電鍍零件絕緣工裝應(yīng)用研究

仇振安　張尉　靳冉　高秋芳　黃天勇

摘 要：在加工過程中，某需要局部不電鍍的零件操作煩瑣，而橡膠工裝的應(yīng)用既提高了生產(chǎn)效率，又使電鍍質(zhì)量穩(wěn)定性得到保證。同時(shí)，該工裝操作方便，可重復(fù)使用，避免了涂抹膠對(duì)操作者健康的危害。

關(guān)鍵詞：電鍍;工裝;質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TQ153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）06-0053-03

Research on the Application of Insulation Tooling for Electroplating Parts

QIU Zhenan1 ZHANG Wei1 JIN Ran1 GAO Qiufang2 HUANG Tianyong2

（1. Air Force Representative Office of the Army Equipment Department in Luoyang Area，Luoyang Henan 471000;

2. Zhengfei Aviation Industry Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450005）

Abstract： In the process of processing， the operation of a part requires partial non-plating is cumbersome， and the application of rubber tooling not only improves the production efficiency， but also ensures the stability of the plating quality. At the same time， the tooling is easy to operate and can be reused， avoiding the health hazards of applying glue to the operator.

Keywords： electroplating;tooling;quality

某零件使用的材料為38CrMoAl，該零件需要進(jìn)行熱處理：抗拉強(qiáng)度[σb]=（1 080±100）MPa，點(diǎn)劃線處滲氮0.3～0.5 mm，HV（硬度）≥900，其余表面鍍鎘8～12 μm鈍化。零件的平面圖和三維圖如圖1和圖2所示。其中，尺寸r為5.8 mm，尺寸s為3 mm，尺寸t為43 mm。

1 工序介紹

該零件為局部滲氮，根據(jù)《航空結(jié)構(gòu)鋼及不銹鋼滲氮工藝說明書》（HB/Z 79—1995）中對(duì)非滲表面采取鍍層防護(hù)法的要求，非滲氮表面鍍銅40～70 μm，再鍍錫6～9 μm。鍍銅的目的是銅鍍層能有效阻礙氮原子的滲入，在銅鍍層上鍍錫時(shí)，滲氮溫度下，錫層融化，能流入銅鍍層的孔隙內(nèi)，有效防止?jié)B漏現(xiàn)象。因此，在氮化前要對(duì)非氮化部位進(jìn)行鍍銅、鍍錫防護(hù)，氮化后對(duì)鍍層退去，在最終工序鍍鎘時(shí)，對(duì)氮化處進(jìn)行防護(hù)[1]。

該零件加工路線為：機(jī)械粗加工→淬火、回火→機(jī)械精加工→鍍銅、鍍錫→滲氮→退錫、退銅→磨滲氮面→鍍鎘鈍化。

其中，電鍍銅按《電鍍銅工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)》（HB/Z 5069—2011）中陰極移動(dòng)氰化鍍銅的要求進(jìn)行，具體情況如表1所示。本零件電鍍銅時(shí)間為6.5～7.0 h。

熱表處理涉及的工序有熱處理淬火、回火、鍍銅、鍍錫、滲氮、退錫、退銅以及鍍鎘鈍化等工序。

2 現(xiàn)狀及影響

2.1 現(xiàn)狀

該零件滲氮前需要對(duì)鍍銅、鍍錫點(diǎn)劃線以外部分進(jìn)行絕緣保護(hù)，電鍍期間需要對(duì)點(diǎn)劃線處進(jìn)行保護(hù)。電鍍銅要求的槽液溫度為40～60 ℃，銅鍍層要求40～70 μm，該零件電鍍銅時(shí)間至少需要6.5 h，對(duì)需氮化處加以防護(hù)，若采用PVC膠帶防護(hù)，則在此溫度和時(shí)間下，PVC膠帶會(huì)剝離，失去防護(hù)效果。以往采用涂抹可剝膠的方式進(jìn)行防護(hù)。可剝膠防護(hù)牢靠，在鍍銅過程中能保持穩(wěn)定，不剝離，后期清理簡(jiǎn)單快捷。

但是，采用可剝膠防護(hù)存在以下缺點(diǎn)。一是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，操作煩瑣。可剝膠一次涂抹太厚，會(huì)造成可剝膠表層與內(nèi)部干燥時(shí)間不一致，這種干燥的不同時(shí)性可使可剝膠內(nèi)部存留一定應(yīng)力，使電鍍過程中可剝膠剝離;若可剝膠涂抹太薄，則不能很好地起到防護(hù)作用，會(huì)產(chǎn)生漏鍍現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)際摸索，人們采用涂抹三遍可剝膠的方案，每涂抹一遍，待干燥后方能繼續(xù)涂抹可剝膠。可剝膠干燥時(shí)間為超過24 h，因此，每次耗時(shí)3 d方能完成可剝膠的防護(hù)工作。二是對(duì)操作者健康有影響。可剝膠每次使用前，人們需要用二甲苯將其稀釋到涂抹的黏度，然后才能使用，二甲苯有刺激性氣味，雖然操作者戴防護(hù)用品進(jìn)行操作，但其對(duì)操作者身體健康有害。三是質(zhì)量不穩(wěn)定。該零件每次鍍銅后，存在個(gè)別零件局部滲漏現(xiàn)象，電鍍結(jié)束后，人們需要對(duì)點(diǎn)劃線處打磨，清理多余的鍍層[2]。

該零件鍍鎘要求氮化面不允許有鎘層，因此，電鍍前需要對(duì)氮化面進(jìn)行防護(hù)，鍍鎘溫度為15～40 ℃，電鍍時(shí)間為15～25 min。操作溫度低，電鍍時(shí)間短，防護(hù)時(shí)采用PVC膠帶。由于該處涉及六個(gè)面，并且每個(gè)面窄，每次需要用刀片在玻璃板上對(duì)PVC膠帶進(jìn)行切割，然后對(duì)零件進(jìn)行粘貼。操作煩瑣，并且質(zhì)量不穩(wěn)定。

