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电刷镀实验原理

时间:2017-01-20 07:01:51 来源:免费论文网

篇一:电刷镀

哈尔滨理工大学

表面工程技术论文

综述

电刷镀应用与发展综述

摘要

电刷镀技术是再制造技术和表面工程技术的重要组成部分,具有设备、工艺简单,被层种类多、沉积快、性能优良等特点,广泛应用于机械零件表面修复与强化。本文介绍了电刷镀的原理、特点、常用电刷镀溶液配方及电刷镀工艺和规范参数,展望了电刷镀技术的发展趋势。

关键词 电刷镀 原理 应用 发展方向

目录

摘要 ........................................................................................................................................... 1

第1章 绪论 ............................................................................................................................. 3

1.1 引言 ............................................................................................................................ 3

1.2 电刷镀的产生、工艺特点和应用范围 .................................................................... 3

1.3 电刷镀在工程机械行业的应用 ................................................................................ 4

第2章 传感器的原理及特点 ............................................................................................... 5

2.1本章小结 ..................................................................................................................... 5

2.2电刷镀的基本原理 ..................................................................................................... 5

2.2.1 设备特点 ................................................................................................................. 5

2.3电刷镀的特点 ............................................................................................................. 5

2.3.1 设备特点 ................................................................................................................. 6

2.3.2 镀液特点 ................................................................................................................. 6

2.3.2 工艺特点 ................................................................................................................. 6

2.4电刷镀工艺 ................................................................................................................. 6

2.4.1 电净处理 ................................................................................................................. 6

2.4.2 活化处理 ................................................................................................................. 6

2.4.3 镀底层 ..................................................................................................................... 7

2.4.4 镀工作层 ................................................................................................................. 7

2.5纳米复合电镀层的沉积机理 ..................................................................................... 7

2.6自动化纳米电刷镀技术 ............................................................................................. 8

第3章 电刷镀技术研究的新进展 ....................................................................................... 9

3.1本章小结 ..................................................................................................................... 9

3.2电刷镀设备方面 ......................................................................................................... 9

3.3电刷镀设备方面 ......................................................................................................... 9

3.4电刷镀工艺方面 ......................................................................................................... 9

第4章 电刷镀技术的应用及发展趋势 ............................................................................. 10

4.1电刷镀技术的应用 ................................................................................................... 10

4.2电刷镀技术的发展趋势 ........................................................................................... 10

参考文献 ................................................................................................................................. 12

第1章 绪论

1.1 引言

表面维修技术是近年来迅速发展起来的一种新的维修技术,是表面工程技术的一个重要组成部分。它的种类很多,如热喷涂、电刷镀、表面强化和表面膜层技术等。这些技术赋予了零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳和防辐射等功能,主要用于修复设备零件表面的磨损、拉伤、划痕、裂纹和烧蚀等损伤。 电刷镀技术是表面维修技术中的一种,它是国家“六五计划”到“九五计划”的重点推广项目。该技术在我国的推广应用已涉及到航天、航空、铁路、交通、冶金、煤炭、水力、电力、石油、化工和国防等各个领域。应用电刷镀技术已解决了许多国家重点工程、重要设备、工程机械和精密机械设备的维修问题,取得了显著的效益。

但是,目前电刷镀的推广应用仍有很大潜力,很多企业不了解或者不会正确应用该项技术,今后要在电刷镀的开发应用与深入研究两个方面继续努力。

1.2 电刷镀的产生、工艺特点和应用范围

电刷镀技术最初是由电镀工人修复电镀层缺陷时,利用摩擦生电原理,将吸有电镀液的棉织品与修复处摩擦,使金属离子得以沉积的一种工艺。随着对这种工艺认识的深入,人们开始致力于该工艺的研究,使得电刷镀技术日益成熟。那么,电刷镀实质上究竟是什么技术呢?

