篇一：电刷镀技术的发展现状以及在模具上的应用
北 华 航 天 工 业 学 院
《 表面工程学概论》
调研报告
报告题目： 关于电刷镀技术的发展现状及其在模
作者所在系部：材料工程学院
作者所在专业：材料成型及控制工程作者所在班级：B11812 作 者 组别 ： 作 者 姓名 ：
完 成 时 间 ： 2014.10.19
电刷镀技术的发展现状及其在模具上的应用
摘要：电刷镀(Brush Electr)技术是电镀技术的一种特殊形式，是电镀技术的新发展，即应用电化学沉积的原理，在能导电工件表而的选定部位，快速沉积金属镀层的新技术。主要用于修复工件的尺寸和几何精度，强化工件表而提高使用寿命，改善工件表而的理化性能，完成相关的工艺过程。在本次调研中主要就电刷镀的原理、特点、分类、国内外的发展状况以及当前的技术水平、在模具上的实际应用状况、现存在的缺点以及将来的发展趋势等进行了调研。
关键词: 电化学 沉积 修复 改善 理化性能 趋势
目录
一、电刷镀原理及特点????????????????????????3
二、电刷镀的发展现状????????????????????????4
三、在模具上的应用实例???????????????????????5
四、现有电刷镀技术的优缺点?????????????????????8
五、电刷镀技术的发展趋势??????????????????????8
六、通过本次调研对电刷镀的认识???????????????????9
七、参考文献????????????????????????????11
一、电刷镀原理及特点:
1原理：电刷镀工艺的基本原理如图1-1所示。刷镀时，将表面处理好的镀件与专用直流电源负极相连，做阴极，而镀笔与专用直流电源正极连接，做阳极，在镀笔的包套中浸满电镀液。施镀时，镀件与镀笔之间作相对运动，当通入直流电流时，流动于表面与镀笔之间的镀液中的金属离子，在电场的作用下，向镀件表面迁移，并在表面还原沉积，形成相应的金属镀层，随着刷镀时间的延长，镀层逐渐增厚，直到达到厚度要求为止。刷镀一般使用不溶性阳极，所用的金属离子全部来源于电镀液，又由于没有镀槽，因此镀液必须循环更新。
2特点:
(1)镀层在基体上属电结晶沉积，结合强度高。
(2)设备简单不需要镀槽，便于携带，适用于野外、现场及不解体修复，尤其对于大型精密模具的修复更具有实用价值。
(3)工艺简单，操作灵活，不镀的部位容易进行保护。
(4)操作过程中阴极与阳极之间有相对运动，故允使用较高的电流密度，一般为300 ~ 400A/dm几最大可达500 ~ 600 A / dm几它比槽镀的电流密度大几倍到几十倍。
(5)镀液中金属离子含量高，所以镀积速度快(比槽镀快5一50倍)。
(6)溶液种类多，应用范围广。目前已有2 00多种不同用途的镀液适用于各
种工况的需要，既可以在金属上镀,也可以在非金属上镀.
(7)镀液性能稳定，使用时不需要化验和调整，无毒，对环境污染小，不燃、不爆，储存、运输方便。
(8)镀层厚度的均匀性可以控制，既可均匀地镀，也可以不均匀地镀，镀后一般不需进行机械加工。
(9)修复周期短、费用低、经济效益高。
电刷镀技术的应用范围为: 恢复磨损零件的尺寸精度和几何形状精度，填补零件表面的划伤、沟槽和压坑，提高零件表面的耐磨性、导电性、耐高温性和耐蚀性，改善零件表面的钎焊性，减小零件表面的摩擦因数，补救加工中出现的超差件，精饰零件表面等。
二、电刷镀技术的发展现状
1.飞机和航天工业
在飞机和航天工业中，电刷镀已广泛地用来修复飞机零件，是电刷镀技术应用最早和最普遍的部门，它为其它工业提供了成功应用电刷镀技术的范例.飞机工业巳应用电刷镀技术修复许多重要零件，如起落架、仪表和附件、液压元件、发动机零件、螺旋桨、直升机机翼、航空电子设备等
