长活塞杆卧式连续镀铬工艺及设备的制作方法

本发明涉及电化学工程领域中长活塞杆卧式连续镀铬工艺及设备。不但用于汽车起重机伸缩臂油缸中的长活塞杆镀硬铬，也可以用于可连接棒料和管子连续镀铬。
背景技术：
：1.前言美国鲁瓦工业液压公司11h厂使用12.8米长的卧式镀铬槽五个槽子，电镀直径为长度为254mm～11590mm的活塞杆；德国利勃海尔有限公司埃因根厂生产的液压汽车起重机使用的活塞杆是深井式镀铬槽里电镀的。使用以上两种方式镀铬，所用直流电源最大额定电流为2万安培，电压12～18伏，目前我国还没有这种大电流硅整流设备。美国专利《unitedstatespatentoffice》专利号3751344，1973.08.07批准《棒料连续镀厚铬方法》，使用的预处理方法为金刚砂轮磨光抛光和化学腐蚀，在电镀过程中，有时出现局部镀铬层暴皮，镀铬质量达不到工艺技术要求。基于这些原因，我们从1973.03～1976.09研究成功了在一根长活塞杆上同时使用两个直流电源，实现了阴极电解除油、水洗、镀铬液反极处理、镀硬铬、水洗回收镀铬液五个工序紧密结合在一起的通用镀铬工艺。只使用电解除油槽和镀铬槽两个槽子，镀铬液循环流动，提高了镀铬的电流密度，使铬层的沉积速度加快，不需要大容量的硅整流设备。2.实验方法2.1工艺试验2.1.1实验室内工艺试验要想实现长活塞杆卧式连续镀硬铬五步通用工艺路线，必须使用长活塞杆在前进过程中同时进行阴极电解除油、水洗、镀铬液反极处理、镀硬铬、水洗回收镀铬液。这样就必须在一根长活塞杆上连接两个直流电源，经过多次思考和试验，终于在1976年2月15日在实验室内获得小型工艺试验成功，实现多年的梦想，其原理如图1所示。2.1.2试生产工艺试验1976年9月16日，中型试生产工艺试验获得成功，其连续镀铬试生产工艺电路图如图2所示。2.1.3生产工艺流程确定1978年6月，镀铬机投入生产后，为了确保镀铬质量，经过反复实践，最后确定镀铬工艺流程：阴极电解除油、水洗、镀铬液反极处理、镀硬铬、水洗回收镀铬液，如图3所示。2.1.4机械除油和电解除油镀前活塞杆表面的清洁度是影响镀层和基底金属结合力的重要因素。如电解除油前镀件表面的油污过多，需先用棉丝和汽油擦洗干净，然后再进行电解除油工序。电解除油液每两周进行一次常规检查，以防外来杂质过多。电解除油液的配方和操作条件：苛性钠10～20克/升磷酸三钠或磷酸钠25～50克/升溶液温度70～80摄氏度电流密度3～10安/分米2除油时间2～3分钟阳极不锈钢(1cr18ni9ti)2.1.5自调高速镀铬液常规镀铬液有一些严重的缺点，电流效率低(13～15％)，沉积速度慢，工作稳定性差等。并且作为影响电流效率和镀层光亮范围主要因素的电镀液中，铬酸与硫酸之比，在工作过程中会逐渐地发生变化而偏离其适宜值100∶1。偏离地越大，电流效率越低，沉积速度越慢，镀层恶化的程度也就越大，因而就必须经常分析校正电镀液。在250克/升铬酐、2.5克/升硫酸、54摄氏度的条件下，允许最大的电流密度为23安/分米2，沉积速度只有0.015毫米/时，这样低的沉积速度是影响长活塞杆连续生产流程的重要因素。为了提高生产能力，在长活塞杆连续镀铬中采用自调高速镀铬液。这种镀铬液的阴极效率较高，工作中铬酸和硫酸的比例能自动地调节到最佳值100∶1。由于镀液比率自动控制，每周只对铬酐的浓度分析一、二次，以便确定镀铬液是否处于平衡状态。自调高速镀铬液的配方和操作条件：铬酐250克/升氟硅酸钾20克/升硫酸锶7.5克/升蒸馏水1升温度50～60摄氏度电流密度30～80安/分米22.1.6退铬工艺根据镀铬件的直径和长度，用耐酸水泥或木板做一长方形小槽，里面铺上塑料布，放入含有2～3％(体积比)，乌洛托平缓蚀剂的1∶1盐酸，使镀件淹没，经常翻动，经过0.5～1小时，可将铬层全部退除。待铬层退除后，用水冲洗镀件上残存的酸液，最后用10％磷酸三钠水溶液中和，以防生锈，用于长干镀铬的牵引杆和连接杆退除铬层。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种在工程机械液压汽车起重机伸缩臂油缸内的长活塞杆上电镀硬铬的方法。