夏冰 王红 杜海鹏

摘 要：通常车体上的冷冲压件经过冷冲压模具制成。模具成型结构的材质大都是HT300，它的耐磨性有限。如果冲压到一定限度后，模具表层会持续受到磨损，模具不能保障其稳定加工出达标部件。经过镀铬处置，在模具外表镀上一层防磨损的铬，可以提升模具耐磨性，部件稳固性，模具应用周期。

关键词：表层镀铬;汽车;冷冲压模具;运用分析

中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）18-0072-02

0 引言

随着汽车行业的繁荣发展，对汽车的生产工艺越来越严格，冲压件性能要求很高，所以，要有精度很高的模具。确保模具的加工精度，除早期开发规划，中期调试，还要有后续的养护，而模具表层镀铬是确保模具应用可靠的重要工艺。

1 电镀的基本原理

电镀即借助电解原理在部分金属表层镀上较薄层的其它金属与合金的过程，是依靠电解作用令金属和其它材料部件的外表依附一层金属膜的方法，进而起到避免金属氧化，提升耐磨性、导电性、防腐蚀性、反光性和提高美观等效果电镀过程，镀层金属和其他不溶性物料做阳极，待镀的零件做阴极，镀层金属的阳离子于待镀零件表层被还原产生镀层[1，2]。为避免其它阳离子的影响，且保证镀层均匀、稳定，要以含镀层金属阳离子的材料做电镀液，由此确保镀面金属阳离子的含量恒定。电镀的本质在于在基材表面镀一层金属镀层，改变基材外表材料性质和几何尺寸大小。电镀可以提高金属的防腐蚀性、提高硬度、避免磨耗、提升导电性、光滑性、抗热性以及表层美观等。因为电镀具备上述特征，当前镀铬被推广用在车体冷冲压模具中，为部件稳定加工提供一定保障。

2 模具镀铬的基本流程

电镀环节是镀液内的金属离子受到外电场的影响，通过电极反应变成金属原子，且在阴极上完成金属沉淀的流程。下述是模具镀铬的基本流程：

2.1 检测

当了解哪些模具要镀铬时，操作前应检测模具性能，检查是否存在质量问题，如裂痕、补焊气孔等。特别是冷冲压模具的补焊，当冷补焊异常时，将影响最后的镀铬质量。另外，肉眼能够检测模具是否存在裂痕，裂痕大小与方向[3]。检测过程，找到任何质量问题，均應当拍照记录。（缺陷超过标准值应在4.2前修复处理）

2.2 清理

一般制造阶段，为避免模具锈蚀，均会涂抹抗锈油。经常会在模具表面，留下部分铁屑。如果常规模具维护不全面，模具表面经常会留下灰尘。所以，电镀之前，要清理干净模具。

2.3 脱脂

为提升镀铬效果，彻底清除模具要电镀表层的油污时，选择脱脂来提高电镀铬的依附力。当前，最常见的是借助CaCO3和香蕉水的混合液来清除油污。

2.4 打磨、抛光

清理后，对于部分不光滑型面，要求打磨抛光模具外表，令镀层均匀光滑。这时打磨仅仅是稍微打磨一下，并非常规模具检修类的处理。打磨时只对圆角位置不顺，稍微磨光，不能干扰零件自身的造型规划。抛光的好坏直接影响到镀层的粗糙度。

2.5 覆盖

通常冷冲压模具由许多机构拼装形成。镀铬，只是针对模具成型区的镀铬。对于无需电镀的生产面、平衡块、导板等应当粘贴绝缘胶布，防止镀层、腐蚀造成的不良影响。若不采取防护方法，不做隔离措施，这类生产面、平衡块将立刻受到电镀池中药水的锈蚀，不能使用。

2.6 阳极

上述模具的准备任务结束后，需要对于模具建立阳极工装，铜板与铅丝。电镀结束后，铅丝表层将被氧化，需要清理冲刷，维持导电性。在模具四周建立好电镀线路，处理好电镀之前的最后一个准备工作。

2.7 电镀

建立好电镀线路以后，通电展开电镀，要电镀的模具表面是负极，出现还原反应，CrO3溶在水中形成H2CrO4与H2CrO7。

2.8 分解

电镀池中出现电镀反应之后，在制件上多多少少会留下一点电镀液。所以，电镀后要先用水清理模具上的表层残留物。唯有当清理好后，才能够分解阳极工装，就将第六步设置的工装拆卸。

2.9 清理

拆卸好模具之后，应当认真清理整个模具、吹净残留物，包含表层、坑坑洼洼、生产孔等。特别是部分避让结构，极易留下液体。

2.10 电镀抛光

电镀结束后，应当对冷冲压模具的表面检测镀后表面效果，且应当抛光模具表面，如果有大范围橘皮、镀层掉落等情况，就表示电镀不达标，需要重新电镀。

2.11 测试

电镀抛光后，镀铬结束，要检测电镀层的硬度及厚度。通常情况下，镀层硬度标准是：HRC 60-65;膜厚标准：管理面10-20um;R角与拉延筋25-40um。

2.12 重新电镀

若产生第11条所述现象，应当去除模具表面的原本镀层，重新镀铬。主要包括几步：剥离、中和、清洗。（1）剥离：于剥离槽内清理原本的镀铬层，剥离槽中使用盐酸液体。（2）中和：于中和槽内清理表层留下的酸性液体，中和槽中使用碱性液体。（3）清理：在水洗内清理表层留下的化学成分。