航空工业是电刷镀技术应用的试金石，因为在飞机这样一种最重要的机器，其零件用电刷镀修复后镀层有了很高的结合力以及冶金和机械性能，那么在其它机器上应用更不成间题，因而也就给尚对电刷镀可靠性持怀疑态度的部门做出了榜样，使工业部门打消了顾虑而大胆采用，从而使电刷镀发展到今天这样的水平。航空部门不断扩大电刷镀的应用，反过来也促进了电刷镀技术水平的不断提高。飞机工业为电刷镀技术的发展建立了不可抹灭的功勋。
2.舰艇和船舶
舰艇和船舶是继飞机工业之后的应用电刷镀技术的领域。现在美国、英国、日本等国的海军舰艇和船舶均已采用电刷镀技术来修复其腐蚀、磨损和损伤的零件，应用最广泛的是美国海军舰艇。美国海军潜艇均在其辅助船上配备了电刷镀设备，以后美国航空母舰和驱逐舰也相继仿效，在其机舱内增加了电刷镀设备。现在海军舰艇和海军船坞以及美国海军在全世界基地的陆上机加工车间、电气车间和其它维修机构已大量采用电刷镀。
篇二：电刷镀技术及应用
电刷镀技术及应用
一、电刷镀技术概述
刷镀技术，是由过去的“笔镀”方法发展而来，又经过现代改良的技术。
在欧美称“电刷镀”或“选择性电镀”。在世界上知名度较高的有法国“Dalic”公司和美国“Selectron”公司。刷镀技术是由法国“Dalic”研究所1938年开发的。因此，又称“Dalic”法。四十年代开始在工业上应用。随后美、英、日等国相继开发和应用该工艺。我国在五十年代也有过研究报道，但没有付诸实用。而真正进行大规模研究和应用是在八十年代“六·五”和“七·五”期间。从一九九九年开始至今十十多年，鼎正科技一直致力于研究和开发，已有几十种工艺付诸实用。并广泛应用于机械、冶金、纺织、电子、制糖、造纸、印刷、化学、交通运输等行业，取得了较大的经济效益和社会效益。
二、电刷镀原理
电刷镀是用电解方法在工件表面获取镀层的过程。其中的在于强化、提高工件
表面性能，取得工件的装饰性外观、耐腐蚀、抗磨损和特殊光、电、磁、热性能；也可以改变工件尺寸，改善机械配合，修复因超差或因磨损而报废的工件等，因而在工业上有广泛的应用。电刷镀技术（简称刷镀技术）是电镀技术中的一个重要分支，除了有上述的共同作用外，它更偏重于工件的修复应用和中小批量工件的功能性表面强化。因此在实践上更要求现场或在线施镀，在保证镀层品质的基础上，更强调镀层的快速高效沉积。
刷镀的基本过程是用裹有包套
浸渍特种镀液的镀笔（阳极）贴合
在工件（阴极）的被镀部位并做相
对运动形成镀层，刷镀电源串接于
两级之间。为了稳定地向工件表面
液层提供足够的被镀金属离子，高
浓度的刷镀液直接泵送或自然回
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流阴阳极之间。
一、电刷镀设备与溶液
1、专用电源为电刷镀主要设备，采用无级调节电压的直流电源，常用电压范围为0～24V。
镀笔是电刷镀的主要工具，是由手柄和阳极组成。阳极是镀笔的工作部分，石
墨和铂合金是理想的不溶性阳极材料，但石墨应用最多，只在阳极尺寸极小无法用石墨时才用铂铱合金。在石墨阳极上包扎脱脂棉包套，其作用是储存电镀液，防止两极接触产生电弧烧伤零件表面和防止阳极石墨粒子脱落污染电镀液。石墨阳极的形状依被镀零件表面形状而定。 不过由于受工件形状的限制，现在阳极在实际操作中用不锈钢板材来代替了。
一般常见的刷镀镀笔的形状如下图所示：
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阳极手柄的组成部分：
刷镀手柄 刷镀石墨阳极
2、电镀溶液，根据用途不同有表面预处理溶液、沉积金属溶液、退镀溶液等。
(1)表面预处理溶液：为了提高镀层与基体的结合强度，被镀表面必须预先进行严格的预处理，包括电净处理和活化处理，所以有电净液和活化液。
电净液：用电解的方法清除零件金属表面上的油污和杂质称为电净处理。电净液为无色透明的碱性溶液，－10℃不结冰，可长期存放，腐蚀性小。零件电净处理后用清水冲洗。
活化液：用电解的方法除去零件金属表面的氧化膜称为活化处理，目的是使零件表面露出金属光泽，为镀层与基体金属结合创造条件。活化液有两种：无色的2号活化液和草绿色的3号活化液，均有腐蚀性。