按照国际标准化组织(ISO) 1981年的ISO /TC一170标准2080-81中第159条规定,电刷镀的定义为: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。

该技术的工艺特点可概括为以下几点:

(1)设备简单,不需要镀槽,便于携带,适用于野外及现场修复,尤其对于大型精密设备的活塞杆修复更具有实用价值。

(2)工艺简单,操作灵活,不镀的部位不需用很多材料保护。

(3)操作过程中,阴极与阳极之间有相对运动,故允许使用较高的电流密度,一般为300一400 A/dmz,最大可达500一600 A/dm2,它比槽镀的电流密度大几倍到几十倍。

(4)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)。

(5)镀液种类多,应用范围广。目前已有200多种不同用途的镀液,适用于各种工况不同的需要。可以在金属上镀,也可以在非金属材料上镀。

(6)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。

(7)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。

(8)修复周期短、费用低和经济效益高。

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、耐高温性和防腐性,改善零件表面的钎焊性,减少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。

1.3 电刷镀在工程机械行业的应用

“七五”到“八五”以来,电刷镀技术得到全面推广和发展,应用范围不断扩大。据统计,我国各行各业应用电刷镀技术已创造了30多亿元的效益。

电刷镀技术常用于修复工程机械的零件有:活塞杆、液压缸的划伤;发动机曲轴、缸套、箱体、轴承座、传动轴、轴套和销轴等磨损表面。当恢复尺寸时,理想的镀层厚度为0. 2 mm,最大厚度一般为0. 5 mm,箱体、轴瓦等静配合面可达2 mm。对于进口的工程机械设备,由于零配件的价格昂贵、采购周期长,如采用电刷镀修复能使其维修成本降低、周期缩短,且维修后的表面性能可以超过原件的性能,经济效益非常显著。

值得特别注意的是,电刷镀技术在修复重载工程机械方面也越来越发挥着重要作用,我们曾利用该技术修复坦克等重载履带车辆的磨损零件,经过一个大修期使用后,发现修复件的使用寿命为新品的1一1. 2倍,军事效益显著。

篇二:电刷镀新技术

电刷镀技术概述

(沈阳理工大学 环境与化学工程学院马亚飞)

摘要:本文简要介绍了电刷镀技术的工艺特点、工艺过程、刷镀溶液及应用范围。

关键词:电刷镀刷镀溶液工艺过程预处理应用 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,具有设备轻便、工艺灵活、镀覆速度快、镀层种类多等优点,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。电刷镀是由槽电镀技术发展而来,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,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,镀液中的金属离子在工件表面与阳极接触的各点上发生放电结晶。随着时间延长,镀层厚度增加。

1.电刷镀的主要特点

电刷镀与槽镀相比,有以下特点:

1.电镀方式简化

电刷镀是采用擦拭的方式完成电镀操作的,不用镀槽,因而扩大了电镀在机械零件修理上的应用范围。其优点是:

(1)不需镀积的零件表面不必用大量绝缘材料保护。

(2)被镀零件尺寸可以不受限制。

(3)修复零件时,凡是镀笔触及之处,均可镀上,特别适用于修复盲孔、深孔、键槽等难修部位。

(4)复杂部件只要局部分解即可方便地修理,减少了拆装工时,提高了效率

(5)有利于控制镀层厚度。电刷镀操作者只要控制好电压,掌握好相对运动速度,就可获得均匀的镀层,而且可用不均匀电镀的方法矫正零件表面的锥度和不圆度,镀层尺寸能严格控制在公差范围内,电刷镀一般不需要机械加工。

2.多种自耗镀液

电刷镀时,工件待镀表面沉积的金属离子主要依靠镀液提供。这种自耗镀液的优点是:平时不需要进行化验调整;镀液品种多,且不需要更多专用设备;电刷镀镀液的应用范围广。

3.工艺特点

(1)采用电化学除油与电比学活化进行表面预处理,具有高效、优质和快速的特点。

(2)阳极镀笔与阴极工件有相对运动。允许使用比槽镀大几倍到几十倍的电流密度(电刷镀电流密度可达500A/dm2 ,一般也在300~400A/dm2 之间),可以获得均匀、致密和结合良好的镀层,镀积速度比槽镀快5~5O倍。

