內(nèi)燃機(jī)鍍鉻鋁缸體技術(shù)條件

在鍍鉻過(guò)程中陰極電流密度與溫度之間存在著相互依賴的關(guān)系。在同一溶液中鍍鉻時(shí)，通過(guò)調(diào)整溫度和電流密度，并控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，可以獲得光亮鉻、硬鉻和乳白鉻三種不同性能的鍍鉻層，如圖4-20所示。在低溫高電流密度區(qū)，鉻鍍層呈灰暗色或燒焦，這種鍍層具有網(wǎng)狀裂紋、硬度大、脆性大;高溫低電流密度區(qū)，鉻層呈乳白色，這種組織細(xì)致、氣孔少，無(wú)裂紋，防護(hù)性能較好，但硬度低，耐磨性差;中溫中電流密度區(qū)或兩者配合較好時(shí)，可獲得光亮鍍鉻層，這種鉻層硬度較高，有細(xì)而稠密的網(wǎng)狀裂紋。

圖4-20溫度、陰極電流密度對(duì)鍍層光亮區(qū)范圍的影響

圖4-21 溫度對(duì)電流效率的影響(Cr03 250g/L，H2SO4 2.5g/L)

溫度與電流密度對(duì)電流效率的影響見(jiàn)圖4-21、圖4-22。由兩圖知，當(dāng)電流密度不變時(shí)，電流效率隨溫度升高而下降;若溫度固定，則電流效率隨電流密度的增大而增加。然而，當(dāng)CrO3:So42-比值減小時(shí)，變化相應(yīng)變小。因此鍍硬鉻時(shí)，在滿足鍍層性能的前提下，通常采用較低的溫度和較高的陰極電流密度，以獲得較高的鍍層沉積速度。

圖4-22 陰極電流密度對(duì)電流效率的影響(Cr03 400g/L，H2SO4 4g/L)

圖4-23溫度、陰極電流密度對(duì)鍍層硬度的影響

溫度一定時(shí)，隨電流密度增加，鍍液的分散能力稍有改善;與此相反，電流密度不變，鍍液的分散能力隨鍍液溫度升高而有一定程度的減小。

溫度和電流密度對(duì)鍍鉻層的硬度有很大影響，這種影響如圖4-23所示。一定電流密度下，常常存在著一定的獲取硬鉻鍍層的最有利的溫度，高于或低于此溫度，鉻層的硬度將隨之降低。

生產(chǎn)上一般采用中等溫度(45~60℃)與中等電流密度(30~45A/dm2)以得到光亮和硬度較高的鉻鍍層。盡管鍍?nèi)」饬铃儗拥墓に嚄l件相當(dāng)寬，考慮到鍍鉻液的分散能力特別差，在形狀復(fù)雜的零件鍍裝飾鉻或硬鉻時(shí)，欲在不同部位都鍍上厚度均勻的鉻層，必須嚴(yán)格控制溫度和電流密度。當(dāng)鍍鉻工藝條件確定后，鍍液的溫度變化最好控制在土(1~2)℃之間。

⑶鍍鉻注意事項(xiàng)

1)提高鍍層結(jié)合力由于鍍鉻電解液的分散能力和深度能力較差，對(duì)某些形狀復(fù)雜的零件會(huì)出現(xiàn)漏鍍現(xiàn)象。

在鍍硬鉻時(shí)，也常因結(jié)合力不好而產(chǎn)生鍍層起皮現(xiàn)象，在生產(chǎn)操作中，可采用以下幾種措施。

①?zèng)_擊電流對(duì)一些形狀復(fù)雜的零件，除了使用象形陽(yáng)極、保護(hù)陰極和輔助陽(yáng)極外，還可以在零件入槽時(shí)，以比正常電流密度高數(shù)倍的電流對(duì)零件進(jìn)行短時(shí)間沖擊，使陰極極化增大，零件表面迅速沉積一層鉻，然后再恢復(fù)到正常電流密度施鍍。

沖擊電流也可用于鑄鐵件鍍硬鉻，由于鑄鐵件中含有大量的碳，氫在碳上析出的過(guò)電位較低。另外鑄鐵件表面有很多氣孔，使得真實(shí)表面積比表觀面積大很多，若以正常電流密度施鍍，則因真實(shí)電流密度太小，沒(méi)有金屬鉻的沉積。所以在鑄鐵件鍍硬鉻時(shí)，必須采用沖擊

