| 摘要：介绍了一种用于炮弹底座防护的电镀锌工艺。该工艺的流程包括喷砂、脱脂、酸洗、镀锌、除氢和铬酸盐钝化。采用不锈钢辅助阳极，解决了复杂空腔内难以镀上、镀层不均匀和质量一致性差等问题。 中图分类号：TQ153.15文献标识码：B文章编号：1004–227X(2007)08–0021–02 1前言 某厂承担国家某重点型号炮弹的研制和生产任务，炮弹底座采用电镀锌作为唯一的防护层，质量要求高。炮弹底座为底面封闭的圆筒状(φ150mm，高200mm，底部有φ8mm和φ20mm的阶梯状螺纹底孔)，要求采用低氰碱性镀锌工艺。采用普通电镀锌方法，通过改变电镀液成分和工艺参数都难以使炮弹底座内壁形成均匀镀层，低电流密度区和死角处难以形成良好镀层，厚度达不到标准，盐水浸泡试验和结合力测试都不符合要求。经过笔者的不断探索，采用不锈钢，设计特定工装和夹具，解决了复杂空腔内难以镀上、镀层不均匀、质量一致性差等问题。 2镀锌工艺介绍 2.1预处理 2.1.1喷砂 为了减少炮弹底座的应力，均匀地除去表面氧化物，防止酸洗过腐蚀，粗化表面，提高镀层结合力，故采用喷砂进行表面预处理。砂粒大小为100~150目，压缩空气压力为0.4~0.8MPa。 2.1.2脱脂和除锈 脱脂采用常规的化学法与电化学法相结合的工艺。酸洗采用20%~30%(质量分数)盐酸，并加入10%(体积分数)添加剂(具有抑雾和缓蚀的作用)，温度控制在20~40°C。脱脂和除锈至表面呈灰白色(钢铁基体的颜色)，表面无挂水现象。 2.2电镀锌 电镀过程中内壁难以镀上的主要原因是内壁电流密度小;难以形成均匀镀层的主要原因是电流分布不均匀，镀液流动性差，金属离子得不到有效补充;炮弹阶梯底孔局部无镀层的主要原因是电镀过程中产生的氢气不能及时有效排出，所形成的气袋阻碍了金属离子结晶反应的进行。根据以上分析，必须设法调整炮弹底座内电流的分布，增加炮弹内壁的电流密度，改善炮弹底孔氢气的排出，消除气袋。使用辅助阳极和特殊挂具是首选的方法，加强阴极移动(碱性镀锌不宜使用空气搅拌)可有效补充锌离子。 镀液组成及工艺规范如下： 氢氧化钠100~120g/L 氧化锌10~12g/L 添加剂A3~5g/L 添加剂B10~15g/L θ20~40°C Jk3~6A/dm2 阴极移动10~15次/min t40min 由于悬挂方向的原因，在炮弹底座的底火孔处形成气袋而不易镀上，因此有必要采用阴极移动。锌铸造辅助阳极厚度2~3cm。为了使内壁的镀层均匀，锌铸造辅助阳极上端直径比下端直径小3cm。电镀过程中保持炮弹底座垂直悬挂，并每隔10min水平转动炮弹底座90°，以消除挂具在炮弹底座底孔留下的痕迹。 2.3后处理 电镀后，工件应吹干、除氢(200°C，2h)，然后进行铬酸盐钝化处理，最后用热风吹干。 2.4质量检验 厚度测量采用GB/T4955–2005所规定的方法，最小厚度24μm(质量标准要求最小厚度大于12μm);耐中性盐雾试验(NSS)要超过144h。 3存在的问题及改进措施 使用上述工艺、辅助阳极及挂具，虽然可生产出合格的产品，但也有以下缺点：(1)锌铸造仿形辅助阳极的制造工艺复杂，成本很高;(2)锌辅助阳极在电镀过程中因不断溶解(包括电解溶解和化学反应溶解)而变小，需要不断更换辅助阳极，造成了巨大的浪费，影响了生产的连续性和生产效率;(3)锌辅助阳极各部位的溶解速度不一致(高电流密度区比低电流密度区溶解得快)，使辅助阳极与炮弹底座内壁的间距不断变化。经测量，在其它工艺条件不变的情况下，炮弹底座内壁的镀层厚度随着辅助阳极的变小而变小，导致了产品质量一致性差，不符合标准化生产的要求。 经试验，采用厚度为2mm的不锈钢板材卷制成筒状作为辅助阳极(形状同锌铸造辅助阳极)可解决上述问题。其使用要点如下：(1)确保辅助阳极不与炮弹底座和挂具相接触，以防短路;(2)辅助阳极的表面面积不小于炮弹底座内壁面积的一半，辅助阳极上端直径小于下端直径3cm，辅助阳极底边沿与炮弹底座内底平面和侧面的距离以2cm为宜;(3)保持辅助阳极、炮弹底座和挂具垂直悬挂，并相互保持固定的距离，电镀过程中转动挂具以消除挂具在炮弹底孔留下的痕迹。 经检验，后处理后的镀件质量均符合标准要求。 4应用效果 辅助阳极的设计与制作要根据不同电镀种类、电镀过程的特性、镀液成分，充分考虑电镀工件的形状、电流密度分布、阴极极化特点等因素。不锈钢辅助阳极有许多优点，既改变了电流密度的分布，又不损耗和污染电镀溶液，加工成本低廉，也可用于在复杂零件上电镀银、铜等。改进后的工艺已应用于批量生产，提高了产品的合格率、质量一致性和经济效益. |
