自行车牙盘电镀镍-铬层工艺设计目录1、零件22、服役条件33、性能要求34、材料选择35、工艺选择46、技术要求57、工艺流程58、工艺分析69、工艺配方及参数910、镀层检测1111、工艺卡片1212、车间平面图131、零件:自行车牙盘图一零件实体图图二零件草图2、服役条件2.1服役环境：牙盘通常在较大载荷、较高磨损条件下工作，由于需要润滑，会在一定的油污条件下2.2用途：自行车中，和曲柄相连的局部，运发动通过蹬踏带动曲柄，进而带动牙盘的转动，最终通过链条和飞轮，驱动后轮转动，提供动力，完成自行车的整个传动链3、性能要求3.1耐腐蚀：在牙盘运作时，与链条间需要润滑，使用机械润滑油，使牙盘腐蚀加剧，要求牙盘耐油污腐蚀，且大气环境中不易生锈的特点3.2耐磨性：在自行车整体传动过程中，由于牙盘与链条产生较为剧烈的摩擦，要求牙盘具有较高的耐磨性3.3高强度硬度：在传动过程中存在与其他传动局部的机械传动，牙盘应具备一定的强度硬度而不至于变形3.4轻质：如今自行车追求整车轻量化，而作为主要部件牙盘也应尽可能轻量化3.5价格适中：牙盘属于自行车可更换零件，应控制价格，不宜过高，降低使用本钱4、材料选择就目前市场上来说，制造自行车牙盘通常采用以下两种材料：1) 铝合金：追求轻量化的自行车普遍采用铝合金材料制成的牙盘，其材料是一般所谓超硬铝、航空铝，金属牌号为7075，是一种广泛应用在航空航天领域的铝合金材料。
2) 钢材：优质碳素构造钢是比拟普通并广泛使用的一种材料，优质碳素构造钢是相对于普通碳素构造钢而言的，普通的轴，螺钉等零件一般都由其制成自行车牙盘和飞轮一般就使用优质碳素构造钢或更好的合金钢一般来说，铝的密度大约是钢的三分之一，所以追求轻量的自行车都普遍采用铝合金材料代替较重的钢材但铝合金的价格比钢材要高很多，且就材料硬度来看却远远不及钢材料，而硬度决定了材料的耐磨性，也就是抗磨损的性能，这也是直接影响到自行车寿命的重要性能一般超硬铝〔经热处理后〕的硬度会到达布氏硬度〔HBS〕150以上，优质碳素构造钢经淬火后的硬度会到达洛氏硬度〔HRC〕50~60左右两种硬度是通过不同方法测量得到的数值，一般较软的材料使用布氏硬度，较硬的材料使用洛氏硬度，二者之间相差大约10倍两种材料经过硬度换算后布氏硬度150只在洛氏硬度20以下〔布氏硬度228对应的布氏硬度为20.3〕，由于硬度太低，没有准确数值与洛氏硬度对应从比拟中就可发现作为铝合金材料中硬度最高的超硬铝其硬度远远低于优质碳素构造钢，而优质碳素构造钢只是一般的钢材料，合金钢所能到达的硬度还会更高超硬铝所到达的硬度只是普通铸铁的水平所以，价格昂贵的超硬铝就耐磨性来讲，远远不如钢材料。
这就导致了，追求轻量化的自行车其铝合金牙盘会较容易磨损，并经常更换为符合本设计性能要求，选择自行车制造中经常使用的铬钼钢5、工艺选择目前外表处理的方法有许多，主要有化学镀、电镀、热喷涂等，分别具有以下特点：1、化学镀：1) 外表硬度高，耐磨性能好：其外表硬度可在Hv0.1 =550-1100kg/mm2 〔相当于HRC=55-72〕的围任意控制选择处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上2) 硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的外表强化处理3) 具有优良的抗腐蚀性能：它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比不锈钢要优越得多4) 处理后的部件，外表光洁度高，外表光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用5) 镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高6) 可处理的基体材料广泛：可处理材料有各种模具合金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等2、电镀1) 金属镀层结晶细致，化学纯度高〔指单金属〕，结合力好2) 镀层美观，装饰性好。
