印铁机、胶印机滚筒表面压伤在机修复专家--精艺达

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电刷镀是在不断供应电解液的情况下,用与电源正极相接的电笔,在接阴极的工作表面上擦拭而获得电镀层。它不用镀槽,又名无槽镀。电刷镀具有沉积速度快、镀层种类多、结合强度高、适应范围广、污染少、省水、省电等一系列优点,已成为机械零部件的表面修复和强化的重要手段之一。

1、电刷镀的基本原理

电刷镀是采用专用直流电源,电源正极接电笔,作为电镀的阳极,负极接工件,作为电镀的阴极。镀笔通常高纯细石墨制作,外面包裹棉花包套。刷镀时浸满刷镀液的镀笔,在镀笔与工件接触部位之间,镀液中的金属离子Mn+在电场作用下便向工件表面移动,在阴极表面获得电子e后,被还原成金属原子M,沉积结晶形成镀层。在阴极上的反应为: M n+  +  ne —→?M  ,即通过阴、阳极反应,使电源流出电子经电解液中的阴离子、阳离子定向迁移,构成一个完整的回路。金属离子在阴极上接受电子,被还原成金属的阴极反应,也是传质、表面转化和电结晶三个步骤。刷镀时由于镀笔与工件表面相对运动,浓差扩散可以忽略,对流传质是金属离子向阴极迁移的主要方式,刷镀液是有机络合物水溶液,金属离子大多是以络合离子的形成存在。在这里阴极表面转化主要是络合离子转化后得到电子还原为金属原子的电化学反应。提高阴极极化作用,所得到的晶粒细,分布均匀。刷镀层是断续成长的电结晶过程,镀笔与工件表面相对运动,使被镀表面上的电流呈断续状态,镀笔与工件接触部位,金属离子被还原结晶,使形成的晶粒尚未长大就被暂停,下一次镀笔重新运动到该表面才能重新形核和长大,因而晶粒细。电流密度大,过电位高也是提高形核率、细化晶粒的因素。以上种种原因致使刷镀层晶粒很细。透射电镜分析表明,刷镀层位0.01 ~ 0.07μm的超细晶粒,位错密度高。镍钨、镍钴合金镀层的x射线衍射相分