本发明解决技术问题所用的技术方案，其原理涉及电化学工程领域中电解质导电的特性，在一根长活塞杆上同时连接两个直流电源，完成阴极电解除油、冷水洗、反极处理、镀铬、蒸馏水洗回收镀铬液五个工序。本发明的有益效果是该工艺以小设备镀大长件，例如活塞杆，占地面积和所用厂房都较小，可节约12米长的槽子7个，15000～20000安硅整器1个；它不但能镀任意长度的长杆也可以镀可连接的棒料和管子，它特别适用于单线自动化流水作业，可提高生产率，降低生产成本，大大减轻工人劳动强度，而且清洁，无污染，改善了劳动环境，使用这种工艺，所得铬层特别均匀，铬层的沉积速度比在静止的镀铬液中快。具体实施方式1.电源连续镀铬使用两台硅整流器。一台为半导体硅整流设备，型号gds-3000/18，规格3000安，6～18伏。输入电压380伏，供镀铬用，一般运行在1000～2000安，另一台硅整流设备，型号gda300/0～24，额定电压0～24伏，额定电流300安，输入电压380伏，供工件阴极除油和反极刻蚀用，一般运行在20～30伏。和9伏的整流器相比，18伏的整流器用于镀铬能提供额外增加的电压，以便抵消镀液生成杂质。没有这额外的容量，为了避免生产下降，将需要经常添加镀铬溶液。两台整流器并列置于独立的控制室内，最好是在邻近且和镀铬槽隔开，以免受化学气体的腐蚀。这样可以得到比较长而又可靠的使用寿命。选择硅整流要求三相电路，脉动为5％或更小一些，以便消除层状或问断沉积的可能性。2.主机由图4可知，主机又分集流器6，镀铬盛液槽和镀铬槽5、清洗槽4三部分，见图10、11、12、13、14。(1)集流器：集流器也叫电刷导电环位于镀铬槽的出口处。它用于将电源的负极和工件接通。由于工件在镀铬过程中为轴向移动，所以集流器和工件间必须有一定的压力。集流器由48个炭刷组成，分六排均布其径向位置可在范围内调节，以适应不同直径的工件。(2)镀铬盛液槽和镀铬槽：镀铬盛液槽为长方形箱体，内壁为1cr18ni9ti不锈钢，外形尺寸为2230×800×1100毫米，两侧有孔，工件可自由通过，镀液液面高为300毫米。槽背面有2台液下泵，用于将镀液注入镀铬槽内，液下泵的杨程3米，流量30～40升/分，在工作过程中，始终使镀铬液充满镀铬槽和反极槽。箱壁和箱底是双层的，可通入蒸气和冷水，使镀液温度保持在50～60℃范围内。槽背后安装有通风管道，以便将有害气体抽走。镀铬储液槽内装有镀铬槽和反极槽。见图5所示，其中间用隔板隔开。当工件前进速度为30毫米/分，反极刻蚀时间为30～40秒，那么反极槽里阴极的长度为15～20毫米，其材质为1cr18ni9ti。镀铬槽的长度和下列参数有关：(1)工件移动速度；(2)铬的沉积速度；(3)铬层要求厚度。镀铬槽愈长，对提高生产力愈有利，一般以1000～1500毫米较好。对于直径达200毫米的工件，还应考虑电源容量和发热问题。(3)电解除油盛液槽：一般用a3f铁板焊接而成，外形尺寸600×800×1100毫米，槽的下部储存电解除油液，液面高度300毫米，槽内安装蛇形蒸气加热管。槽背后安装一台液下泵，流量为22升/分，杨程3米，把电解除油液注入电解除油槽筒内，然后又流回到电解槽内，在工作过程中始终使电解除油液充满电解除油槽筒。清洗槽背后还安装有抽风装置。电解除油槽筒见图6，安装在电解除油盛液槽内。该筒两端有孔工件由此通过。筒体为不锈钢。盖板5根据工件直径制造。电解除油时所选用的极间距离一般是40～50毫米，极距越小，电阻越小，耗电量也愈小。筒的长度取决于工件移动的速度和阴极电解除油的时间。在活塞杆前进的速度30毫米/分，电解除油时间为3分钟时，电解除油槽的长度为90毫米。为了防止反应气体和固体污物停留在槽子里，在槽子的上下面都开有孔。阴极电解除油槽筒固定在电解除油盛液槽内，但要和槽壁绝缘，中心高可以调节。3.底架和支承架由图4可知底架全长28米，由两根300号工字钢构成。支承架共有13套，分置于镀槽两侧，其上各有两个滚轮。支承架在底架上，位置和滚轮中心高可以调节。4.液压牵引机构该机构的作用使工件在镀铬过程中作匀速运动，调整过程中可快速返回。移动速度一般20～50毫米/分，可调节。