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(2)沉积金属溶液：电刷镀溶液一般分为酸性和碱性两大类。酸性溶液比碱性溶液沉积速度快1.5～3倍，但绝大部分酸性溶液不适用于材质疏松的金属材料，如铸铁，也不适用于不耐酸腐蚀的金属材料，如锡、锌等。碱性和中性电镀溶液有很好的使用性能，可获得晶粒细小的镀层，在边角、狭缝和盲孔等处有很好的均镀能力，无腐蚀性，适于在各种材质的零件上镀覆。
(3)退镀溶液：用于除去不需镀覆表面上的镀层，主要退除铬、铜、铁、钴、镍、
锌等镀层。
二、电刷镀工艺
刷镀工艺可分为基体表面的准备及刷镀金属镀层两部分。按具体情况一般有2～
6道工序，包括清洁、修整、电净（除油）、活化、镀过渡层、镀工作镀层。零件表面的准备：零件表面的预处理是保证镀层与零件表面结合强度的关键工序。零件表面应光滑平整，无油污、无锈斑和氧化膜等。为此先用钢丝刷或砂纸、丙酮（或酒精）清洁，然后进行电净处理和活化处理。
1、清洁
零件首先用汽油、丙酮等有机溶剂清洗。若有厚的锈蚀层、锈斑，则需用钢丝
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刷、砂布等清除干净。
2、修整
零件在刷镀前首先用锉刀、砂轮等工具将刷镀部位的毛刺、飞边、氧化皮、疲劳层、污物等清除干净。对划伤、凹坑等应将其根部和表面拓宽并形成圆弧，使根部与阳极接触，便于刷镀。零件有键槽，油孔等要用石墨或橡胶等合适材料填平。
3、电净
电净时一般将零件接负极（正向）。钢零件的电净使用电压10～20V；时间为30～60s；铜零件使用电压8～12V；时间为15～30s；轻金属零件用5～8V，时间为5～10s。对超高强度钢的电净，必须用反向电流。
4、活化
活化是根据零件的不同材料，选用相应的活化液和工艺，通过电化学和机械摩擦的作用，去除基体金属表面的氧化物和其它不利于镀层结合的杂质，保证镀层与基体的结合力。活化必须是在彻底电净和清洗的基础上进行。不同材料的活化工艺，列于表3-2-8。
5、刷镀预镀层
预镀层也叫过渡层、打底层或结合层、隔离层。一般情况下可不刷镀预镀层。为了提高镀层与基体的结合力；防止镀层和基体之间扩散；防止镀液对基体腐蚀；防止镀液与基体金属置换，往往需要刷镀预镀层。一般选用特殊镍、碱铜等作为底层，厚度一般为2μm～5μm。然后再于其上镀覆要求的金属镀层，即工作镀层。
不同材料刷镀预镀层工艺，列于表3-2-8。
6、刷镀工作镀层
工作镀层就是零件表面的镀层。常用的工作镀层有镍、铁、铁合金、镍钨合金、铜等。各种金属或合金工作镀层的刷镀工艺。
电刷镀工作镀层的厚度(半径方向上)为0.3mm～0.5mm，镀层厚度增加内应力加
大，容易引起裂纹和使结合强度下降，乃至镀层脱落。但用于补偿零件磨损尺寸时，需要较大厚度，则应采用组合镀层。在零件表面上先镀打底层，再镀补偿尺寸的尺寸镀层。为避免因厚度过大使应力增加、晶粒粗大和沉积速度下降，在尺寸镀层间
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篇三：电刷镀技术的发展现状及其在模具上的应用
电刷镀技术在机械工程中的应用
前言：
电刷镀(Brush Electr)技术是电镀技术的一种特殊形式，是电镀技术的新发展，即应用电化学沉积的原理，在能导电工件表而的选定部位，快速沉积金属镀层的新技术。主要用于修复工件的尺寸和几何精度，强化工件表而提高使用寿命，改善工件表而的理化性能，完成相关的工艺过程。在本次调研中主要就电刷镀的原理、特点、分类、国内外的发展状况以及当前的技术水平、在模具上的实际应用状况、现存在的缺点以及将来的发展趋势等进行了调研。
1.电刷镀原理及特点:
1．1原理：
