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1、铝硅金材外层电解化铬技艺的优化正交试验因素水平表水平 CrO3 含量,g/LA 稀土含量,g/LB 硫酸含量, g/LC15010.328030.7316052.01.4 镀层性能测试利用 XT-16A 型光学显微镜测定镀层厚度。 采用日本产的 MVK-H3 硬度测试仪观察镀层表面和截面的组织形貌,并测定镀层的硬度。 采用热震试验对镀层的附着力进行检验,将试样放在 S2-8-10 箱式电阻炉进行加热到 300, 保温 20min,取出后迅速投入冷水中骤冷,反复 10 次,如果第 1 次加热骤冷就出现起泡、 起皮、自然剥落等现象记为 0 分,第 2 次加热骤冷后起泡起皮等记为 10 分,以此类推
2、,能 通过 10 次热震而不出现缺陷者记为 100 分。 镀液成分对镀层质量的影响以镀层外观、镀层厚度、硬度、与基体结合力作为考察指标, 正交试验方案与结果如所示。将正交试验的四个指标(镀层外观、与基体结合力、镀层厚度、 硬度)转换成它们的隶属度,隶属度 x 的计算方法如式(1):x=m0-mamb-ma(1)式中: m0、ma、mb 分别为指标值、指标最小值和指标最大值。 由于每项指标的重要性不一样,根据实际要求,对每项指标分配权重,设满分为 100,其 中镀层外观的权重取 25,结合力权重取 25,镀层厚度取 30,硬度取 20,于是每号试验的 综合分数 Y 为:Y=x125+x225+x
3、330+x420(2)式中:x1、x2、x3、x4 分别为镀层外观隶属 度、结合力隶属度、镀层厚度隶属度和硬度隶属度。 正交表中获得的最优方案为 A2B2C2,即铬酐含量为 80g/L,稀土含量为 3g/L,H2SO4 浓 度为 0.7g/L;因素主次为 ABC,其中铬酐含量对镀层质量影响最大,H2SO4 浓度影响最 小。 电流密度对镀层质量的影响向正交试验法获得的优化配方(80g/L 铬酐,3g/L 稀土, 0.7g/LH2SO4)中加入 3g/LCr3+,在温度为 60,电镀时间 60min,电流密度分别为 20A/dm2、25A/dm2、30A/dm2、35A/dm2 的条件下正交试验方
4、案与结果试验号 CrO3 含量, g/LA 稀土含量,g/LB 硫酸含量,g/LC 镀层外观结合力膜厚度 m 硬度(HV)综合进行电镀, 获得的镀层的综合性能如示。 不同的电流密度对镀层质量的影响电流密度 A/dm2 镀层外观结合力厚度 m 硬度(HV)20 灰 暗不合格 4.670725 灰暗合格 5.072430 光亮合格 26.691435 烧焦不合格 10.3624 由可知,电 流密度为 30A/dm2 时镀层外观光亮,综合性能也较好。 镀液温度对镀层质量的影响含稀土添加剂的镀液在 30A/dm2 的电流密度下电镀 60min,镀 液温度分别为室温、30、40、50、60,结果如所示。
5、电镀温度对镀层质量的影响温度镀层 外观结合力厚度 m 硬度(HV)室温灰暗不合格 3.335630 灰暗合格 4.242240 光亮合格 28.4114850 光亮合格 26.3105260 光亮合格 21.5894 由可知,当电镀温度达 40 以上时,均可 获得高硬度光亮镀层,但从节约能源角度来看,40 可获得厚度、硬度和耐蚀性能较高的镀 层。 电镀时间对镀层质量的影响在 40 下,采用电流密度为 30A/dm2,不同时间沉积的镀层的性 能如所示。时间对镀层质量的影响时间 min 镀层外观结合力厚度 m 硬度(HV)30 灰暗合格 5.162260 光亮合格 16.572890 光亮合格 2
6、8.2942120 光亮合格 35.51056180 光亮合格 39.21082 从中可以看出,随着电镀时间的增加,铬层沉积的厚度越来越大,硬度也随之增 大。但从电镀效率考虑,电镀时间为 120min 也能满足镀硬铬层的要求。 镀层的显微形貌分析上述试验结果获得最佳的工艺为:80g/L 铬酐,3g/L 稀土 1,0.7g/LH2SO4,3g/LCr3+,在 40 温度下,电流密度为 30A/dm2,电镀时间 120min.采用 此工艺的镀层厚度大,硬度高,光泽性好,结合力合格,镀层表面和截面形貌如所示。(a) 表面(b)截面采用优化方案的镀层的微观形貌 400 可看出,采用优化方案获得的镀层表面平整光滑。无裂纹,晶粒细小而均匀。 结论(1)在铝硅合金上电镀铬层,为保证镀层具有良好的结合力,必须进行预镀镍处理。(2) 电镀铬优化的工艺配方为:80g/L 铬酐,3g/L 稀土氧化铈,0.7g/LH2SO4,3g/LCr3+,在 40 温度下,电流密度为 30A/dm2,电镀时间 120min 时,可获得致密光亮的高硬度镀层。 (3)传统镀铬工艺中加入微量的稀土氧化铈,可降低镀液中六价铬的含量。本配方不含氟化 物或氟化络合物,避免了低电流区的腐蚀,有推广价值。一览电镀英才网编辑部