摘要：本文介绍了活塞环外圆面镀硬铬质量的影响因素及控制方法 ,并提出了未来活塞环镀铬技术的发展方向。
关键词：镀铬；超声波清洗；镀前打磨；电器保护；PLC控制；安培小时计；
1.概述
目前市面上活塞环均要求为锻件，作为发动机的核心部件，保证活塞环产品质量。有利于发动机的良好运行。活塞环是发动机的关键部件，也是发动机中最苛刻的摩擦部件之一。 其工作环境非常恶劣，要求耐高温150℃-200℃，耐磨性，耐蚀性以及工作过程中所承受的负荷也在变化等，这需要活塞的表面处理层密封圈具有良好的耐磨性，抗咬合性，耐腐蚀性等性能。 由于铬层的高硬度，良好的耐腐蚀性和耐磨性，铬环在发动机中的使用变得越来越普遍。目前市面上活塞环均要求为锻件，保证其产品质量。 多年来，我们公司进行了各种技术改造，并获得了一些活塞环镀铬的经验。下面简要概述了活塞环镀层的质量控制以及活塞环镀层技术的发展方向。
2.活塞环镀铬质量二个重要指标
（1）结合力：结合力是所有表面涂层的重要检测指标之一。 结合力直接与使用涂层的可能性有关。
（2）镀层的厚度：铬层的厚度根据活塞环的环境和活塞环的材料而略有不同。 一般的活塞环的铬层的正常厚度在 0. 05mm～ 0. 18mm的范围内，但某些镶嵌的铬段除外。
3 影响镀铬质量的因素及控制方法
3.1镀层与基体的结合力
3.1.1基本材料
铬层与基底之间的结合强度与工艺条件和基底材料有很大关系。目前，活塞环的主要材料有：灰口铸铁，球墨铸铁，多合金铸铁，钢，钢带，弹簧钢等。同一工艺下不同基材沉积的涂层之间的结合强度条件和底材有很大不同。只有对不同的材料采用不同的加工方法，我们才能确保良好的凝聚力。另外，经过不同的热处理，表面硬度差异大或内应力差异大的零件的镀铬工艺也不同。
3.1.2镀前除油
在机械加工过程中，活塞环在切割，研磨和其他过程之后不可避免地会在表面上沾上油和氧化物，因此必须在镀铬之前仔细清除油，以获得令人满意的涂层，尤其是铸铁环。织物是松散的，应在电镀前脱脂。
3.1.3 镀前阳极处理
由于基板的材料不同，阳极处理工艺也不同。电镀中碳和高碳钢之前的阳极处理时间很短，通常为3至5秒，最大值不超过20秒，并且铸铁环上的孔多，碳和硅含量较高，因此进行阳极处理时间还必须根据其组成和金相学严格控制，否则铬层将无法沉积在基材上或结合强度较弱。
3.1.4 酸洗
酸洗的目的是去除氧化皮和裸露的组织。由于碳含量不同，不同的材料具有不同的酸洗时间。碳含量越高，酸洗时间越短。目前，随着大量的液体喷丸处理，逐渐减少了活塞环镀铬前的酸洗，在正常情况下不需要对灰口铸铁的活塞环进行酸洗。
3.2 铬层硬度
3.2.1 铬酸酐浓度
硬硬质镀铬溶液容许的铬酐浓度范围宽，但是铬酐浓度对铬层的硬度影响更大。 铬酸酐浓度越低 ,铬层硬度越高;铬酸酐浓度越高 ,镀层硬度 越低。 曾有试验: 在不同浓度的铬酐150g / l、200g / l、250g / l等下，铬层的硬度差大于150HV。
3.2.2铬酸与硫酸的比例
在实际生产中，严格控制铬酸酐与硫酸的比例非常重要。 Sargert电镀液的比例通常控制在100：1，而电镀液与铬的复合比例应控制在100：（0.5～0.85）。随着硫酸盐浓度的增加，铬层的HV显微硬度也增加，但是当硫酸盐浓度增加到一定水平时，HV也会降低。因此，为了确保活塞环的良好耐磨性，必须严格控制酸比。
3.2.3电镀后的脱氢
由于在镀铬过程中会产生大量的氢气，因此一些氢气残留在铬层中，使镀铬层比其他镀层更脆，因此必须在镀铬后进行脱氢处理。