电刷镀工艺的基本原理如图1-1所示。刷镀时，将表面处理好的镀件与专用直流电源负极相连，做阴极，而镀笔与专用直流电源正极连接，做阳极，在镀笔的包套中浸满电镀液。施镀时，镀件与镀笔之间作相对运动，当通入直流电流时，流动于表面与镀笔之间的镀液中的金属离子，在电场的作用下，向镀件表面迁移，并在表面还原沉积，形成相应的金属镀层，随着刷镀时间的延长，镀层逐渐增厚，直到达到厚度要求为止。刷镀一般使用不溶性阳极，所用的金属离子全部来源于电镀液，又由于没有镀槽，因此镀液必须循环更新。
1.2特点:
(1)镀层在基体上属电结晶沉积，结合强度高。
(2)设备简单不需要镀槽，便于携带，适用于野外、现场及不解体修复，尤其对于大型精密模具的修复更具有实用价值。
(3)工艺简单，操作灵活，不镀的部位容易进行保护。
(4)操作过程中阴极与阳极之间有相对运动，故允使用较高的电流密度，一般为300 ~ 400A/dm几最大可达500 ~ 600 A / dm几它比槽镀的电流密度大几倍到几十倍。
(5)镀液中金属离子含量高，所以镀积速度快(比槽镀快5一50倍)。
(6)溶液种类多，应用范围广。目前已有2 00多种不同用途的镀液适用于各种工况的需要，既可以在金属上镀,也可以在非金属上镀.
(7)镀液性能稳定，使用时不需要化验和调整，无毒，对环境污染小，不燃、不爆，储存、运输方便。
(8)镀层厚度的均匀性可以控制，既可均匀地镀，也可以不均匀地镀，镀后一般不需进行机械加工。
(9)修复周期短、费用低、经济效益高。
电刷镀技术的应用范围为: 恢复磨损零件的尺寸精度和几何形状精度，填补零件表面的划伤、沟槽和压坑，提高零件表面的耐磨性、导电性、耐高温性和耐蚀性，改善零件表面的钎焊性，减小零件表面的摩擦因数，补救加工中出现的超差件，精饰零件表面等。
2.在模具上的应用实例
2.1电刷镀修复风扇叶模具
2.1.1基本情况
某公司的1套电焊机塑料风扇叶模具(材料为45钢)4片扇叶中有2片出现超差，超差尺寸为0.15~0.30mm，生产出的扇叶失去动平衡。如果做新模具不但成本较高，而且时间长，只有进行修复比较合适。
2.1.2修复工艺的确定
该注射模具的尺寸精度要求很高，这是因为塑料制成品是旋转体，有较高动态平衡要求，同时，对产品表面粗糙度的要求也很高，需保证良好产品外观效果。所以在考虑修复工艺时，一定要在保证修复面的尺寸精度和表面粗糙度的同时，
对不修表面的原有精度和粗糙度不产生丝毫损伤。针对这些特点，采用电刷镀的修复方法可满足要求。
2.1.3修复工艺实施
(1)镀前准备
用细砂布打磨掉模具扇叶面表面的氧化层，用丙酮擦拭模腔，以去掉修复表面的油污。用胶带保护好镀覆面的相临面，使其免受腐蚀和损坏。设备采用DSD一75-5电刷镀电源1台、相关的镀笔、镀液及附件。
(2)电净
用电净液对修复面进行处理，以除去修复面的油污。电源正接，工件接电源负极，电压为12V，相对运动速度6~8m/min，时间为5一l0s，用清水冲洗掉电净表面的残留镀液。
(3)活化
先用2号活化液对修复表面进行活化处理，以除去修复表面的氧化层和疲劳层。电源反接，工件接电源正极，工作电压14V，相对运动速度6~8m/min，时间10一15s，修复表面呈灰黑色，清水冲洗干净，再用3号活化液对修复表面进行活化处理，以除去修复表面的碳黑。电源反接，工件接电源正极，工作电压20V，相对运动速度6一8m/mi n,时间15一20s，修复表面呈银灰色，清水冲洗干净。
(4)镀打底层
用特殊镍镀打底层。电源正接，工件接负极，相对运动速度6~8m、min。先用镀笔蘸满特殊镍镀液进行无电擦拭修复表面3~5s，在修复表面预布一层特殊镍金属粒子，再用18V电压冲镀3~5s，之后电压降至14V,镀层厚度约3~5um。修复表面呈淡黄色，用清水冲洗干净，去掉表面的残留镀液。
(5)镀工作层
用快速镍刷镀工作层直到恢复尺寸。电源正接，工件接负极，工作电压12V，相对运动速度6一8m/min.由于该模具修复表面的尺寸测量较困难，无法用常规工、量具测量它的实际厚度，只有利用镀覆时间的长短来控制镀层厚度。计算出镀覆所需时间可利用公式。
t-C&s/I式中
C—耗电系数，A*h/mm;
&-镀层厚度，mm.
