传授电刷镀经验

传授电刷镀经验来源：日期：2010-10-511:50:44浏览次数：581第一节电刷镀一、概述（一）电刷镀技术的原理及特征电刷镀技术也称选择镀技术，简称刷镀，是一种低成本、高效益和可靠的局部维修及表面强化方法，其基本工艺过程如图1所示。①电源：②工件；③阳极与包套④镀笔；⑤镀液盆；⑥输液泵图1电刷镀工艺过程示意图即用裹有绝缘包套，浸渍特种镀液的阳极③（镀笔）“贴合”在阴极②（工件）的被镀部位并作相对运动，导通外加电源①，强制电流流过体系，使电极与镀液界面间发生伴有电子得失的反应，在阳极上，金属原子失去电子（使用可溶性阳极时）成为金属水合离子进入镀液中；在阴极上，镀液中的金属离子与电子结合，还原为金属原子，经电结晶形成镀层。这一特殊的施镀模式具有以下三个基体特征：1、两极间的间距很小，一般在10mm之内，减小了电极过程的电阻极化和金属离子的传输距离。2、高浓度刷镀液直接送入两极之间，利于金属离子向阴极扩散，降低阴极微区扩散层的厚度，使阴极表面保持较高的金属离子浓度。3、阴阳极间的相对运动，促进了液相传质的步骤及氢的逸出。（二）、电刷镀技术的工艺优势1、显著的经济效益电刷镀技术能够现场在线施镀，工件可以不拆离主机或不搬离主体车间，因此停机及施镀时间短，不但经济损失少，而且对于满足某些“应急”要求具有十分重要的作用。在某些特殊的领域，其效益更为明显：（1）连续生产自动线装备零部件的在线刷镀修复。如多色印刷机、纸张生产自动生产线及布料印染生产线上的易损另部件等。这些装置中的滚动部件，如印刷滚筒、造纸烘缸、印染滚筒等都已成功的应用了刷镀修复技术，不但停产时间短，费用低，而且由于不需拆装，对于保证整线的运转程序和精度也是十分重要的。（2）远洋舰船的应急修复。由于舰船长期远离陆地，而主机及辅机大多位于船仓底部，如果应用“常规”修复方法，需要将被修复件拆下，同时还要卸下甲板及相关组件，工序十分繁锁，时间上远远无法满足航行的“应急”要求。而电刷镀技术可以利用便携式微型电源直接现场修理，省去了冗长的辅助时间，完全可以满足这种“应急”需要，且费用极低。现在利用这种刷镀技术修复的机件，包括大至推进器主轴、发动机主轴，小至船用水、气、油路零件或电子元件，均取得良好效果。2、易于操作、管理简便现在使用的刷镀电源设备及机辅具已成龙配套，控制及显示比较完善，容易操作。电净及刷镀在同一设备上完成。刷镀液虽然种类繁多，但用量少，废液的处理量少。对于贵金属和稳定性差的镀液也可以定量地现配现用，因而可以大量节约物料消耗和减少浪费。对于形状复杂或多金属构件不需复杂的屏蔽处理。（二）刷镀层的基本性能对刷镀层性能的要求，主要取决于镀层的服役条件，为满足这种性能要求，除合理选用镀层材料外，还需要配合其他措施，如适当的前、后处理，合理的镀层组合等。以下所述的刷镀层的基本性能。可作为选用时的考参。1、刷镀镀层致密，孔隙率较低由于在电刷镀时可以使用较高的电流密度，有较大的过电位，因而细化了镀层的组织，也就提高了刷镀层的致密性。在相等的厚度条件下，其孔隙率较一般电镀层少75%，较金属火焰喷涂层少95%。对于某些刷镀层，当镀层大于5μm时，用贴纸法检测不出镀层的孔隙。2、刷镀层的硬度及耐磨性能由于影响镀层硬度值的因素较多，如镀层的厚度、孔隙率等，因此在正确选用测定硬度方法的条件下其实际硬度值的极限区间往往较测定值更高。按照一般概念，与镀层硬度性能密切相关的是镀层的耐磨性能。目前选用电刷镀层作为耐磨镀层的场合大致有如下几种情况：（1）耐电蚀磨损，主要是各类电触点、集电环及导电开关，选用的刷镀层材料是锡、金、银等。其中锡刷镀层主要是改善导电性能、耐电蚀磨损的本体金、银刷镀层的硬度值是：纯金刷镀层硬度值为努氏硬度Hknoop120~132，一般镀金层则为70~100；硬金刷镀层硬度值为努氏硬度Hknoop150~160；纯银刷镀层硬度值为显微硬度Hm105~130，一般镀银层则为60~100。