3) 镀层对基体材料保护性能〔耐蚀、耐磨〕较好4) 适用于批量化生产3、热喷涂1) 设备轻便，可现场施工2) 工艺灵活、操作程序少可快捷修复，减少加工时间3) 适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限4) 涂层厚度可以控制5) 除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小6) 适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料外表上制备各种防护性涂层和功能性涂层根据以上处理方式特点及牙盘的性能要求，我们选择电镀作为牙盘的外表处理方式电镀层分为很多种，参考各镀层性能及牙盘的性能要求，选在电镀Ni-Cr层Ni层：质地坚硬，增加强度Cr层：硬度高，耐磨，耐腐蚀6、技术要求镀镍层厚度：6μm镀铬层厚度：8μm7、工艺流程除油→热水洗→冷水洗→除锈〔预浸、浸蚀〕→水洗→活化→水洗→电镀镍→水洗→电镀铬→水洗→烘干→检测8、工艺分析8.1电镀原理电镀(Electroplating)就是利用电解原理在*些金属外表上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的外表附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件外表被复原形成镀层。
镀镍原理电镀镍液主要由硫酸镍和氯化镍组成，溶液中存在大量的二价镍离子在外电流作用下，在阴极上放电而获得镍镀层，阳极的镍不断溶解来补充消耗的二价镍离子，Ni2++2e-→Ni镀铬原理阴极反响: 2H++2e—→H2由于氢离子放电析出氢气，阴极区的PH升高，重铬酸根向铬酸根转化.使阴极区的六价铬以铬酸形式存在，然后铬酸根在阴极放电析出金属铬：CrO42—+4H2O+6e—→Cr+8OH—阳极反响：2H2O—4e-→O2+4H+ Cr2O3+4H2O—6e—→Cr2O72-+8H+8.2除油作用主要除去工件外表的各种油脂,这些油污包括植物油、动物油和矿物油只有将这些油污彻去除，才能保证镀覆层与基体结合结实，保证转化膜可以形成8.3除锈作用除去基体外表锈蚀或氧化层，保证氧化膜形成8.4活化作用通过轻微的腐蚀作用使工件外表活化，露出金属的结晶组织，以保证镀层与基体的结合强度高9、工艺配方及参数表9.1 除油配方成分及工艺参数配方氢氧化钠〔g/L〕50碳酸钠〔g/L〕25磷酸三钠〔g/L〕60硅酸钠〔g/L〕8温度〔℃〕80-90时间〔min〕6注：各药品作用:1) 氢氧化钠：它是一种强碱，皂化作用较强，但它的润湿作用和乳化作用较差，所以它不是一种好的去污剂。
氢氧化钠本身水洗性较差2) 碳酸钠：它具有良好的缓冲作用，然而其水解后碱性不高，如0.5%的水溶液pH为11.30碳酸钠本身的去垢作用也较差，水洗性也不好3) 磷酸三钠：它具有良好的缓冲作用，0.5%的水溶液的PH为11.8磷酸三钠具有一定的外表活性作用，它的水洗性极好4) 硅酸钠：工业上用的硅酸钠常在变更Na2O: