合力好、無需后續加工的鍍鉻新工藝。

一種回轉體無裂紋電鍍鉻設備，其特征在于：包括電鑄槽、儲液槽、電鑄液循環供液系統、電鑄液加熱系統、芯模、象形陽極、電源、芯模傳動裝置、電機；上述電鑄液循環供液系統由磁力泵、過濾器、球閥、溢流閥組成，具體結構如下：磁力泵的進液口連接儲液槽、磁力泵的出液口連接過濾器的進口，過濾器的出口分成兩條支路，一條支路經過球閥與電鑄槽的進液口相連，另一條支路經過溢流閥與儲液槽相連；上述電鑄槽的進液口位于電鑄槽底部。

利用所述回轉體無裂紋電鍍鉻設備的電鍍鉻方法，其特征在于包括以下過程：（a）、加工開始時關閉球閥打開溢流閥，磁力泵抽取儲液槽中的電鑄液后經過濾器、溢流閥流回儲液槽；此時電鑄液加熱系統對儲液槽中的電鑄液進行加熱；

（b）、當儲液槽中溫度達到設定溫度時，打開球閥關閉溢流閥，利用磁力泵抽取儲液槽中的電鑄液后經過濾器、溢流閥、球閥對電鑄槽進行底部沖液方式供液；（c）、在電鑄槽中填充硬質陶瓷球使其覆蓋芯模；（d）、打開電源，電機帶動芯模旋轉，利用象形陽極對其進行電鑄加工。

上述設備及方法，其特征在于包括以下過程：上述芯模外圍布置有繞芯模呈周向陣列排布的毛刷，毛刷的刷頭朝向芯模并與芯模接觸。

本發明的特征在于：

（1）在陰極旋轉時，采用填充硬質陶瓷球或周向陣列排布的毛刷等介質對電鑄層表面進行磨擦、擾動，以去除電鑄層表面吸附的氣泡和生長的積瘤，改善晶體生長，獲得組織致密、晶粒細化均勻的電鑄層；同時減薄擴散層，提高電鑄速度，一次性電鑄成形各種形狀和壁厚的回轉體零件。

（2）使用象形陽極，即與陰極相對的陽極內輪廓的形狀及尺寸，經仿真和優化設計而得，以最大限度提高陰極表面電場分布的均勻性。

（3）采用體外電鑄方法，即除了常規的電鑄槽本身外還有一單獨的儲液槽，使用儲液槽的作用：一是增大電解液容量，有利于保持恒定的加工溫度，二是可以減小電鑄槽體積，節省空間。