陈　胜，陈　敏，范红山

(1.重庆军代局驻296厂军代室, 重庆　400054； 2.重庆建设工业(集团)有限责任公司, 重庆　400054)

枪管作为步枪核心零件，其内膛品质直接影响到射击精度、综合寿命，直接关系到战斗力的高低[1]。镀铬工艺被大量用于步枪枪管的表面处理，多年来这一工艺技术一直未有明显提高，成为制约步枪性能提升的一大障碍。因此，急需改进工艺方法提高枪管内膛质量。根据枪管内膛高温、高压及强摩擦的工作条件，要求枪管内膛镀硬铬层耐蚀性强、耐磨性好[1]。枪管内膛镀铬单边铬层≥0.015mm，具有较高的硬度和强度，附着力好，无粗结晶、麻点等缺陷。

由于枪管又细又长，其内膛铬层品质较难控制，镀铬后存在内膛锥差较大及因内孔上下两端气流不畅形成“气囊”(腰鼓状)等缺陷[2]，合格率低下。控制方法有：严格控制三价铬离子溶液中三价铬离子的浓度、控制阳极镀铜层的厚度[3]、采用流动槽液镀铬[4]、将金属镀铬夹具改进为非金属各类夹具[5]、分段镀铬[6]，最常用的方法是调头补镀铬[7]。

根据电流补偿消除法重新设计新挂具，并对枪管镀铬电源进行改造和镀铬工艺进行优化。

1　枪管镀铬工艺

枪管镀铬的一般工序为：去油清洗→酸洗→拉净内膛→检验内膛清洁度→装夹→清洗→调头镀铬→下架→检查阳线尺寸→分类(合格品、不合格品)。

枪管合格品：去氢回火→抛光弹膛→预氧化→专检尺寸、外观→打高压弹→去应力回火。不合格品：进行调头补镀。其上下两端来回调头镀(分为一镀、二镀)的电镀原理如图1所示。枪管内膛镀铬后主要存在以下两种缺陷：

1) 内膛锥差问题：细长孔镀铬一般采用碳钢丝镀铅阳极[8]，由于钢芯阳极电阻造成的电位降，使得深孔上部位电压高于下部位，自上而下形成一个梯度状态。这种状态导致电流在阴极表面纵向分布不均，导致铬层厚度呈现自上而下的锥度差。

2) 内膛腰鼓问题：深孔镀铬过程中产生的氢气泡不断上溢，带动槽液自上而下运动，气泡在深孔中部占据的空间较大，导致枪管内膛中部镀液循环更新速度较慢，电沉积速度比上部慢，导致空心轴内膛呈“腰鼓”状。

3) 导电均匀性问题：镀槽槽口边的一个阳极极座为8架共用且同一槽的镀铬电源的阳极电流输出为一极输出(无法进行单架电流控制)，导致架与架之间导电不均匀，使镀铬尺寸的不一致性加大，严重影响镀铬合格率。因此采用电流补偿消除法和新型“仿形”阳极[9]钢丝结合的新工艺，提高枪管镀铬的合格率、降低工人劳动量、节约成本具有重大意义。

2　技术改进措施及新挂具设计

2.1　电流补偿消除法原理

一般深孔镀铬的阳极由低碳钢制成，在其表面镀铜镀铅[10]。阳极钢丝的电阻导致深孔不同段面上阴极和阳极之间的电压不同，造成枪管镀铬合格率低且内膛铬层存在锥差。采用双端供电的方式进行电镀可以有效地避免因阳极钢丝电阻产生的电位降，避免或减少了内膛锥差及“腰鼓”缺陷的产生。电流补偿消除法原理为阳极上下两端都通电，从而补偿因阳极电阻导致的电位降。电镀过程中上下两端阳极用不锈钢活接头连接，接头外套塑料绝缘管(作绝缘保护)。上下两端阳极的外线路各连接一个可变电阻和电流表，从而可以各自调节电流。当枪管上端镀层厚、下端镀层薄时，可以降低阳极上端部位的电流，加大下端部位的电流，总电流保持不变，使上下两端部位的铬层厚度达到要求。电流补偿消除法原理即阳极钢丝上下两端供电的电镀原理如图2所示。

2.2　双端供电镀铬夹具的设计

结合镀铬生产线实际情况，首先对绝缘塞结构重新设计。原绝缘塞与重新设计的绝缘塞如图3、图4所示。

新设计的绝缘塞增加了前端锥度的长度，使绝缘塞在使用过程中定位准确，同心度好，减少枪管内膛烧蚀风险。新设计的绝缘塞在前段锥度后面增加了一个厚度为20 mm，直径为25 mm的圆柱，同时在后端圆柱中间部位开宽为6 mm的槽，使阳极钢丝穿过绝缘塞后在6 mm开槽部位会有阳极铅层裸露，用于实现下端部位通电。新设计的绝缘塞将有机玻璃材料改为PP材料，有机玻璃材料的绝缘塞在阳极钢丝拉紧过程中会变形或断裂，寿命较短。改为PP材料后，绝缘塞的寿命提高，避免或减少了阳极钢丝在拉紧过程中绝缘塞变形或断裂。