電流，增大陰極極化。

②陽(yáng)極浸蝕(刻蝕) 對(duì)表面有較厚氧化膜的合金鋼及高碳鋼鍍硬鉻或在斷電時(shí)間較長(zhǎng)的鍍鉻層上繼續(xù)鍍鉻時(shí)，通常先將零件作為陽(yáng)極進(jìn)行短時(shí)間的浸蝕處理，使氧化膜電化學(xué)溶解并形成微觀粗糙的表面。

③階梯式給電 含鎳、鉻的合金鋼，其表面上有一層極薄而致密的氧化膜，鍍硬鉻時(shí)會(huì)影響鍍層與基體的結(jié)合力，，為此，首先將鍍件在鍍鉻液中進(jìn)行陽(yáng)極浸蝕，而后將零件轉(zhuǎn)為陰極，以比正常值小數(shù)倍的電流，一般電壓控制在3.5V左右，使電極上僅進(jìn)行析氫反應(yīng)。由于初生態(tài)的氫原子具有很強(qiáng)的還原能力，能夠把金屬表面的氧化膜還原為金屬，然后再在一定時(shí)間內(nèi)(如20~30min)采用階梯式通電，逐漸升高電流直至正常工藝條件施鍍。由此在被活化的金屬表面上進(jìn)行電鍍，即可得到結(jié)合力良好的鍍層。另外，在鍍硬鉻過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到中途斷電，此時(shí)鍍鉻層表面也會(huì)產(chǎn)生薄膜氧化層，若直接通電繼續(xù)施鍍，將會(huì)出現(xiàn)鍍層起皮現(xiàn)象，克服方法可采用"階梯式給電"，使表面得以活化，而后轉(zhuǎn)入正常電鍍。

④鍍前預(yù)熱對(duì)于大件鍍硬鉻，工件施鍍前需進(jìn)行預(yù)熱處理，否則不僅會(huì)影響鍍鉻層的結(jié)合力而且也影響鍍液的溫度，所以大件鍍前要在鍍液中預(yù)熱數(shù)分鐘，使基體與鍍液溫度相等時(shí)，再進(jìn)行通電操作。鍍液溫度變化最好控制在士2℃以內(nèi)。

提高鉻層結(jié)合力的措施依不同的材料而稍有差異。表4-27列出不同材料提高鉻層結(jié)合力的相應(yīng)措施。

2)鍍后除氫

由于鍍鉻的電流效率低，在陰極上大量析出氫氣，對(duì)于易析氫的鋼鐵部件，應(yīng)在鍍后180~200℃的溫度，除氫3h，以避免發(fā)生氫脆。

3)鍍液中雜質(zhì)影響及去除鍍鉻電解液中常見(jiàn)的有害雜質(zhì)主要是Fe3十、Cu2十、Zn2+、Pb2+、Ni2+等金屬離子和Cl一、NO3-。

金屬離子主要來(lái)源于沒(méi)有被鉻層覆蓋部位金屬的溶解、落入鍍槽中的零件未及時(shí)打撈而溶解以及陽(yáng)極浸蝕等。當(dāng)金屬離子積累到一定含量時(shí)，將給鍍鉻工藝帶來(lái)很大的影響，如鍍層的光亮范圍縮小，電解液的分散能力降低，導(dǎo)電性變差等。鍍液對(duì)雜質(zhì)的容忍量隨鉻酐濃度的增加而增加，所以低濃度鍍液對(duì)雜質(zhì)極為敏感。當(dāng)鍍液中Fe3+超過(guò)l5~20g/L，Cu2+超過(guò)5g/L，Zn2+超過(guò)3g/L時(shí)，鍍液必須進(jìn)行處理。采用低電流密度處理能收到一定的效果。

金屬雜質(zhì)可用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理而除去。為減小鍍鉻溶液對(duì)離子交換樹(shù)脂的氧化破壞，應(yīng)先將鍍液稀釋至80g/L以下后再處理。由于強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂價(jià)格較貴，因此有時(shí)也將廢了的鍍液轉(zhuǎn)為他用，如鈍化液等而降低生產(chǎn)成本。