这表明两种常用触头的金、银刷镀层的硬度值均高于一般金、银镀层。（2）耐微动磨损镀层常用锡及镍+锡刷镀层镍刷镀层的硬度因不同刷镀工艺而有差别，约在HV500~620之间变化，其中高浓度镍刷镀层靠近上限值，特殊镍及快速镍接近下限值。（3）耐机械磨损，如耐擦伤的刷镀层常采用较高硬度镍合金、钴合金、硬铬及镍-磷合金刷镀层。由于钴价格高，硬铬刷镀层对环境影响较大，所以实际应用时常优先选用镍合金刷镀层，如镍-钨、镍-钨（D）及镍-磷合金刷镀层。其中镍-钨合金的硬度约在HV600~700之间，镍-钨（D）合金刷镀层室温硬度，约为HV650~750，且具有较高的红硬性，到600℃时，其硬度可达HV300以上。镍-磷合金刷镀层硬度为HV400~450，但刷镀后经400℃保温处理后，其硬度值可升至HV700以上；镍-钴-磷合金刷镀层也有类似情况，硬度值由HV520升至HV710，这是由于Ni3P化合物弥散析出，形成沉淀硬化的结果。不仅有二次硬化现象，而且镀层与基体的结合强度也有明显的提高。（4）常用刷镀层的耐磨性能耐磨刷镀层常常是在半干甚至无油润滑的边界条件下工作，因此目前有关刷镀层磨损性能的比较都是根据这一情况而设定的磨损试验条件下进行，常用的试验机为MM200及MHK500型试验机，它们都是在一定比压下，选用45#钢、滚珠轴承钢或淬火钢作为磨轮，在无油润滑条件下与块状或环形试样作相对运动，以试样的磨痕深度或宽度的倒数作为判剧来评定其相对耐磨性能，数值越大，耐磨性越好，总结这些数据，刷镀层耐磨性由高至低的顺序如下：高效铬镍-钨特殊镍快速镍45#钢淬火20#钢渗45CrMo钢氮化3、刷镀层的耐蚀性能常用镉、锌及铟合金刷镀层作为耐蚀层。对于某些重要部位，如船用发动机缸体、水冷套的密封环、发电机集电环和某些热塑模具等都先用薄层黄金刷镀层作为耐蚀阻挡层，再刷镀锡或其他合金镀层。在有磨损和腐蚀双重作用环境中，则大多选用刷镀镍或镍-钴合金镀层。在海洋大气或海水环境中常选用镉、铟刷镀层，铟镀层的耐蚀性较镉镀层更好，周期盐水浸泡试验表明：经30小时试验后，镉、锌镀层均出现底金属腐蚀，而铟镀层经48小时试验后，底金属仍未腐蚀。低氢脆刷镀镉的盐雾试验结果显示了极高的耐蚀性，试验周期达到500~2400小时，远远高于一般镀镉层的120小时，研究者认为，这一结果可能与刷镀低氢脆镉具有较高纯度有关。一般言之，在相同厚度条件下，刷镀层的耐蚀性与一般镀层较为接近，只有少数几种刷镀层的耐蚀性能较一般镀层稍高，能适应的服役条件也大致相同：锌刷镀层较适用于干燥大气；铟、镉刷镀层较适用于海洋环境；镍或镍-钴刷镀层较适用于磨蚀环境；镍-铬刷镀层具有较好的抗高温氧化或高温腐蚀性能；铬刷镀层主要用于氧化性介质环境。4、刷镀层与基体的结合强度刷镀层与基体的结合强度，按GB5270-85或ISO2819-1980标准进行，主要是定性检测方法。与一般电镀层比较，刷镀层有较高的结合强度，但因基体材料不同而略有分别。如在低碳钢、铜及黄铜基体上，两种镀层的结合强度相当，在高合金钢、镍-铬合金、铝及难熔金属上，刷镀层的结合强度高于一般镀层。在定性检测时，所有刷镀层与基体结合强度都可等于或大于7kg/cm2，且可通过相应标准的规定。几种常用刷镀层的定性检测如表1。3、受镀工件不变形、不变质，可简化或省略后处理工序，做到一次成形受镀工件经预处理校形后，可直接在室温净化和刷镀，镀层厚度可按要求精确控制，不单边，没有热影响，不改变受镀件基体的组织状态和成分。而且随着电刷镀技术的不断开发应用，许多有工程应用价值的刷镀层显示了它们本身的优良特征，例如：无需去氢后处理的低氢脆镉刷镀层；低应力镍刷镀层；不需抛光处理的镜面镍刷镀层；4、广泛的适用性目前可以使用电刷镀技术的基体材料几乎包括了所有的金属结构材料：碳钢、合金钢、铸铁、不锈钢、镍基合金、铜基合金、铝基合金。铝是资源丰富的新型结构材料，对于要求具有较高比强度的运载机械，如飞机、汽车、船舰、摩托车具有十分重要的使用价值，所以其应用范围正在逐步扩大。