轴承钢零件镀硬铬
发布时间：2015-02-09奚兵
（常州市荆川里新村12丙201，江苏常州 213015）
（常州市荆川里新村12丙201，江苏常州 213015）
摘 要：轴承钢零件由于基体材质的特殊性，电镀时极易发生结合力不好的质量问题。介绍了适合轴承钢零件镀硬铬的工艺，包括工艺流程、工艺规范。重点介绍了前处理的酸洗及施镀方法。实践证明，采用较低浓度的酸洗溶液，短时间浸蚀，并从较小阴极电流密度逐步增大至正常阴极电流密度，便可获得与基体金属结合力良好的硬铬镀层。
关键词：电镀铬；轴承钢；酸洗；结合力
引言
轴承钢用于制造轴承，是支撑轴的机件，轴可以在轴承上高速旋转。因此，轴承钢需要有较高的硬度和耐磨性。此外轴承钢也广泛应用在其它机件如纺机等设备上作为耐磨损件，对轴承钢零件进行镀硬铬会使零件更加耐磨，并提高了其防护能力。
由于轴承钢含有镍、钼、锰、硅、磷和硫等元素，属于特种钢。电镀时基体金属和金属镀层之间常因存在非金属的夹层（硅、磷、硫的偏析，表面不能完全活化）而难以形成连续的晶核结构，极易造成镀层起泡或脱落等结合不良的缺陷[1]。
Z近某厂进行轴承钢件样品镀铬就发生了镀层起皮的故障。样件经化学除油，并进行超声波脱脂干净后，常规盐酸（2∶1）酸5min，阳极浸蚀30s，转阴极正常电流密度25A/dm2电镀铬，镀层厚度达40μm，结果部分镀件出现起皮现象，多次试镀均难以获得与基体结合良好的样品。笔者应邀帮助解决，通过实验，得出了适合轴承钢件镀硬铬工艺，对前处理酸洗、阳极浸蚀及施镀的给电方法作了调整，镀出了合格的样品，并正式投入了生产。
实践证明，对于轴承钢件采用较低浓度的盐酸和氢氟酸混合液，短时间酸洗，缩短阳极浸蚀时间，从较小电流密度开始给电，然后再逐步增大至正常工艺，可保证获得良好质量的铬镀层，现将该工艺介绍如下。
1 工艺流程
轴承钢件→化学除油→热水清洗→超声波脱脂→热水清洗→冷水清洗→酸洗→冷水清洗→冷水清洗→碱水中和→冷水清洗→装挂具→冷水清洗→5%硫酸活化→冷水清洗→入“副槽”预热→阳极浸蚀→温蒸馏水浸渍→迅速移入“正槽”阴极小电流起镀→（略）。
上述工艺流程中的“副槽”即另设一槽专用于阳极浸蚀，以减少“正槽”镀液中金属杂质的积累。其铬酸质量浓度可低些，一般100g/L，硫酸0.5%即可，也可利用旧镀液进行处理。
2 工艺规范
2.1前处理
1）除油 在常规碱溶液中化学除油，增加超声波脱脂达到零件表面无油污的要求，防止油污带进下道工序的酸液槽中，影响酸洗质量。
2）酸洗 采用较低浓度的盐酸溶液短时间酸洗，可以防止零件基体组织中磷、硫的偏析。酸液中加入少量氢氟酸能溶解去除含硅的化合物，使表面达到完全活化状态要求，从而获得与基体金属结合良好的镀层。其工艺配方及操作条件是：
清水 67%
浓盐酸 30%
氢氟酸 3%
乌洛托品 少许
θ 室温
t 5s
（注：配方中均为体积分数;所用氢氟酸的质量分数为40%）
2.2电镀铬
1）操作条件电解液为新型添加剂镀硬铬溶液，具体配方（略）。
工作温度 55～58℃
镀件预热 0.5～1min
阳极浸蚀 10～15s
阴极电流密度 5→25A/dm2
施镀时间 1h
镀层厚度 大于20μm
2）给电方法
上述阴极电流密度5→25A/dm2中的箭头表示逐步升高电流至正常工艺。也就是在5min内阴极电流密度经过5～8A/dm2 、8～11A/dm2、11～14A/dm2、14～17A/dm2分4步逐一增大至正常镀25A/dm2的电流密度。因为轴承钢是含镍、钼、锰的特殊合金钢件，其表面极易在很短的时间内形成一层薄而致密的氧化膜，在这个膜上镀铬时，很难获得与基体金属结合力好的镀层，所以必须采取特殊的给电方法。零件经过阳极浸蚀使基体表面达到微观粗糙后，转为阴极时，由于在阳极浸蚀过程同时伴随有一定氧的析出，所以它的表面仍有氧化膜存在。因此，当零件转为阴极后，不能马上用正常电流密度进行电镀。而从较小电流密度开始给电，由于此时阴极电位较正，在电极上只进行下述反应：
关键词：电镀铬；轴承钢；酸洗；结合力
引言
轴承钢用于制造轴承，是支撑轴的机件，轴可以在轴承上高速旋转。因此，轴承钢需要有较高的硬度和耐磨性。此外轴承钢也广泛应用在其它机件如纺机等设备上作为耐磨损件，对轴承钢零件进行镀硬铬会使零件更加耐磨，并提高了其防护能力。
由于轴承钢含有镍、钼、锰、硅、磷和硫等元素，属于特种钢。电镀时基体金属和金属镀层之间常因存在非金属的夹层（硅、磷、硫的偏析，表面不能完全活化）而难以形成连续的晶核结构，极易造成镀层起泡或脱落等结合不良的缺陷[1]。