析表明,合金元素钨和钴溶于镍基体中形成固溶体。

实践表明:刷镀层有比普通金属和槽镀层更高的硬度和耐磨性。分析结果认为,刷镀镍镀层的强化机制是细晶强化、高密度位错强化和固溶强化。

2、精艺达电刷镀的技术特点

(1)设备先进轻便灵敏,便于携带,工艺先进、操作灵活不需要镀覆的部位保护成本低,适用于野外及现场修复,尤其对于大型、精密设备的现场不解体修复更具有经济实用价值。

(2)操作过程中阴极与阳极之间相对运动,故允许使用较高的电流密度,比槽镀使用的电流大几倍到几十倍。局部修复效果显著。

(3)电刷镀使用的镀液中金属离子含量高,所以沉积速度快(比槽镀快5 ~ 50倍),提高了工作效率、缩短维修工期、维修价值显著。    

(4)镀液种类多、应用广泛、根据不同基材选用镀液,适用各行的维修需要、超厚镀层镀层厚镀可达2mm以上。               

(5)镀液性能稳定 ,使用效果可靠,对环境污染小,不燃、不爆、易储存、运输方便。

(6)配有专用的除油除锈的电解液,对不同的基材预处理采取不同的工艺处理,结合力高,镀层质量高。

(7)不同型号的镀笔,并配有型状不同、大小不一样的不溶性阳极,对各种几何形状以及结构复杂的零部件都可修复。 

(8)镀层厚度的均匀性可以控制、即可均匀镀,也可不均匀镀。

(9)修复过程不升温、不变形、表面光洁度高,镀厚一般不需要机械加工。                            

3、刷镀工艺

预处理 → 电净 → 强活化 → 镀底层 → 镀尺寸层 → 镀工作层 → 后处理

刷镀,特别是修复刷镀时工件表面往往比较干净,一般不用去锈,但是也需要进行去掉油污、修复表面和非镀表面的保护等预处理。此外,需要用电净处理进行电化学出油。

活化处理是将工件接电源正极,镀笔接负极,对工件表面进行电解刻蚀和化学腐蚀,除去工件表面锈蚀、氧化膜或疲劳层,使表面活化。

活化液分强活化液和弱活化液。盐酸型活化液作用强烈,主要用于铸铁、碳钢、铝及其合金,只能反极使用。硫酸型活化液,作用比较温和,正、反极都可以使用,适用各种金属,尤其是镍、铬、不锈钢、耐热合金。柠檬酸型活化液作用温和,属于弱活化液,反极使用,能溶解表面的石墨和碳化物。因此,在钢铁件经强活化处理后,再用柠檬酸弱活化液中吸附出工件表面的炭黑,使工件显露出银白色的新鲜表面,有利于提高镀层的结合强度。一些有色金属只用弱活化液后即可刷镀。

4、刷镀层的结构

刷镀,特别修复零件的刷镀,镀层较厚,一般都由底层、尺寸镀层和工作镀层三层组成。

(1)底层:又称起镀层。预镀底层厚度很薄,一般为2 ~ 5μm。最常用的打底层是用特殊镍镀液,它几乎适用于所有钢铁件、铜件和铝件、铸铁件。铸铝件不宜酸性溶液,防止微孔中残留酸液对基体腐蚀,而改用中性镍镀液起镀。高强度钢使用低氢脆镉镀液预镀打底。对防护性的锌、镉镀层,一般不需要预镀底层,活化处理后可直接刷镀。

(2)尺寸镀层:磨损较严重或加工超差比较大的零件,常选用沉积速度快的镀液,使零件形成较厚镀层,使尺寸迅速恢复,称为尺寸镀层。尺寸镀层介于镀层与工件镀层之间,可能是单一镀层,亦可能是几种镀层的层状复合镀层。例如,45钢件表面刷镀200μm的镀铁层,先镀特殊镍2 ~ 3μm作底层,再用碱性铜液120 ~ 130μm的尺寸镀层;最后用快速镀镍做工作层,镀到需要的尺寸。

每一种单一的镀层均有一个安全厚度,当镀层厚度超过安全厚度时,内应力明显加大,裂纹率增高,结合强度下降。为此,当修复尺寸超过单一镀层的安全厚度时,往往需要在尺寸镀层中间夹镀一层或几层过渡性质的镀层,以改善镀层的应力分布,防止产生裂纹式脱落。这种中间夹镀的镀层,称为夹心镀层。常用作夹心镀层的镀液有低应力镍、快速镍、碱铜、特殊镍和碱镍等。夹心镀层厚度一般不超过50μm。夹心镀层的安全厚度还与被镀面积有关,在较小面积上刷镀时,安全厚度可以大一些。例如,刷补一个较深(1mm)、很窄(3mm)的沟槽,可用一种镀液一次填平,不用夹心镀层。

(3)工作镀层:工作表面最后刷镀的表面层,要直接承受负荷,起耐磨、减摩或防腐作用,称为工作镀层,工作镀层的镀液,根据工件的工况条件要求确定。对静配合表面,一般选用快速镍,半光亮镍;对要求耐磨的表面,可用镍钨合金;对要求防黏着并减摩的表面,可镀5 ~ 10μm的铟或锡;装饰表面则镀金、银、光亮镍、装饰镍等。要求防渗碳表面镀碱铜。

5、刷镀的应用

电刷镀有效地解决了传统修复工艺如热喷涂技术存在结合力问题、胶粘技术存在老化和结合力差问题,冷焊技术存在效率低、修复精度差等问题。不仅成为设备和装备的重要修复手段,而且逐渐用于提高表面耐磨、防蚀、装饰等产品表面强化,可在不同材料上镀不同性质的镀层。从刷镀磨损擦伤件、腐蚀件,发展到直接用于制造产品的零部件、装饰件,直到刷镀具有特殊物理性能的镀层。如刷镀金、银、仿金、仿古铜可提高工艺品或装饰品的观赏价值,在插头、接点等部位镀金,可提高计算机线路工作的可靠性等。

刷镀作为一种特殊的修复工艺,在提高金属表面耐磨、防蚀、工件超差、表面强化方面被广泛用于机械、冶金、水电、石油、化工、印刷设备、模具、纺织印染、铁路、航空、舰船、兵器等行业。用刷镀技术修复了大批用其他方法不能修复的大型设备,节约了大量资金。连续三个五年计划将刷镀技术列为国家重点推广项目。

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