对枪管镀铬挂具也进行重新设计。重新设计的枪管镀铬挂具如图5、6所示。

新设计的镀铬挂具在挂具下面增加了一层导电铜排，铜排的规格为10 mm×50 mm(厚×宽)。新增铜排上采用螺栓固定有8个钛块，同时对铜排和固定螺栓进行裹胶处理，避免阳极溶解。铜排两端采用pp板加M10螺栓固定。上下铜排采用Φ2.8的钢丝连接，用于将上端铜排部分电流引入到下端铜排，其位置位于第2根枪管与第3根枪管之间。下端铜排上钛块的厚度为4 mm，高度为40 mm，其位置与固定枪管的V形槽处于一条直线。枪管戴上下帽拉紧阳极钢丝装挂具时，绝缘塞的6 mm宽开口部位恰好与下端铜排上凸起的高40 mm的钛块相扣，绝缘塞开口部位裸露的阳极钢丝与凸起的钛块接触，上端采用压板进行压实。这样第2根、第3根枪管之间的钢丝将上端铜排与下端铜排接通。电镀时通电后，下端铜排将电流传导补偿给与钛块接触的枪管下端阳极钢丝，从而实现阳极钢丝的上下两端都通电。挂具的材质主要为钢件、纯铜、聚丙烯、钛合金，制作后封。

3　试验结果及电源改进

3.1　工艺试验及结果

双端供电挂具工艺试验：本项目的难点在于在实现双端供电后，如何能使上下铜排电流分配合理，使得枪管内膛铬层厚度均匀，不存在锥差和腰鼓等缺陷。如果上端导电铜排电流过大，则会出现下端电流补偿不足，即镀后枪管枪口阳线止端合格，弹膛端阳线止端不合格；如果下端铜排电流过大，则会出现电流补偿过度，即枪口端阳线止端不合格，弹膛端阳线止端合格。为了能使上下铜排的电流分配合理，在无外接电源对其控制的情况下，通过试验确定挂具部件尺寸。

首先保证上下两端铜排导电横向无衰减，通过计算确定上下导电铜排的尺寸为10 mm×40 mm(厚×宽)。

确定上下两端铜排尺寸后，通过试验确定连接上下两端导电铜排的钢丝的位置和尺寸。钢丝的位置有最左端、第一根和第二根枪管之间、第二根和第三根枪管之间、第三根与第四根枪管之间四种位置可以选择，钢丝的尺寸有Φ12、Φ10、Φ8、Φ6、Φ4、Φ2.8、Φ2.5、Φ2八种选择。将钢丝不同位置与直径排列组合，进行单因素试验，其试验安排如表1。

表1　项目试验安排表

试验结果表明当采用直径≥Φ4的钢丝时，无论钢丝的位置位于哪个部位，都处于补偿过度，即枪管下端部位上铬速率大于上端部位。采用直径为Φ2钢丝进行试验时，上端铜排电流过大，存在补偿不足，即上端部位上铬速率大于下端部位。最终得到当钢丝的直径为Φ2.8，位置位于第2根、第3根枪管之间时，挂具上下两端电流分配合理，上下两端上铬速度均匀一致。经多次试验后，获得的试验结果稳定，具有可重复性，枪管一次镀铬尺寸合格率大幅提升。部分试验结果如表2所示，步枪枪管一次镀铬尺寸合格率由35%提高到80%～87.5%，枪管镀铬后内膛铬层厚度的一致性也得到提高。“腰鼓”缺陷所占的比值由25%降低为0.5%～0.85%。由于合格率的提升，步枪枪管每年镀铬降低的成本为90.678万元，经济效益显著。革新后的工艺极大的提升了镀铬生产线的产能，使枪管内膛质量有了质的飞跃。

表2　部分试验结果

3.2　枪管镀铬电源改造

镀槽导电极座改造：将枪管镀铬槽现有的8架(每架8件枪管)枪管共用一个阳极导电座、8个阴极导电座，改造为枪管镀铬槽现有的8架(每架8件枪管)枪管分别独立使用各个极座(即8个阳极导电座、8个阴极导电座)，使每架枪管的电流独立，不相互干扰，提高导电的均匀性。

对枪管镀铬电源进行改造：将原枪管镀铬电源的一个阳极电流输出、8个阴极电流输出，改造为8个阳极电流输出、8个阴极电流输出，使每架枪管可独立控制电流大小、不相互干扰，提高枪管的导电一致性。

4　结论

本文从实际应用出发，采用电流补偿消除法，采用双端供电工艺，改进了挂具和绝缘塞，已经用于大规模生产。步枪枪管一次镀铬尺寸合格率由35%提高到80%～87.5%，枪管镀铬后内膛铬层厚度的一致性也得到提高，“腰鼓”缺陷比例由25%降低为0.5%～0.85%。有效提高了步枪枪管一次镀铬尺寸合格率，极大的提升了镀铬生产线的产能，确保了枪械装备采购的质量和进度，也为同类型枪管武器的表面处理技术研究提供了借鉴。

参考文献：

[1]李清，浅谈提高某型步枪枪管射击精度和寿命的途径[J].四川兵工学报，2011,32(7)：70-71.

[2]李永生.深孔镀铬与枪管寿命的关系[J].表面技术，1990,9(4)：29.

[3]张定久.内孔尺寸镀铬存在问题的解决对策[J].电镀与精饰，1991,13(6):36.

[4]株洲冶炼厂五车间电镀班.深孔镀铬锥度的电流补偿消除法[J].材料保护，1977(Z2):16-19.

[5]奚兵.枪管镀铬的发展与实践[J].腐蚀与防护，2000,21(3)：132.

[6]奚兵.枪管镀铬夹具的改进[J].电镀与环保，2008,28(3)：44.

[7]刘兴龙，线东升，李艳玲，等.大型长杆件分段镀铬[J].材料保护，2011,44(11):69.

[8]唐春华.枪管镀铬的若干问题[J].表面技术，1989(3):48.

[9]吴水苟.碳钢镀铬阳极在长管内孔镀铬上的应用[J].电镀与环保，1993,13(6):30.

[10] 陆品英.小口径深孔内膛镀铬工艺[J].电镀与环保，1986,6(6)：26.

[11] 陈端杰，黄平.管件深孔镀铬层锥度差的影响因素及控制研究[J].长安科技，2002(4)12-15.