紧固件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，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+x330+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A>B>C，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。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28.2942120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。