脉冲电镀铬的工艺研究

论文摘要

本文针对飞机起落架液压气密零件最常用的三种材料:30CrMnSiA合金钢、1Cr11Ni2W2MoVA和15-5PH（0Cr15Ni5Cu3Nb）不锈钢,在标准镀铬溶液中直流电镀铬工艺的不足,对脉冲电镀铬工艺进行了研究。脉冲电镀工艺参数众多,暂定电镀温度为60±1℃,脉冲波形为方波,电镀时间为120分钟。初选脉冲工艺参数范围如下:脉冲频率50-200次/分钟、脉冲占空比40-60%、电流密度40-80A/dm2。通过正交试验对初选脉冲工艺参数进行改进、优化,分别考察了脉冲频率、脉冲占空比、电流密度三个脉冲参数对镀层外观及性能产生的影响,结果表明:电流密度是影响镀层外观和性能的最主要因素,电流密度越大,镀层表面裂纹数量越多,孔隙率越大。电流密度越大,镀层厚度越厚,硬度越高。适当的脉冲频率和脉冲占空比可以提高镀层表面光亮度,减少铬瘤、铬毛的产生,增加镀层硬度和与基体的结合力,降低孔隙率及表面裂纹的数量。当脉冲频率为50次/分钟,脉冲占空比为60%时,得到的镀层光亮度最好,铬瘤、铬毛情况最轻,硬度最高,孔隙率和表面裂纹数量下降至最低。结合正交试验的数据分析和对镀层外观及性能的实际测试结果,得出优化后的脉冲工艺参数为:电流密度40-60 A/dm2、脉冲频率为50次/分钟、脉冲占空比为60%。针对正交试验时,对电镀温度范围的实验不足,在优化后的脉冲工艺参数的基础上,进行变温脉冲电镀实验,电镀温度变化参数为50℃、55℃、60℃。并且与在相同电流密度、电镀温度及电镀时间下的直流电镀试样进行外观和性能的对比研究。结果表明:脉冲镀层在外观上远远优于直流镀铬层,镀层光亮、平整,试样表面及边角处无铬瘤、铬毛,无烧焦、漏镀现象。脉冲镀层硬度和结合力均高于直流镀层,镀层孔隙率、表面裂纹数量和裂纹程度都小于直流镀层。变温实验过程中,通过研究脉冲镀层和直流镀层间外观和性能的差异,总结出了适合30CrMnSiA合金钢、1Cr11Ni2W2MoVA和15-5PH（0Cr15Ni5Cu3Nb）不锈钢的脉冲电镀工艺参数。即:在标准镀铬溶液中,电流密度为50-70 A/dm2,脉冲频率为50次/分钟,脉冲占空比为60%,电镀温度为55-60℃,电镀时间视需要而定。这种脉冲电镀工艺适用于以上三种材料,稳定性好,得到的镀层外表美观,性能优异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 脉冲电镀铬的发展概况
• 1.1.1 脉冲电镀技术的发展
• 1.1.2 镀铬研究现状及存在的问题
• 1.1.2.1 低浓度镀铬
• 1.1.2.2 三价铬镀铬
• 1.1.2.3 镀铬添加剂
• 1.2 脉冲电镀的优势
• 1.3 脉冲电镀的原理
• 1.4 脉冲电镀技术的应用
• 1.5 论文研究的目的、内容及技术路线
• 1.5.1 论文的研究目的
• 1.5.2 论文的研究内容
• 1.5.3 技术路线
• 第2章 试样制备及研究方法
• 2.1 试样制备
• 2.1.1 试验仪器及试剂
• 2.1.2 镀液的配制
• 2.1.3 试样镀前表面预处理
• 2.1.4 施镀方法
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 镀层性能测试方法
• 2.2.2.1 镀层外观的检测方法
• 2.2.2.2 镀层厚度的测定方法
• 2.2.2.3 镀层硬度的测定方法
• 2.2.2.4 镀层结合力的测定方法
• 2.2.2.5 镀层孔隙率的测定方法
• 2.2.2.6 镀层表面形貌的检测方法
• 第3章 脉冲电镀工艺参数的优化
• 3.1 直观分析
• 3.2 方差分析
• 3.3 工艺参数的优化结果
• 第4章 实验结果
• 4.1 镀层外观的检测结果
• 4.2 镀层厚度的测试结果
• 4.3 镀层硬度的测试结果
• 4.4 镀层结合力的测试结果
• 4.5 镀层孔隙率的测试结果
• 4.6 镀层表面表面形貌的检测结果
• 第5章 实验结果的分析与研究
• 5.1 镀层外观和表面形貌的研究
• 5.1.1 镀层外观
• 5.1.2 表面形貌
• 5.2 镀层性能的研究
• 5.2.1 镀层厚度的研究
• 5.2.2 镀层硬度的研究
• 5.2.3 镀层结合力的研究
• 5.2.4 镀层孔隙率的研究
• 5.3 工效及生产成本的研究
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间学术论文及科研情况
• 致谢