2.2 影響

由于以上的原因存在，最終零件在熱表處理環(huán)節(jié)存在以下問題。

2.2.1 加工周期長(zhǎng)。在氮化這個(gè)工序中，前期的鍍銅鍍錫需要5 d，滲氮需要4 d，退鍍層需要2 d，鍍鎘工序需要3 d。因此，該零件去除前面工序的淬火、回火后，在熱表處理廠的時(shí)間需要14 d。

2.2.2 質(zhì)量不穩(wěn)定。電鍍銅和電鍍鎘的環(huán)節(jié)都采用操作者手工操作的方式，防護(hù)后的一致性差。同時(shí)，零件防護(hù)是在零件電解除油后進(jìn)行，防護(hù)完成后直接進(jìn)行電鍍，零件在空氣中存放時(shí)間過長(zhǎng)，同時(shí)存在操作者防護(hù)過程中手觸摸而造成零件表面被污染的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)影響電鍍層的質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)過電鍍銅孔隙率高，而在后續(xù)氮化過程中出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象導(dǎo)致零件報(bào)廢的案例，也出現(xiàn)電鍍鎘后鍍層起泡而需要退去鍍層重新進(jìn)行防護(hù)、再次電鍍鎘的工序。這點(diǎn)不符合《質(zhì)量管理體系要求》（GB/T 19001—2016）中“采取措施防止人為錯(cuò)誤”的要求[3]。

3 改進(jìn)措施

下面設(shè)計(jì)專用工裝，如圖3所示。制造材料為黑色橡膠。圖紙上的自由公差為5.8 mm，因此本研究設(shè)計(jì)該工裝尺寸為[5.6200-0.02] mm。該工裝采用橡膠材料制作，具有一定的彈性，考慮工裝尺寸比零件尺寸小，利用橡膠的彈性，安裝后可以壓緊點(diǎn)劃線區(qū)域。零件防護(hù)長(zhǎng)度為43 mm，工裝設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度為44 mm，工裝兩端均勻長(zhǎng)出保護(hù)部位約0.5 mm，操作者安裝工裝時(shí)可大致對(duì)齊，避免防護(hù)不到位的現(xiàn)象。同時(shí)，工裝長(zhǎng)出防護(hù)區(qū)域的部位也不影響零件其他部位的電鍍。由于該工裝上下結(jié)構(gòu)有很大的相似性，為防止操作者在使用中將工裝裝反，工裝上表面刻有箭頭，杜絕誤操作。

該工裝在鍍鎘中使用，效果好，存在個(gè)別零件漏鍍的現(xiàn)象，這是由于該零件尺寸公差較大，零件加工尺寸處于下限時(shí)，工裝與零件貼合處有縫隙，槽液滲入。鑒于電鍍鎘時(shí)間只有20 min左右，時(shí)間短且此處電力線不易到達(dá)，滲漏的鍍層非常薄，在后續(xù)鈍化前的出光就可輕易去除[4]。

該工裝在鍍銅工序中使用時(shí)，由于鍍銅溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，直接使用，壓緊效果不理想，需氮化面鍍銅現(xiàn)象嚴(yán)重。若涂一層可剝膠再使用該工裝，則可剝膠的存在會(huì)使該工裝無法套入零件。最終，用工裝在兩端安裝好以后，使用銅絲橫跨擰緊，增加橡膠工裝與零件的貼合程度，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證后，效果非常理想，鍍銅、鍍錫后沒有出現(xiàn)漏鍍現(xiàn)象[5]。

4 結(jié)論

該工裝的引進(jìn)達(dá)到了多重效果。一是生產(chǎn)周期大大提高。使用該工裝后，鍍銅時(shí)間由原來的5 d縮短到2 d，鍍鎘時(shí)間由原來的3 d縮短到2 d。總的除淬火、回火后在熱表廠的時(shí)間由原來的14 d縮短到10 d。零件加工周期縮短4 d。二是操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大幅下降，勞動(dòng)條件得到改善。工裝的使用取代了鍍銅前涂抹可剝膠和鍍鎘前切割膠帶粘貼的工作，使操作者使用方便，效率提高，避免了與二甲苯的接觸。三是質(zhì)量穩(wěn)定，零件一致性強(qiáng)。工裝的使用極大限度地降低了操作者的影響因素，杜絕了漏鍍現(xiàn)象。工裝裝卸方便，人們可在零件除油后較快地裝上工裝，有效避免了除油和電鍍間隔時(shí)間長(zhǎng)而可能會(huì)出現(xiàn)零件污染的風(fēng)險(xiǎn)，提高了電鍍層質(zhì)量。同時(shí)，工裝決定了零件鍍層區(qū)域，保證了零件處于圖紙尺寸3的區(qū)域，使每個(gè)零件的鍍層一致性強(qiáng)，零件外觀和質(zhì)量穩(wěn)定性都得到保證。四是可推廣性強(qiáng)。通過這項(xiàng)零件的工裝應(yīng)用，筆者摸索出該類局部電鍍零件的防護(hù)方法，其便于在相似零件上應(yīng)用，具有較強(qiáng)的推廣性。

參考文獻(xiàn)：

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[4]呂曉軒，呂春祥，楊禹，等.碳纖維表面電鍍鎳研究[J].化工新型材料，2011（8）：89-91.

[5]可可.重力流電鍍工藝助力鍍鋅鋼生產(chǎn)[N].中國(guó)冶金報(bào)，2011-03-11.