提高襟翼滑轨镀铬层厚度均匀性工艺研究

提高襟翼滑轨镀铬层厚度均匀性工艺研究

安浩,肖永红,翟敏

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西西安  710089

【摘  要】：襟翼滑轨采用超高强度钢30CrMnSiNi2A材料，一般采用滑轨导轨面镀硬铬工艺，由于镀铬溶液的分散性极差，导致零件导轨面上端、中间、下端及前后镀铬层厚度差异较大，局部镀层厚度差异达到50μm以上。本文从滑轨镀铬的专用象形阳极夹具、辅助阴极保护、电镀过程控制三个方面进行分析，找出镀铬层厚度均匀性较差的原因，并探索解决该类问题的方法，以提高导轨类零件镀铬后的合格率，加快交付进度。

【关键词】：镀铬  厚度  均匀性 

0引言

    飞机襟翼是改变飞机升力的主要部件，在飞机起飞和降落以及增加和降低高度时使用。襟翼滑轨零件常见于相对较大型飞机，是支撑飞机襟翼滑动的主要结构件。对飞机滑轨镀铬时，由于导动面是前后双导动面结构、形状复杂且镀铬区长度较长，镀铬后发现滑轨的导动面铬层厚度差异较大且严重超过设计图纸规定的范围。实践经验表明，镀铬层厚度均匀性与其象形阳极、辅助阴极制备及电镀过程控制有着密切的关系。

1滑轨电镀铬工艺简介

1.1滑轨电镀铬工艺流程

镀铬是用铅及铅合金阳极，零件为阴极，借助于氧化还原反应实现金属铬离子还原为金属铬形成铬层沉积的电化学工艺过程。滑轨电镀铬的工艺流程为：有机溶剂清洗—消除应力—装挂与保护—电解除油—热水洗—冷水洗—电镀铬预热—阳极活化—冲击镀铬—电镀铬—冷水洗—干燥—消除脆性—测量检验。

2镀铬层厚度均匀性较差问题分析及措施

襟翼滑轨零件形状复杂，镀铬层厚度要求为40-80μm，鉴于电镀铬分散能力差的特性，需制作专用象形阳极夹具夹具，以及辅助阴极，辅助阴极是为了消除被镀零件上某些部位由于电力线过于集中而出现的毛刺、烧焦或镀层超厚缺陷，在零件边缘或尖端部位制作象形辅助阴极，可以消耗部分电流，从而达到提高镀层厚度均匀性的目的。因此本文主要是从滑轨零件镀铬专用象形阳极夹具、镀铬辅助阴极保护、镀铬过程控制三个方面分析造成镀铬层厚度不均匀的原因及制定防范措施。

2.1、镀铬专用象形阳极夹具

滑轨镀铬专用象形阳极夹具在镀铬过程中主要起导电和固定零件的作用，为了获得阴极待镀表面电场均匀分布，故结合导轨面形状，镀件的表面积，正确选用夹具材料和连接部位导电面积，保证装挂强度良好和导电性能良好，通常电镀铬夹具连接采用焊接方式确保夹具牢固。

2.2、镀铬辅助阴极保护

辅助阴极是指区别于正常阴极（也就是零件本体）之外的附加装置，目的是为了分散吸收多余的电流，最大程度消除电流尖端效应导致的局部镀层超厚甚至是堆积现象，最终提高待镀表面的镀层厚度均匀性。滑轨镀铬时，在专用象形阳极夹具中间部位使用钢丝制作了辅助阴极，可以最大限度消除滑轨导轨面侧棱部位的电流尖端效应，防止侧棱镀层厚度过厚；在零件待镀表面边缘采用铅胶带制作了辅助阴极，可以消除零件待镀表面边缘的镀层厚度过厚问题，从而提高零件的整体镀层厚度均匀性。