新配制的鍍鉻液，電壓一般在3~5V，如濃度高時(shí)，電壓要低些。如果發(fā)現(xiàn)電壓大于前述值時(shí)，鍍液中可能含有雜質(zhì)。

Cl-來(lái)源于槽液補(bǔ)充水、零件清洗水等的帶入，或是鹽酸浸蝕后清洗不干凈帶入。Cl一過(guò)多會(huì)使鍍液分散能力與深度能力下降，鍍層發(fā)灰、粗糙、甚至出現(xiàn)花斑，還可引起基體及鉛陽(yáng)極的腐蝕。消除過(guò)多的Cl-，可將鍍液加熱到70℃，大電流密度電解處理，使其在陽(yáng)極上氧化為氯氣析出。但此法能耗大，效果也不十分理想;也可加入適量的碳酸銀，生成氯化銀沉淀，雖然此方法效果較好，但加入的碳酸銀還能與鉻酸反應(yīng)生成鉻酸銀沉淀，不僅銀鹽消耗太多，又損失了鉻酐，增加了生產(chǎn)成本。最好的辦法是盡量減少Cl一帶入，因此補(bǔ)充槽液最好使用去離子水，鍍前的弱浸蝕采用稀硫酸溶液。必須采用鹽酸時(shí)，則加強(qiáng)清洗。NO3-是最有害的雜質(zhì)，即使含量很低也會(huì)使鍍層發(fā)灰、失去光澤，并腐蝕鍍槽的鉛襯里和鉛陽(yáng)極。除去NO3-的方法是:以每升電解液1A電流電解處理。若鍍液中NO3-含量較多時(shí)，先用BaCO3將鍍槽中的So42-除去，然后在65~80℃大電流電解處理，使NO[在陰極上還原為NH3而除去。

4)鉻霧的抑制

鍍鉻過(guò)程中，由于使用不溶性陽(yáng)極，陰極電流效率又很低，致使大量氫氣和氧氣析出，當(dāng)氣體逸出液面時(shí)，帶有大量的鉻酸，形成鉻霧造成嚴(yán)重的污染。目前抑制鉻霧的方法有兩種。

①浮體法將泡沫塑料碎塊或碎片放入鍍液的液面上，這些浮體可阻滯鉻霧的逸出，

但零件出槽時(shí)，操作不方便。另外鉻酸氧化能力很強(qiáng)，對(duì)加入的碎塊有浸蝕作用，使分解產(chǎn)物在鍍液中積累，也會(huì)影響鍍層質(zhì)量。

②加入泡沫抑制劑 泡沫抑制劑是一種表面活性劑，能降低鍍液的表面張力，產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫層，覆蓋在鍍液表面。一般的表面活性劑在較高溫度和有強(qiáng)氧化劑存在下不穩(wěn)定，但氟碳型表面活性劑在上述介質(zhì)中能穩(wěn)定存在。據(jù)報(bào)道，已用作鉻霧抑制劑的有多種，其中最好的是含有極性基團(tuán)的脂肪長(zhǎng)鏈有機(jī)化合物，如全氟辛烷基磺酸鈉鹽[-CF3(CF2)6CF2S03Na-]是最典型的一種，每升鍍液中加入量為0.2~O.5g/L時(shí)，即可達(dá)到良好的效果。中國(guó)已試制出全氟烷基醚磺酸鉀[CF3(CF2)2n+10(CF2)S03K]，簡(jiǎn)稱F一53鉻霧抑制劑，在鍍鉻液中的添加量為0.04~0.06g/L。使用時(shí)，先將F-53用水調(diào)成糊狀，加水稀釋，煮沸溶解靜止片刻，轉(zhuǎn)入加熱至50~60℃的鍍鉻槽中，不能把不溶的F-53直接倒入鍍槽。

鉻霧抑制劑在鍍液中形成的泡沫層，嚴(yán)密覆蓋在鍍液表面，當(dāng)帶有鉻酸的氫氣和氧氣析出時(shí)，與表面的泡沫層相碰撞，無(wú)數(shù)微小的鉻酸霧結(jié)合成較大的霧滴，由于重力作用，當(dāng)上升一定高度時(shí)將重回鍍液，而氫氣和氧氣繼續(xù)上升，直至離開(kāi)液面，這樣實(shí)現(xiàn)氣體的排除和對(duì)鉻霧的有效抑制。