[发明专利]适用于内孔结构零件的挂镀工装及其优化方法

说明书

本发明提供了一种适用于内孔结构零件的挂镀工装及其优化方法，工装包括支架以及围设于支架外圈的两个阴极电流窃取环；并提供了一种通过有限元仿真技术优化镀层均匀度的方法。该种适用于内孔结构零件的挂镀工装及其优化方法，通过在支架外设置阴极电流窃取环，对电镀液中的电流进行遮蔽，以消除尖端效应，提高镀膜的厚度均匀性；并基于有限元仿真技术，计算以不同挂镀工装参数镀膜时，镀膜工件表面的膜层厚度分布及均匀程度，在镀膜过程中，测量实际膜层厚度及均匀程度，并进行动态分析，依据有限元仿真结果，动态修正挂镀工装参数，使得膜层厚度及均匀程度不断提高，最终达到制造的工艺要求。

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，特别是涉及一种适用于内孔结构零件的挂镀工装及其优化方法。

背景技术

螺母是一种带有内螺纹的工业基础件，是典型的具有内孔结构的零件。为了提升螺母的耐腐蚀、安装润滑等性能，多采用电镀的方法在金属螺母的表面、或内螺纹部位制备锌及其合金、镉、银、铜等镀层。在高温工况下应用时，如导弹等武器型号、火箭、航空发动机等热端连接部位等，多采用内螺纹局部镀银处理来满足标准件安装润滑及维修拆卸的要求。镀银层起到高温润滑、防粘接咬死等作用，可在700℃下长期使用。大批量的常规螺母一般采用滚镀的方式制备镀层，而质量一致性要求较高的关键螺母产品，尤其是尺寸M10以上的大规格产品多采用挂镀，所用装挂方式一般为无辅助阴极的平板式工装或圆形工装。镀银层厚度超差是螺母表面处理最典型的问题之一。镀银层厚度过薄或过厚，螺纹部位镀层厚度均匀性差，都会导致产品螺纹通止不合格，同时影响螺母锁紧性能的稳定性；而螺母的锁紧性能进一步影响着螺纹连接结构在高温工况下的润滑性能与使用可靠性。

究其原因，一方面，这与电镀工艺的特性相关，由于溶液中电场分布及其“电流遮蔽”效应，挂镀时离阳极距离近、突出的外表面电力线集中，制备的镀层较厚；而距离阳极较远的内螺纹，尤其是内螺纹牙底表面电力线稀疏，制备的镀层厚度薄，使得同一件产品不同部位厚度差异非常大。现有GB、HB、QJ等标准中规定，根据螺距不同选用不同镀层厚度，如3～5μm、5～8μm、8～12μm，实际生产控制过程中存在较大的难度。以某发动机高压转子间自锁螺母为例，要求内螺纹镀银，银层厚度为8～12μm。电镀时产品所有表面全镀，随后遮蔽内螺纹部分喷砂去除外表面镀层。采用现有方法电镀，得到的螺纹部分镀层厚度差值约5μm，超出现有镀层厚度8～12μm所要求的差值范围；同时，内螺纹镀层厚度基本达标时，螺母支撑面和外圆部位实测厚度可高达18μm，外侧表面的银层被喷砂去除，难以回收，大大提升了镀银工序的成本。

另一方面，为响应国家“绿色制造”及地方环保政策的要求，无氰镀银技术逐步替代氰化镀银应用到生产中，但由于无氰镀银技术在国内应用少，可借鉴经验有限，且无氰电镀溶液的工艺性能相比氰化物体系仍存在一定的差距，镀层厚度一致性控制难度提升，批产中由于镀层厚度超差导致产品镀银工序返工的现象时有发生。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种适用于内孔结构零件的挂镀工装，该工装通过在支架外设置阴极电流窃取环，对电镀液中的电流进行遮蔽，以消除尖端效应，提高镀膜的均匀度。

本发明的另一目的在于提供一种适用于内孔结构零件的挂镀工装优化方法，该优化方法基于有限元仿真技术，动态修正镀膜工装的工艺参数，以提高镀膜效率和镀膜程度中均匀程度控制的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于内孔结构零件的挂镀工装，包括支架以及围设于支架外圈的两个阴极电流窃取环，所述阴极电流窃取环与所述支架通过若干连接杆相连；所述支架外设置有若干挂钩；

所述支架和连接杆均由导电材料制成，且外表包裹有不导电材料；所述阴极电流窃取环和挂钩由导电材料制成。

进一步地，所述支架为笼状的柱形结构；两个所述阴极电流窃取环与所述支架同轴设置。

进一步地，若干所述连接杆呈放射状均匀分布。