不锈钢电刷镀工艺研究

发布时间：2014-04-02 15:14

摘要: 介绍了电刷镀原理和工艺, 运用电刷镀技术成功地对不锈钢轴进行了修复, 降低了成本, 提高了经济效益。
关键词: 电刷镀、不锈钢轴、工艺
0 引言
电刷镀技术是表面工程技术和重新制造技术的重要组成部分, 是一种在常温和无镀槽条件下向工件表面快速电沉积金属, 达到恢复尺寸、强化和防护材料
表面、延长零件使用寿命的现代维修手段。随着研究的不断深入, 该技术显示出许多优于其它金属涂覆技术的优点, 如设备轻便、工艺灵活、镀覆速度快、镀层种类多等, 被广泛应用于机械零件的表面修复与强化, 并取得了显著的经济效益。普通钢电刷镀工艺已较为成熟, 随着航空、航天、煤炭、石油、化工、冶金和食品等工业的蓬勃发展, 不锈钢材料已得到广泛的应用。不锈钢组织紧密, 导热性差, 因此必须加强对不锈钢电刷镀工艺的研究, 以适应生产发展的需要。
1　电刷镀原理
按照国际标准化组织(ISO) 1981 年的ISO/TC-170 标准2080-81中第159 条规定: 采用含有电解液并同阳极接触的垫或刷, 以进行电沉积的方法, 用这种垫或刷来涂刷具有相反极性的加工件, 称为电刷镀技术。
电刷镀属于一种无槽的电镀, 电刷镀是由槽电镀技术发展而来的, 依靠电流的作用来获得所需的金属镀层。电刷镀使用专门研制的刷镀溶液、各种形式的镀笔和专用的电源。在电刷镀过程中, 镀笔接电源的正极, 作为阳极; 被镀工件接电源负极, 作为阴极。镀笔前端通常采用高纯细石墨块作阳极材料, 石墨块外面包裹棉花和耐磨的涤棉套, 其上浸有镀液。镀笔与工件以一定的速度作相对运动, 在电场作用下, 镀液中的金属离子定向迁移到工件表面,在工件表面上获得电子, 还原成金属原子, 还原的金属原子在工件表面上形成镀层。
2　电刷镀工艺参数分析
2、1　刷镀电压
刷镀电压的高低直接影响着溶液的沉积速度和镀层质量, 为了保证得到高质量的镀层和提高生产效率,应按每种溶液确定的电压范围灵活选择该参数。
2、2　镀笔与工件的相对运动速度
速度太慢时, 接触部位发热量大, 镀层易发黑, 局部还原时间长, 镀层生长太快, 组织易粗糙, 若镀液供送不充分, 还会造成局部离子贫乏组织疏松; 速度太快时, 会降低电流效率和沉积速度, 镀层虽致密, 但内应力太大易脱落。镀笔与工件的相对运动速度通常选用12m /m in～ 15m/m in, 要结合零件的大小、被镀表面形状、使用镀笔的大小和形状等情况具体而定。
2、3　电刷镀的温度控制
工件的理想温度是15℃～35℃, 最低不能低于10℃, 最高不宜超过50℃; 镀液的温度应保持在25℃～ 50℃范围内, 使溶液的物理化学性能(如PH值、电导率、溶液成分、耗电系数、表面张力等) 保持相对稳定, 使镀液的沉积速度、均镀能力及电流效率等始终处于最佳状态, 并且所得到的镀层内应力小、结合性能好; 石墨本身有一定的电阻, 加上电极反应的热效应, 会使镀笔发热, 温度升高, 石墨阳极长时间高温下使用, 表面就会烧损和腐蚀。
3　不锈钢电刷镀工艺
我们采用电刷镀技术对不锈钢轴进行修复, 不锈钢轴轴承部位尺寸磨损超差0.11mm～ 0.13mm , 修复后效果良好。具体电刷镀工艺如下:
3.1　镀前预处理
用砂带对磨损表面进行打磨, 使磨损表面与基体表面呈圆滑过渡, 然后用丙酮有机溶剂擦洗待镀表面及其邻近部位, 并用胶带将待镀部位的邻近处粘贴保护好, 以防电净液或镀液渗漏到邻近部位上。
3.2　电净
电净液为JC-101, 电净的操作工艺如下: ①镀笔接正极, 工件接负极; ②操作电压为12V～15V; ③镀笔与工件相对运动速度为9m/m in～18m/m in; ④刷镀时间为5-15s, 工件表面水膜均匀摊开, 不呈珠状。
3.3　水冲
彻底除去工件表面残留的电净液。
3.4　一次活化
使用2 号活化液JC-102, 操作工艺如下: ①镀笔接负极, 工件接正极; ②操作电压为10V～ 12V; ③镀笔与工件相对运动速度为9m /min～18m/m in; ④刷镀时间为5s～15s, 工件表面先出现绿色, 尔后呈灰色。
3.5　水冲
彻底除去工件表面残留的2 号活化液。
3.6　二次活化
使用1号活化液, 操作工艺如下: ①镀笔接负极, 工件接正极; ②操作电压为10V～12V; ③镀笔与工件相对运动速度为9m/min～ 18m/min; ④刷镀时间为5s～10s, 工件表面呈灰色。不用水冲, 工件表面保留少量1 号活化液, 将有助于特殊镍与基体的结合。
3.7　刷镀过渡层
过渡层为特殊镍, 操作工艺如下: ①无电擦拭3s～5s; ②镀笔接正极, 工件接负极; ③操作电压为15V; ④镀笔与工件相对运动速度为12m/min～15m /min; ⑤刷镀过渡层厚D=2um。
3.8　刷镀工作层
工作层为快速镍, 操作工艺如下: ①无电擦拭3s～ 5s; ②镀笔接正极, 工件接负极; ③操作电压为15V; ④镀笔与工件相对运动速度为12m/min-15m/min; ⑤刷镀至所需厚度。
3.9　镀后处理
当镀层厚度达到尺寸要求后, 停止刷镀, 去掉保护胶带。对边缘部位用砂纸打磨光滑, 用汽油清洗干净。
4　结论
电刷镀技术是为适应工业生产的需要而产生并随着生产的发展而发展起来的一项表面技术。由于它的众多优点, 使它成为机械零件修复和表面强化的重要手段。在机械制造行业中, 零件的磨损是普遍存在的, 采用电刷镀技术来修复, 具有质量可靠、操作方便的特点, 并且镀后零件不变形, 原组织结构不受影响,
一般无需再加工, 因此,经济效益显著。随着生产的发展,对电刷镀技术提出了更多更高的要求, 为了适应新的要求, 我们必须对电刷镀技术进行深入研究, 开发出电刷镀新的技术和工艺, 并把它应用到实际生产中去。