4. 电刷镀设备简单

电刷镀所用设备主要是电源和镀笔,与槽镀相比,结构简单,应用范围广。特别适用于野外维修机械零件,对于不解体修理和局部修理也很有实际意义。

2.电刷镀溶液

电刷镀溶液是决定镀层质量的关键,根据在刷镀技术中所起的作用,电刷镀溶液分为三大类:预处理溶液、金属电镀溶液、退镀液。

1.预处理溶液

预处理溶液用于金属工件电刷镀前的表面处理,有电化学除油溶液和活化液两种

(1)电化学除油溶液(电净液):这种溶液是一种强碱性水溶液,其作用是利用电化学原理清洗工件表面的油污。其工作参数为:PH值约为1l,工作电压4~6V,工件与镀笔的相对运动速度为6~16m/min。清洗油污的原理是:通人电流后,被镀工件表面产生电化学作用,工件与镀笔始终处于相对运动状态,从而去掉油污和氧化物。

(2)活化液:是用在工件刷镀前去除待镀表面氧化物(氧化膜)与疲劳层、活化基体金属表面的一种预处理溶液。其主要作用是通过电化学作用,将金属工件待镀表面的氧化物、疲劳层、碳黑、金属毛刺等除掉,以便显露出新鲜的金属表面,为电结晶提供良好的基础。

2.金属电镀溶液

金属电镀溶液是决定镀层性能和质量的重要溶液,电刷镀技术的优越性往往由这类镀液来体现。

(1)金属电镀溶液的主要特性

a、金属离子浓度较高,电刷镀时可以采用较大电流密度,获得较快沉积速度。

b、镀液的使用温度范围比较宽,刷镀过程中,虽然温度变化范围较大,镀液沉积速度及镀层质量不受影响。

c、对于电流密度的变化不敏感。

d、镀液的性质比较稳定。

e、镀液的深镀能力与均镀能力较好。

(2)金属电镀溶液的性质和用途

a、镍镀液:

常用的镍镀液有特殊镍镀液、快速镍镀液、致密镍镀液、酸性镍镀液等。 特殊镍镀液:是一种酸性镍镀液,镀液中金属镍离子的含量较高,镀液的沉积速度较快,常用于钢、不锈钢、铬、镍、高溶点金属等基体金属表面的起镀镀层。镀层厚度一般为1—3μm,镀层与基材间的结合强度高。

快速镍镀液:是一种偏碱性镍镀液,专用来修复工件尺寸。其主要特点是沉积速度快、性质稳定、镀层硬度较高、耐磨性好,是目前机械零件维修中应用较多的镀液之一 。快速镍镀液主要用做尺寸镀层、工作镀层和复合镀层,也可用于铸铁工件的起镀镀层。在钢基体上刷镀时,为了提高镀层与基体金属的结合强度,可以先选用特殊镍镀液刷镀起镀层(底层)。

致密快速镍镀液:是用做工件恢复尺寸的一种沉积速度快、能形成厚镀层的偏碱性镍镀液。镀液的主要特点是沉积速度高、镀液性质稳定、镀层结晶细密、应力小、硬度高、耐磨性好、抗腐蚀性能强,可以刷镀较厚的镀层。如果工件的修复尺寸在1mm以内,则可以用致密快速镍镀液直接刷镀,而不需要镀复合镀层。