Si02的比值根底上进展分类在碱性除油中常用的几种硅酸盐有原硅酸钠(Na4SiO4)，偏硅酸钠(Na2Si03)和固体或液体的水玻璃当这类硅酸钠的相对碱度下降时，它们的缓蚀性能也增强硅酸钠本身具有较好的外表活性作用，当它与其他外表活性剂组合使用时，它是碱类中最正确的润湿剂、乳化剂和分散剂偏硅酸钠还广泛地应用在有色金属去油中作缓蚀剂表9.2 除锈配方成分及工艺条件预浸浸蚀硫酸d=1.84〔g/L〕230盐酸d=1.19〔g/L〕270450硝酸d=1.41〔g/L〕50温度〔℃〕50-6030-50时间〔min〕10.1注：各药品作用：1) 硫酸：硫酸为三氧化硫的水合物室温下，硫酸液去除金属氧化物的能力较差提高温度可大大提高其除锈能力硫酸不易挥发，故可在较高温度下有效剥离金属金属基体的氧化皮。
但温度过高，易过度腐蚀钢铁，引起氢脆2) 盐酸：盐酸是氯化氢的水溶液在常温下，盐酸对金属氧化物的侵蚀能力较强，溶解钢铁基体较慢，引起腐蚀和氢脆的危险较少但浓盐酸易挥发，容易腐蚀设备，污染环境3) 硝酸：氧化性强，极易挥发侵蚀工件后，外表干净，均匀钢铁工件在浓硝酸中会生成氧化亚铁膜，具有良好的耐蚀性表9.3 活化配方成分及工艺条件配方硫酸〔g/L〕40温度〔℃〕室温时间〔min〕0.5-1注：各药品作用：硫酸：通过轻微的腐蚀作用使工件外表活化，露出金属的结晶组织，以保证镀层与基体的结合强度高表9.4 电镀镍配方成分及工艺条件配方硫酸镍〔g/L〕250氯化镍〔g/L〕60硼酸〔g/L〕40糖精〔g/L〕1,4-丁炔二醇〔g/L〕十二烷基硫酸钠〔g/L〕1pH温度〔℃〕40-50电流密度〔A/dm2〕3阴极移动或空气搅拌需要注：各药品作用：1) 硫酸镍：镍液主要成分，镍离子来源硫酸镍含量低，镀液分散能力好，镀层结晶细致，易抛光，但阴极电流效率和极限电流密度低，沉积速度慢硫酸镍含量高，允许使用的电流密度大，沉积速度快，但镀液分散能力较差2) 氯化镍：只有硫酸镍的镀液，通电后镍阳极的外表极易钝化，影响镍的正常溶解，镀液中镍离子迅速减少，导致镀液性能恶化。
参加氯离子，能显著改善阳极的溶解性，还能提高镀液的导电性，改善镀液分散能力但氯离子含量不能过高，否则引起阳极过腐蚀或不规则溶解，产生大量阳极泥，悬浮于镀液中，使镀层粗糙或产生毛刺3) 硼酸：镀镍时，由于氢离子在阴极放电，会使镀液pH上升，阴极外表附近氢氧根离子会与金属离子生成氢氧化物夹杂于镀层中，使镀层外观与性能恶化参加硼酸后，硼酸在水溶液中解离出氢离子，对镀液pH值起缓冲作用，保持pH的相对稳定4) 糖精、1,4-丁炔二醇：添加剂的主要成份是应力消除剂，应力消除剂的参加，改善了镀液的阴极极化，降低了镀层的应力，随着应力消除剂浓度的变化，可以使镀层应力由应力改变为压应力与没有去应力剂的镍镀层相比，镀液中参加去应力剂将会获得均匀细致并具有半光亮的镀层5) 十二烷基硫酸钠：在电镀过程中，阴极上析出氢气是不可防止的，氢气的析出不仅降低了阴极电流效率，而且由于氢气泡在电极外表上的滞留，还将使镀层出现针孔镀镍层的孔隙率是比拟高的，为了减少或防止针孔的产生，应当向镀液中参加少量的润湿剂，如十二烷基硫酸钠它是一种阴离子型的外表活性物质，能吸附在阴极外表上，使电极与溶液间的界面力降低，氢气泡在电极上的润湿接触角减小，从而使气泡容易离开电极外表，防止或减轻了镀层针孔的产生。
表9.5 电镀铬配方成分及工艺条件配方氯化铬〔g/L〕110甲酸钾〔g/L〕80氯化铵〔g/L〕53氯化钾〔g/L〕75溴化铵〔g/L〕15醋酸钠〔g/L〕25硼酸〔g/L〕49十二烷基苯磺酸钠〔g/L〕0.05-2pH温度〔℃〕20-25电流密度〔A/dm2〕5.5阳极石墨搅拌需要注：各药品作用：1) 氯化铬：主盐，提供铬离子2) 甲酸钾：络合剂，与主盐形成络合物3) 氯化钾、氯化铵：导电盐，增加溶液导电性4) 硼酸：缓冲剂，调节溶液pH值5) 醋酸钠：改善配位环境，。