Z近某厂进行轴承钢件样品镀铬就发生了镀层起皮的故障。样件经化学除油，并进行超声波脱脂干净后，常规盐酸（2∶1）酸5min，阳极浸蚀30s，转阴极正常电流密度25A/dm2电镀铬，镀层厚度达40μm，结果部分镀件出现起皮现象，多次试镀均难以获得与基体结合良好的样品。笔者应邀帮助解决，通过实验，得出了适合轴承钢件镀硬铬工艺，对前处理酸洗、阳极浸蚀及施镀的给电方法作了调整，镀出了合格的样品，并正式投入了生产。
实践证明，对于轴承钢件采用较低浓度的盐酸和氢氟酸混合液，短时间酸洗，缩短阳极浸蚀时间，从较小电流密度开始给电，然后再逐步增大至正常工艺，可保证获得良好质量的铬镀层，现将该工艺介绍如下。
1 工艺流程
轴承钢件→化学除油→热水清洗→超声波脱脂→热水清洗→冷水清洗→酸洗→冷水清洗→冷水清洗→碱水中和→冷水清洗→装挂具→冷水清洗→5%硫酸活化→冷水清洗→入“副槽”预热→阳极浸蚀→温蒸馏水浸渍→迅速移入“正槽”阴极小电流起镀→（略）。
上述工艺流程中的“副槽”即另设一槽专用于阳极浸蚀，以减少“正槽”镀液中金属杂质的积累。其铬酸质量浓度可低些，一般100g/L，硫酸0.5%即可，也可利用旧镀液进行处理。
2 工艺规范
2.1前处理
1）除油 在常规碱溶液中化学除油，增加超声波脱脂达到零件表面无油污的要求，防止油污带进下道工序的酸液槽中，影响酸洗质量。
2）酸洗 采用较低浓度的盐酸溶液短时间酸洗，可以防止零件基体组织中磷、硫的偏析。酸液中加入少量氢氟酸能溶解去除含硅的化合物，使表面达到完全活化状态要求，从而获得与基体金属结合良好的镀层。其工艺配方及操作条件是：
清水 67%
浓盐酸 30%
氢氟酸 3%
乌洛托品 少许
θ 室温
t 5s
（注：配方中均为体积分数;所用氢氟酸的质量分数为40%）
2.2电镀铬
1）操作条件电解液为新型添加剂镀硬铬溶液，具体配方（略）。
工作温度 55～58℃
镀件预热 0.5～1min
阳极浸蚀 10～15s
阴极电流密度 5→25A/dm2
施镀时间 1h
镀层厚度 大于20μm
2）给电方法
上述阴极电流密度5→25A/dm2中的箭头表示逐步升高电流至正常工艺。也就是在5min内阴极电流密度经过5～8A/dm2 、8～11A/dm2、11～14A/dm2、14～17A/dm2分4步逐一增大至正常镀25A/dm2的电流密度。因为轴承钢是含镍、钼、锰的特殊合金钢件，其表面极易在很短的时间内形成一层薄而致密的氧化膜，在这个膜上镀铬时，很难获得与基体金属结合力好的镀层，所以必须采取特殊的给电方法。零件经过阳极浸蚀使基体表面达到微观粗糙后，转为阴极时，由于在阳极浸蚀过程同时伴随有一定氧的析出，所以它的表面仍有氧化膜存在。因此，当零件转为阴极后，不能马上用正常电流密度进行电镀。而从较小电流密度开始给电，由于此时阴极电位较正，在电极上只进行下述反应：
2H++2e=2[H]=H2↑
其电极反应所生成的新生态氢原子[H]，具有很强的还原能力，可以把极薄的氧化膜还原为金属：
2[H]+MeO=Me+H2O
它使镀件表面处于完全高度活化状态。然后再逐步升高电流密度至正常工艺范围，从而保证获得结合力良好的铬镀层[2]。
3 结束语
轴承钢由于基体材质的特殊性，电镀时必须注意做到以下几点：
1）对零件表面除油脱脂必须彻底干净，不能把油污物带进下道酸洗槽中，避免影响酸浸蚀质量。
2）应采用较低浓度的盐酸混合液，酸洗时间不能太长。
3）严格控制镀件阳极浸蚀时间，防止基体过度刻蚀，当转阴极后不能马上用正常电流密度进行电镀，避免产生结合力不良现象。
参考文献：
[1]李卫权.影响锰钢零件镀铬结合力的原因及其解决办法[J].电镀与精饰，2006，28（2）:32-33.
[2]天津大学化工系电化学教研室.电镀[M].天津:人民出版社，1974.225-226.
3 结束语
轴承钢由于基体材质的特殊性，电镀时必须注意做到以下几点：
1）对零件表面除油脱脂必须彻底干净，不能把油污物带进下道酸洗槽中，避免影响酸浸蚀质量。
2）应采用较低浓度的盐酸混合液，酸洗时间不能太长。
3）严格控制镀件阳极浸蚀时间，防止基体过度刻蚀，当转阴极后不能马上用正常电流密度进行电镀，避免产生结合力不良现象。
参考文献：
[1]李卫权.影响锰钢零件镀铬结合力的原因及其解决办法[J].电镀与精饰，2006，28（2）:32-33.
[2]天津大学化工系电化学教研室.电镀[M].天津:人民出版社，1974.225-226.
来源：《电镀与精饰》2007年01期