牵引机构还包括位于底架两端的两套轮组，每组有大小滑轮各一个，其直径比为1∶3。此机构的油缸行程为4.3米，通过滑轮组构成传动系统，获得12.9米的行程，从而满足10米长活塞杆镀铬的要求。按泵压力6.3公斤/厘米计算，牵引力可达2吨，图7为速度控制用的液压系统。5.仿形阳极仿形阳极如图8所示。其材质为铅一银合金，其制造工艺是：首先在坩锅里把一定量的铅熔化，加热至700～800℃以上，把预先称好的纯银99.99％用铁勺扣入坩锅底部，10～15分钟待银全部熔化以后，混合均匀，方可把合金注入模型里。这种阳极导电性能好，耐腐蚀，不产生碎片和阳极泥，长时间不钝化，用不着擦刷，能长期连续工作。这种阳极，在正常情况下，阳极表面应该附着一层棕褐色的过氧化铅薄膜，它将氧化在阴极形成的三价铬变回为六价铬。在阳、阴板面积比例适当的情况下，将导致在阴极还原六价铬和在阳极氧化阴极所产生的三价铬之间形成平衡。在镀铬过程中，铅合金阳极的腐蚀依赖于合金的成份和镀铬液选择使用的催化剂。在常规铬酐一硫酸镀铬液里，铅一锑合金阳极是令人满意的。在复合催化剂电镀液里，铅一锑合金腐蚀严重，采用铅一锡合金则减少了阳极的腐蚀，但没有消除大量的铬酸铅淤泥的形成，这种淤泥能把储存在槽底的催化剂氟硅酸锶和硫酸锶覆盖起来，影响电镀比率的自动控制。在任何情况下，镀铬用的铅合金阳极必须用拉钩连结，挂钩的材质一般为紫铜，挂钩的导电截面必须大到足以能承担阳极通过的最大电流，并且能把足够的电流传送到阳极上去。嵌入铅合金阳极的挂钩部分，如果是铜棒，应当锻造成表面凹凸不平的球；如果是铜排，应做成锯齿形，并且镀锡以确保挂钩和铅合金的结合力，为了避免挂钩脱出铅合金阳极，挂钩和铅合金不允许用螺纹连结。6.挡液装置长杆拉镀挡液装置的关键另件是一种厚度3毫米的耐酸耐温橡胶垫。橡胶材料可用氟橡胶23(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)，它的抗张强度和伸长率高，能在200℃温度下长期使用，对于无机酸碱和过氧化物都很稳定。橡胶垫的内孔径和长活塞杆配套，比长活塞杆外园直径小1～3毫米。橡胶垫通过螺栓和大小法兰盘连接在起，胶垫夹在中间组成挡液盘，挡液盘装在长活塞杆上，如图9所示。挡液盘装在活塞杆上由于橡胶垫内孔径比活塞杆外园小，被张成喇叭形状。螺栓规格为m5×25，螺栓和螺母可用硬聚氯乙烯塑料棒加工成形，大小法兰盘可用厚度为5毫米的硬聚氯乙烯塑料板直接车成。7.测温装置采用远距离测温装置，包括一个测温比率计和一个不锈钢铂热电阻。测温比率计：0～150℃，铂r0＝46ω，外接电阻5ω，外接电源4伏，ba1型；不锈钢铂热电阻：web-ba1型，-200～+200℃。附图说明图1实验室内工艺试验线路图；a镀铬阳极；b活塞杆的一部分镀铬；c活塞杆的一部分进行反极处理；d用于活塞杆反极处理时的阴极，材质不锈钢(1cr18ni9ti)；e活塞杆的一部分进行阴极除油；f活塞杆进行阴极除油时的阳极，材质不锈钢；a1、a2直流电流表；mn相当于被镀件长活塞杆；g镀铬槽；h阴极除油槽；k电刷。图2连续镀铬试生产电路图；a镀铬槽；b反极处理槽；c阴极电解除油槽；e1镀铬电源；e2活塞杆进行阴极除油、反极处理时用的电源；f电刷(集流器)。图3工艺过程示意图；1活塞杆；2镀铬电源；3挡液板；4镀铬槽和反极槽；5钛材液下循环泵；6反极或者阳极和阴极电解除油电源；7电解除油筒；8托架。图4连续镀铬设备示意图；1滑轮组；2支架；3工字刚底座；4阴极电解液盛液槽和除油槽；5镀铬液盛液槽和镀铬反极槽；6集流器；7液压油缸；8钢丝绳。图5镀铬槽和反极(阳极)槽；1镀铬槽；2反极槽。图6电解除油筒；1阳极筒(1cr18ni9ti)；2接管(1cr18ni9ti)；3调整杆；4锥销；5盖板(硬pvc)；6堵盖；7管接头。图7液压系统；图8仿阳极(pb/0.2～0.05％ag)；图9挡液盘挡液原理图；图10正在运行中的长杆镀铬机，工件架上放着长活塞杆和牵引杆；图11运行中的镀铬机生产线；图12镀铬机主要组成部分，集流器(电刷)、镀铬盛液槽、阴极电解盛液槽。图13镀铬机和操作人员；图14操作结束时，把牵引机用连接杆连接到工件上。当前第1页12