酸性镍镀液:为工件恢复尺寸用。由于沉积速度快,所以能形成厚镀层,镀层结晶细密、硬度高、耐磨性能好、镀层应力小,可以刷镀尺寸镀层和复合镀层,可以在钢基体上直接刷镀。

b、铜镀液

是电刷镀技术中广泛应用的一种镀液,其主要品种有:碱铜镀液、高堆积碱铜镀液、致密铜镀液等。

碱铜镀液:用来为工件恢复尺寸。这种镀液沉积速度快、镀层结晶细密、孔隙率小、导电性好。适用于铝、锌或铸铁等难镀金属工件上刷镀起镀层(底层),其镀层金属与基体金属有良好的结合强度。维修机械零件时,用于刷镀过渡层或旨在改善材料表面理化性能的镀层。碱铜镀液一般在一21℃左右凝固,加热到室温后性能不变。镀液的起镀温度为20~C左右较好。由于镀层的安全厚度较小,所以这种镀液仅用于0.01~0.05mm的薄镀层。

高堆积碱铜镀液:这种镀液沉积速度快,能获得较厚的镀层,镀层应力小、不腐蚀基体材料,对钢不起浸蚀作用。主要用途是:镀尺寸镀层;和致密快速镍镀液等配合,可刷镀复合镀层;在镀镉和锡的零件上充填凹坑;修补印刷线路板和电器零件等。

高速酸铜镀液:这种镀液性质稳定,沉积速度快、镀层结晶细密、光亮平整、应力小,可以刷镀较厚的铜镀层,主要用来为机械零件恢复尺寸半光亮铜镀液:这是一种用来刷镀装饰性镀层的酸性铜镀液。主要优点是具有良好的均镀能力和深镀能力,性质比较稳定,镀层呈金黄色,具有良好的金属光泽,结晶细密、抗腐蚀性好。这种镀液多用于钢、铝等金属材料的工件上刷镀装饰镀层。

致密碱铜镀液:多用于为机械零件刷镀尺寸镀层和复合镀层。

c、铟镀液

是一种碱性镀液,溶液性质比较稳定,适用工作电压为8~12V,相对运动速度为6~16m/min。镀层结晶细密、呈银白色,是一种较软的金属镀层。铟镀层有自润滑性和良好的减磨性、抗腐蚀性,是一种良好的密封材料和轴承表面材料,广泛用于修复轴瓦。

d、金镀液

是一种碱性溶液,性质比较稳定,金离子浓度约lOOg/L.适用电压为3一IOV,相对运动速度为4—12m/min 镀层结晶细密、应力小、孔隙率低、镀层硬度高、耐磨性好,主要用于刷镀装饰性镀层,也可作为活动的电接触点或要求频繁插接的滑动触头“润滑剂”(如转换开关和某些印刷电路板的触点)。

e、银镀液

是一种碱性溶液,溶液性质稳定。金属离子浓度较高,为200g/L,适用工作电压为8~24V,相对运动速度为6—1 8m/min。镀液沉积速度较快,镀层结晶细密,具有良好的导电性、导热性、易钎焊、易抛光,有较强的反光能力,主要用于在导电器件上刷镀导电镀层。

3、退镀液

退镀液主要作用是退除被镀工件表面在刷镀时出现的不符合要求部分或全部镀层;退除需要重新刷镀的磨损工件表面的旧镀层。退镀液有选择性,不同基体材料上的不同金属镀层应该采用不同的退镀液。退镀液的主要特点是:选择性好,对碳钢基体不产生过度腐蚀,安全可靠,速度快,效率高,容易维护和使用。

3.电刷镀工艺

1、镀前预处理

镀前预处理根据方法和原理的不同可分为机械处理和化学处理两类,其目的是除油、除锈、去除金属表面疲劳层、活化金属表面。

(1)机械处理:其目的是去除工件表面的锈蚀和加工痕迹,提高工件待镀表面光洁度,机械处理包括磨光、抛光、滚光、刷光等。电刷镀过程中常用的机械处理是磨光和抛光。

(2)化学(电化学)处理:包括除油、活化、除锈等。

除油 电刷镀前的除袖方法有三种:擦拭除油一用于油荷较多的工件除去大量油污;有机溶剂除袖一采用丙酮、酒精、汽油等有机溶剂清洗工件表面除去油污;电化学除油一用电化学原理清除工件表面的油污。电化学除油是一种高效除油方法,具有除油速度快、效果好的特点,电化学除油有阳极除油、阴极除油和联合除油三种方法,采用专用的除油液。