2.3、镀铬过程控制

2.3.1、装挂

零件镀铬过程控制对于镀铬层的最终厚度均匀性起到至关重要的作用，装挂时应考虑便于气体的畅通逸出，防止“气袋”的形成。如果零件装挂不当，造成局部气体积聚，零件局部表面不能接触镀液，造成局部无镀层或镀层厚度不均匀；对滑轨零件必须采用专用象形阳极和辅助阴极，且局部使用硬塑料等绝缘材料进行屏蔽，必须装夹牢固，阳极板必须位于中间部位，与阴极间距必须均匀合适，防止零件受到过大的外加应力。

2.3.2、除油

滑轨零件为超高强度钢材料，除油时不能采用阴极除油，为了保证除油彻底，可以先使用有机溶剂对待镀表面进行清洗，然后在电解除油槽中浸泡5-10分钟，最后通电进行阳极除油。经过水洗后，检查零件表面水膜连续是否符合要求。

2.3.3、预热

滑轨零件入镀槽后在不通电的情况下，将装夹好夹具的滑轨零件置于镀铬槽中浸泡约5min，以使零件与镀液温度趋于一致。若不预热直接通电镀铬，可能导致铬层“暴皮”，这是由于在镀铬初期零件温度不断升高，产生热胀现象，此时零件表面已镀上较薄的铬层，在基体热胀应力作用下，铬层会产生轻微的裂纹，在镀层应力的作用下，裂纹边缘逐渐翘起，最终出现“暴皮”现象。

2.3.4、冲击镀铬

将阴极(零件)电流密度升到80A/dm2时,即正常镀铬电流密度的1倍,持续电镀2min，这一阶段称为冲击镀铬。冲击镀铬目的在于短时间内给阴极以很大的电流密度，在阴极上产生较大的超电压（过电位），达到较高的阴极极化程度，这样有利于在工件表面形成大量的金属铬的晶核，有利于细化镀层的结晶，使镀层更加致密，结合力更为优良，镀层厚度均匀性更好。

2.3.5、正常镀铬

2.3.5.1、槽液控制

在滑轨正常镀铬过程中，使用的电镀溶液主要成分是硫酸与铬酐，通常情况下，铬酸酐与硫酸的比值应该处在合理的区间，才能保证镀铬后的镀层质量。实践证明: 铬酐与硫酸的比值为100左右时,镀铬层的分散能力最好。

2.3.5.2、温度控制

电镀铬时电镀层的厚度会随着温度的升高呈现正比例增长趋势，但是温度太高会使镀铬层硬度降低，从而削弱其耐磨性功能作用。当温度为57℃时，滑轨零件镀铬层的厚度均匀性达到最佳，并且能达到良好的寿命和耐磨性耐蚀性等功能要求。

2.3.5.3、电流密度控制

电流密度也是影响镀铬层厚度和镀层沉积速度的重要因素，电流密度在电镀过程相当于一个催化剂的作用，通过实践发现，当电流密度为45A/dm2时是电镀铬层厚度的一个临界点，电流在这之前的电镀层厚度随着电流密度的增加呈正相关，大于这个电流密度，电镀层的厚度不再随着电流密度的增加而增加，电镀层的厚度呈现一个稳定的形式。故最终确定滑轨零件电镀铬时的最佳电流密度为45A/dm2，在这个电流密度下完成镀铬的滑轨零件，其镀铬层的均匀性和耐磨性也是最好的。

综上所述，滑轨零件镀铬过程最佳控制参数如表1所示：

表1滑轨零件电镀铬过程最佳控制参数

3 结论

本文通过分析滑轨零件镀铬后镀层厚度不均匀现象，结合滑轨镀铬的生产实际，从镀铬专用象形阳极夹具、辅助阴极保护、电镀过程控制三方面进行原因分析及措施探索，通过不断优化升级镀铬专用象形阳极夹具设计，采用更加合理的辅助阴极保护方法和材料，采用最佳电镀参数，提高了滑轨零件镀铬层厚度均匀性。针对襟翼滑轨双导轨面电镀铬及其复杂结构特点，突破了大型复杂零件镀铬象形阳极、辅助阴极一体化设计、制造技术，掌握了大型复杂镀铬零件镀铬层厚度均匀性控制方法，实现了大型复杂零件从“加大镀+磨削”到一次性成品镀铬厚度的控制。

4 参考文献：

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