S'—镀层面积，mm
I—刷镀时的电流，A
t—刷镀时间，h
要使镀层厚度的尺寸比较准确，必须考虑电源、输出电流与镀液的耗电系数的误差，可适当增加刷镀的时间来保证镀层的尺寸。
(6)镀层质量检查
用清水冲净镀覆表面的残留镀液，擦净修复表面的水渍，用电吹风机吹干镀层表面，观察镀层表面有无裂纹和起皮。
(7)镀后修整
用油石和细砂布打磨镀层表面，使其达到要求的表面粗糙度。合模检查成品尺寸，重复以上工序，直到尺寸合格为止，最后进行抛光处理，使模具完全符合要求。
2.1.4修复效果
该模具生产的产品是整体式风扇，由于动平衡的要求严格，对模具尺寸精度要求很高。类似这种高精度模具在无合适的尺寸基准条件下，按经验公式和试生产校验相结合的方式是有效的。
用电刷镀修复注射模具的大面积超差是切实可行的，它既可节约资金，同时又能满足尺寸精度和粗糙度要求，在注射模具使用行业中值得应用和推广.
2.2通过刷镀来提高导柱性能的工艺过程
(1)机械准备
修毛刺，将受镀面邻近部位用涤纶胶带纸绝缘。
(2)电净
电压:+14V(工件接电源负极);时间:5~10s;阴一阳极相对运动速度:11m/min电净的作用是清除受镀面的油污杂质，并轻度腐蚀。
(3)温水冲净残液。
受镀面应均匀润湿.不挂水珠。
(4)一次活化
电压:-10V(工件接电源正极);时间:5-lOs;阴一阳极相对运动速
度:11m/min。刷镀至受镀面均匀灰黑色。一次活化的作用是将基体表面的锈蚀、氧化膜清除掉.使基体裸露出原有的金属结晶.使之有良好的化学均匀性和较高的活化能，以便放电还原后的‘镀层)金属原子与基体有良好的结合力。
(5)温水冲净残液
(6)二次活化
电压:-20一－25V;时间:30～65s;阴一阳极相对运动速度:llm/minx低碳钢被活化过程中，铁素体、片状渗碳体等会裸露出来，由于它们在电化学性质上的差别而形成不易溶解的灰黑色碳膜，用水冲不掉，所以要进行第2次去碳膜。
(7)镀Ni-WD合金层
电压:+10V;阴一阳极相对运动速度:12m/min;时间:镀至要求厚度。
(8)镀后处理
去除绝缘物，用碱液水冲净，检验合格后送外圆磨磨削至工艺要求。
3.现存电刷镀技术的优缺点
缺点：镀液必须不断流动更新，不能对非金属材料进行刷镀。
优点：该项技术具有操作设备简单、现场常温施镀、电流密度大、镀层沉积速度快、质量好、适应性强、工件无需拆离主机、修复成本低廉、经济效益显著等优点，随着刷镀新技术及与其他修复技术的联合应用，原来刷镀层的低载、薄层、低温”界限己被突破，重载、厚层、高温’刷镀层的应用与日俱增，显示了电刷镀的巨大潜能。
4.电刷镀技术的发展趋势
随着现代工业的发展，对机械产品零件表面的性能要求越来越高，为了满足和适应高速、高温，高压、重载、腐蚀以及某些特定工况下使用的零部件的修复、保护、表面强化、改性等需求，传统的电刷镀技术已显得力不从心，而采用纳米高新技术改造、提升传统电刷镀技术以获得性能优异的纳米复合镀层的纳米电刷镀技术正在兴起，研究成果不断涌现。
研究结果表明，纳米电刷镀技术比普通电刷镀技术的应用范围更加宽广，是电刷镀技术的重要发展方向。
此外，电刷镀与热喷涂、离子注人、激光微处理、化学镀、高分子粘接、浸镀等其它表面技术复合应用，是多种技术互相取长补短的有机融合，是推广电刷
《电刷镀设备》
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