活化 其原理是利用化学或电化学方法除去工件表面的氧化物和疲劳层,使工件表面处于活化状态。活化可分为化学活化和电化学活化,电刷镀中主要用电化学活化,电化学活化又叫电解活化,它是利用电解的方法,通过活化液通电来实现活化的。活化液多属于酸性溶液,不同材料工件表面的活化处理应该采用不同的活化液。采用电化学活化的主要优点是可以充分利用电刷镀设备和选用较大的电流强度,从而可提高活化速度和效果,缩短活化时间。

2、电刷镀工艺过程

电刷镀的目的是在经过预处理的工件待镀表面上获得所需要的工作镀层。根据工件的要求,工艺过程一般包括:镀起镀镀层一镀尺寸镀层一镀复合镀层一镀工作镀层一镀保护镀层等。

(1)刷镀起镀镀层。起镀镀层又称底层或过渡镀层,位于基体金属和工作镀层之间,具有一种特殊作用。起镀镀层直接刷镀在经过活化处理后的基体金属上,在该镀层之上才能刷镀尺寸镀层或工作镀层,其主要作用是:改善基体金属的可镀性,提高镀层金属与基体金属的结合强度;提高工作镀层的稳定性。起镀镀层的厚度一般在2~5μm左右。在钢制工件电刷镀时,常用特殊镍镀液刷镀起镀镀层。

(2)刷镀尺寸镀层。尺寸镀层位于起镀镀层之上,用于为工件恢复尺寸。尺寸镀层可以是复合镀层,也可以是单一镀层。

(3)刷镀工作镀层。工作镀层(用于直接承受工作负荷的镀层)刷镀在起镀镀层或尺寸镀层之上。

3、镀后处理

镀后处理是对经过电刷镀后的工件进行促护处理的一种工艺过程,目的是防止工件表面遭受电化学腐蚀。处理方法是清洗和涂油保护。

(1)镀后清洗。先用清洗液(一般属于碱性水溶液)进行不通电冲洗,用它进行冲洗有两个目的:一是中和酸性溶液;二是促使金属表面形成钝化膜,保护金属表面。最后还要用水冲洗掉残留的清洗液或电化学除油液,并用棉纱或干净的棉布擦去工件表面的水膜。

(2)涂油保护。镀后不需再进行修复的成品工件,清洗后先擦干工件表面的水膜,然后凉干或吹干,并立即涂油保护。涂油时,用带机油的干净纱布和棉纱擦拭一下即可。

4.应用范围

刷镀技术是表面工程的重要组成部分,在表面工程中发挥了重要作用。根据近十年来的实践,它的应用范围可归纳为十个方面:1.恢复磨损零件的尺寸精度与几何形状精度;2.填补零件表面的划伤沟槽、压坑;3.补救加工超差产品;4.强化零件表面;5.提高零件表面的导电性;6.提高零件的耐高温性能;7.改善零件表面的钎焊性;8.减小零件表面的摩擦系数;9. 提高零件表面的防腐蚀性能;10.精怖零件表面。

5. 结语

电刷镀技术是适应生产的需要而产生,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强化的重要手段。但是随着生产的发展,提出了更多更高的要求,为了适应新的要求,在电刷镀技术研究方面已经出现很多新的进展,它们一定会成为电刷镀技术研究的热点。研究、开发的电刷镀新技术、新工艺必将在实际生产中得到重要的应用。