目前电刷镀技术已经成功用于铝质箱体、蒙皮等的修复。对于进行过不同表面处理的机件，电刷镀技术也是适用的，如渗碳件、调质件、金属热喷涂件、镀铬件、镀镍件等。5、较高的沉积速率，较低的一次投资费用电刷镀时，其许用上限极限电流密度可达100~300A/dm2，是一般电镀的5~10倍。由于电刷镀时无需大型槽体及大型电源设备，且所使用的镀液量少，不需储备过多的化学物料，因此，无论是一次固定投资或占用的流动资金量都是较少的。二、刷镀用电源及机辅具（一）刷镀电源目前使用的刷镀电源有直流电源及脉冲电源两种，以下重点介绍使用较多的直流电源，这种电源有硅整流、可控硅整流及开关电流等几种型式，为平流外特性，即随着负载电流增大，其电压下降不多，一般均具有以下功能：（1）设有安时计或镀层厚度计，显示和监控刷镀层的厚度；（2）可正负极转换，以满足刷镀、活化及电净不同工序的需要；（3）过载保护和报警装置，保护电源在超过额定输出电流或两极短路时，快速切断电源。常用的刷镀电源1、变压器调压式刷镀电源这类电源根据输出功率大小，采用单相或三相变压器供电，变压器输出电压无级可调，一般输出功率小于或等于3000W时，采用单相调压；大于3000W时，则采用三相调压，经二极管或可控硅整流后输出100Hz脉动直流。2、便携式刷镀电源便携式刷镀电源为开关电源，全部由模块组装而成。拼装、维修极为方便，体积小，质量轻，适合野外、舱内、高空、在线等现场作业，而且电参量纹波低，温升小，效率高。+30%-20%其主要技术特点是：主要技术参数1．输入电压：单相∽220V；2．频率：50HZ（48HZ-63HZ）3．效率：≥90%4．输出电压：0-15V连续可调5．输出电流自动调整6．稳压精度：≤1%7．纹波：≤100mV8．绝缘电阻：≥10MΩ9．绝缘耐压：≥1500V/1分钟10.温度：-45∽50℃11.外形尺寸：400*420*20012.主机重量：6KG二）刷镀笔刷镀笔由导电手柄和阳极组成，两者通常用螺纹连接，而对小功率刷镀笔可用紧配式连接。1、导电手柄TDB型导电手柄的结构见图2。它适用于小型旋转体类阳极，通过锁紧螺母和O型密封圈把阳极压接在柄体端部。II型适用于功率较大的阳极，把阳极拧在柄体的端部，用密封圈和锁紧螺母使两者紧固。1-阳极2-O型密封圈3-锁紧螺母4-带散垫片的柄体5-尼龙手柄6-导电杆7-电缆插座。TDB-2、3、5型导电手柄的结构与TDB-I（II）型相似，只是尺寸逐渐加大，能在较高电流下工作。TDB-4型为旋转导电手柄，工作时除手柄外，其余部分连同阳极均由软轴驱动旋转。主要用于刷镀小孔、狭缝、划伤和内角等部位。在这种场合仅靠手工移动阳极，不仅劳动强度大，而且难以达到最佳的阴、阳极相对运动速度，刷镀质量亦难以保证。使用这种镀笔，只要调节软管转速便能获得最佳的阴阳极相对运动速度。另外，还有适用于特小型面上刷镀的微型镀笔及笔中通冷却水的内冷却镀笔。3、刷镀笔的使用（1）镀笔组装完毕后，应检查从电缆到阳极之间的电阻，其电阻值应小于1.5Ω。这种检验在每次使用之前均应进行，以免因酸碱腐蚀或氧化而导致接触不良。一旦电阻值增大，要用砂纸打磨接触面，使之达到规定值。（2）阳极须包裹一层或两层涤纶绒布，起着储存溶液，防止阳极与镀件直接接触的作用（否则阴阳极短路，会产生电弧而烧伤镀件表面），并对阳极表面产生的石墨粒子或盐类起一定的过滤作用。（三）辅助设备为使刷镀操作能顺利进行，保证质量，减轻劳动强度和提高工作效率，应配备一些辅助设备。主要有：1、转胎：用于夹持零件，转速最好能在ф0~100转/分之间分级或无级调节。2、输液泵：为了连续供给刷镀过程中需要的溶液，供液泵是必不可少的，可以选用磁力泵或隔膜泵。对于小型零件，流量为4L/min，对于大型零件为20L/min。3、控制阀门与流量计：用以调节和计量镀液的流速和流量。4、带软轴的旋转台：用于驱动旋转镀笔和各种成形的小砂轮，转速最好能调节。