上述12条是冷冲压模具的电镀方法。冷冲压模具经过镀铬，能够提升模具表层的防磨性，延长模具寿命，确保能够制造出高质量部件。

3 汽车冷冲压件生产中表面镀铬的基本运用

3.1 冲压模具拉深没有起皱情况

物料在拉延时起皱，部件成形环节布局超过凸凹模生产空隙标准，大批量制造阶段，长期“点接触”导致凹模表面局域的镀层受到磨损，部件表层将再次出现拉毛现象，需要再次镀铬，但若不处理制件起皱现象，再次镀铬依据无法处理问题[4]。因此，从问题的本质着手，镀铬之前应把模具调节到部件表面没有较大起皱的状态。

3.2 压料面与凹模型面应平整

镀铬之前，模具要下线做好保养表面推顺工作，针对因长时间加工压坏的表面与拉延面应当及时补焊、修顺和研合，且上线检验后，才能够做镀铬处置，否则将由于材料在压料面移动时与凹坑接触损坏镀层，降低镀铬质量。起皱趋势严重区域应考虑局部镶块，使用Cr12MoV等工具钢材质作为电镀基材，因电镀只能改变表面性能，如基材产生变形会导致镀层脱落。

3.3 拉延筋与拉延门槛没有砂眼

从当前主流模具生产厂的总体水平来说，水平不尽相同，而铸件性能直接关系着镀铬质量。拉延筋与拉延门槛同压料面的材质松散、针孔类砂眼多、镀铬层于外表的依附力很小、砂眼位置呈“V”形、镀面在砂眼周围积留、砂眼孔中镀也不能填实、抛光无法完全把砂眼周围的镀层高点清理，模具在拉延走料时将出现高点接触，均会加快镀面磨损，且导致板材铁屑沉积，损坏镀层，极大影响着镀层的使用期限。

3.4 对型面补焊的材料标准

汽车模具在应用阶段，由于装车问题调整与调试工作的需要，将对局部型面和拉延筋及拉延门槛展开一定的补焊，其中焊条质量和模具基体质量的熔合水平，与焊条本身的材质对电镀的效果影响较大[5]。为保证较好的镀铬质量，尽可能不补焊或者不采用高含镍成分的焊条，例如主机厂常见的45钢和7钢焊条，这种焊条镀液依附性很差，镀面薄，耐磨性差，要尽可能选用TM2000、TW61焊条，有助于延伸镀层的应用周期。

4 提高镀层性能的途径

4.1 提升亮度的办法

铬属于蓝白色的，通过表层抛光的铬与可见光区域的反射率，属于刚抛光过的银反射率的1/2多，但银极易变暗，丧失反射性，鉻就可以长时间维持，所以，镀亮被推广用作装饰。铬层尽管能够通过抛光变量，但因为生产成本与镀件形状的制约，通常是不现实的。获取光亮铬层由镀铬的操作条件来决定，指电解液的含量以及与其相符合的电流密度与温度。探究显示：光亮镀铬要尽量具备较宽的光亮电流密度区域，如此能够令表面繁琐的部件在不同位置出现多种电流密度，进而得到光亮镀层。减少铬酸浓度，能令光亮镀层的电流密度范畴拓展。加大催化剂含量将令光亮电镀范畴朝高电流密度方位变化。含氟化物的镀液比含硫酸盐的滴液具备更宽的光亮电流密度空间，太高的三价铬与杂物将缩小光亮范围[6]。

4.2 优化镀层硬度与耐磨性的办法

镀铬层的独特架构赋予其较高的硬度，大概是900-1000HV，最硬的铬层类似于刚玉硬度，超出展性与塑性也干扰耐磨性。耐磨镀铬通常选择铬酐含量偏低的镀液，与很低的温度与很高的电流密度，通常是50-60℃，25-75A/dm2。研究显示：当铬酐与催化剂的比例一定时，减少铬酐浓度，那么镀铬层硬度提高其它条件一定时，减少催化剂浓度，铬层硬度提高;温度与电流密度极大影响铬层硬度，特殊的电流密度下，经常有获得硬铬层最有效的温度，太高或太低的温度，铬层硬度均会下降;通常在30-60℃之间，在相关的电流密度下可以得到很硬的铬层。高温下得到的铬层为偏软铬层，但这种软的铬层没有裂痕、结合力佳、强度高、应用性能很好。

5 结语

总之，镀铬层内的内应力、硬度、耐磨性以及疲劳强度等，均取决于电解成分的精准搭配。需要明确的是，在镀铬过程的温度与电流都对镀面厚度及耐磨性的影响要素也较为繁琐，具体采用镀液成分均尤其对应的最好工艺标准。该方面不同操作者的经验与研究可能获得不同的信息。

参考文献

[1] 张东辉，王春伟.汽车轮毂表面处理的绿色环保要求[J].科学技术创新，2019（4）：161-162.

[2] 赵应多.表面镀铬在汽车冷冲压模具上的应用[J].中国高新区，2018（14）：156.

[3] 徐艳，蔚佳彤.纳米晶Ni-Co合金镀层在汽车减震器活塞杆上应用的可行性[J].电镀与环保，2018（1）：5-7.

[4] 燕平.汽车电子手刹按键镀铬堆镀现象的分析与解决[J].电镀与涂饰，2017（19）：1047-1050.

[5] 张菊香，卢振光，燕平，等.汽车手刹按键镀铬表面起壳的缺陷研究[J].材料保护，2017（8）：91-93.

[6] 罗权.镀铬在汽车冷冲压模中的运用[J].科技风，2016（17）：83.