除去氢的目的是降低铬涂层的脆性并消除贱金属的氢脆化。然而，脱氢温度对铬涂层的硬度有很大的影响。当脱氢温度高于275℃时，涂层的硬度大大降低。因此，在生产过程中必须严格控制脱氢温度。
4.活塞环镀铬技术的发展方向
4.1 整流器的选用
4.1.1节电 ,占用空间方面
活塞环外表面上的硬铬镀层成本的60％至70％消耗在电能中，因此，包括电解电源制造商在内的电镀制造商而言，节约能源应该是永恒的话题。目前，新型的高频开关电源不仅节省能源，而且占地面积小，不需要辅助空间。应该选择活塞环镀铬线。
4.1.2波纹系数小
整流器的效率直接影响到镀层的沉积速度。在生产中，我们比较了高频开关电源和普通电源的涂层，发现波纹系数低的整流器具有更高的沉积速度和更好的性能。
4.2镀前处理
镀前消磁：环体中的磁性颗粒在镀铬过程中会出现异常的染色体，因此镀前消磁也是提高材料外观质量的方法之一。 电镀后振铃。
电镀前的清洁：由于在加工过程中活塞环的表面不仅包含油，而且还包含一定量的灰尘和其他物质，因此超声波技术可以有效地去除扇形体上的油和污垢。
4.3 镀槽分布
集中调控、流动循环由于镀铬溶液的成分是影响镀膜性能的重要因素之一，因此在镀铬过程中，不同镀液的镀液成分消耗不同，不可避免地存在某些差异。 另外，铬酸的比例很重要。在镀铬过程中，铬酸可能会泄漏到槽的底部，导致镀液的成分不均匀。在设计镀铬生产线时，应考虑到镀液的集中和连续循环以确保镀液成分的均匀性，还保证了涂层性能的稳定性。
4.4安培小时计的使用
由于整流器的不稳定性，在镀铬过程中电流趋于在一定范围内波动，这使得难以控制铬层的厚度。 安培小时计是电镀时间和电镀电流的乘积，可以有效地控制铬层厚度的稳定性。
4.5阴极旋转
由于在镀铬过程中导电系统的不均匀性，在不同位置的涂层厚度也不同。 旋转安装的阴极可以减少铬层的不均匀厚度。 合理的阴极转速为5-10转 /小 时。
4.6 计算机系统控制
通过计算机集中控制多工位、多整流器、调节各、设备的运行参数 ,如电流调节、时间调节以及前处理工艺的调节 ,对产品的可靠性、先进性、人机界面的 友好性方面都有极大的改善。我公司2000年下半年建成了一条活塞环镀铬自动线 ,由PLC系统控制 不同工位的进出槽时间、喷砂、清洗时间以及不同品种的电镀电流和电镀时间等 ,大大降低了操作者的 劳动强度和人为因素 ,同时也稳定了镀铬层质量 ,更好地满足了国内外用户的要求。
5.结论
根据以上对镀铬原理的介绍和对镀铬过程中各种问题产生原因的分析，可以发现在镀铬过程中，以下几个方面可以显着降低各种问题的可能性，从而改善产品质量，降低制造成本。
1.严格按照工艺规定进行操作，减少浴液杂质的影响，并确保浴液的组成在工艺范围内及其稳定性。
2.加强预镀处理，以保证预镀处理的质量和效果。
3.定期过滤镀铬浴，并经常刷阳极，以除去浴中的杂质和阳极泥及其他污染物。
参考文献：
［1］《电镀手册》编写组编.电镀手册，上册，国防工业出版社，1986年10月.
［2］孙韶,刘强宪,夏禹,尹必峰.活塞环表面镀铬与激光微织构的复合工艺研究[J].广西大学学报(自然科学版),2016,41(05):1413-1422.
［3］上海轻工业专科学校编， 电镀原理与工艺，上海科学技术出版社，1978年11 月.
作者简介：苏鑫伟，1989年7月2日，性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省抚顺市，职务：电镀技术员，职称：初级工程师，学历：本科 ，研究方向：表面处理，单位：抚东机械厂.