参考文献

1、《电刷镀技术研究的最新进展》马亚军,朱张校表面技术 2001年12月第30卷第6期

2、《电刷镀新技术研究与应用》聂成芳,王乃钊,李光提 机械工程材料 1999年6月第23卷第3期

3、《电刷镀新技术及其在包装行业应用前景》 杨全太 中国包装工业2000年11月

4、《电尉镀新技术在设备修理中的应用及其技术可行性和经济效果的分析》株洲电力机车工厂 李松钦

5、《大面积精确刷镀新技术》 湘潭表面技术研究所余忠

6、《电刷镀新技术及其在机械工程中的应用》 任雨松,花国然,罗新华南通大学学报(自然科学版) 2005年6月第4卷第2期

篇三:电刷镀工艺简介

电刷镀简介

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流阴阳极之间。

1.应用

电刷镀技术已在航空航天、机车车辆、船舶舰艇、石油化工、纺织印染、工程机械、电子电力、文物修复、工艺品装饰、局部镀金、渡银等方面获得大量应用。概括讲有以下方面:

(1)轴颈磨损的修复。

(2)孔类零件的修理。

(3)滚动轴承的修理。

1、 电刷镀工艺能快速修复机械零部件的加工超差、磨损、凹坑及划伤,恢复磨损和超差零件的尺寸,满足公差要求;

2、 在碳钢、不锈钢、铸铁(钢)、铜(合金)、铝(合金)等各类金属材料上均有良好结合力,镀层硬度高、耐磨性好、修复厚度能达到1.0mm以上,可满足各种修复的性能要求。新品刷镀保护层。用于提高零件的耐磨性、表面防腐性和抗高温氧化性;

3、 模具的修理和防护。如表面刷镀镜面镀层,满足防腐及表面光泽度的要求,提高模具使用性能和寿命;

4、 大型和精密零件,如曲轴、油缸、柱塞、机体、导杆等局部磨损、擦伤、凹坑、腐蚀点等的修复;

5、 改善零件表面的冶金性能。如改善材料的钎焊性,零件局部防渗碳、防渗氮等;

6、 改善轴承和配合面的过盈及配合性能。如增加过盈量、增加配合面的耐磨性及防腐性;

7、 印刷电路板的维修和保护。如插脚镀金,银等;

8、 电气触点、接头和高压开关的维修和防护;

9、 通常槽度难以完成的作业。如有缺陷的镀件修复、无法入槽的工件、已安装在设备上的工件、只需局部施镀的工件、部分深孔、盲孔等;

10、 在常温下施工,保证基体不产生热变形和金相组织变化,延长零部件的使用寿命。如铸件沙眼、淬火裂纹修补,几乎看不出痕迹;

2.电刷镀设备与溶液

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0~50V。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。

电镀溶液,根据用途不同有表面顶处理溶液、沉积金属溶液、退镀溶液等。

(1)表面顶处理溶液: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。

(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。

3.电刷镀工艺

(1)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、丙酮清洁,然后进行电净处理和活化处理。

(2)打底层(过渡层):为了进一步提高工作镀层与零件金属基体的结合力,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。

(3)镀工作镀层: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,在尺寸镀层间镀夹心镀层(不超过0.05mm),最后再镀上工作镀层。

4.特点

(1)无电镀槽,设备简单,不受零件尺寸的限制;

(2)电镀工艺简化,如:不需要包扎绝缘等;

(3)镀层种类多:均匀、不均匀镀层等;

(4)沉积速度快,是有槽电镀的10~15倍,由此而得名。节约能源与工时。

(5)镀后一般不要加工,镀层厚度可控制。

电刷镀原理

电刷镀是有槽电镀技术的发展, 它仍然依靠电流的作用来获得所需的金属镀层。因此, 许多普通电镀的电化学原理和定律都适用于电刷镀。

刷镀使用专门研制系列刷镀溶液、 各种形式的镀笔和阳极, 以专用的直流为能源。在电刷镀过程中, 镀笔接电源的正极, 作为电刷镀时的阳极; 表面处理好的被镀工件接电源负极, 作为刷镀时的阴极。镀笔前端通常采用高纯细石墨块做阳极材料, 石墨块外面包裹棉花和耐磨的涤面套, 以储存镀液, 并防止与工件直接接触产生电弧, 同时延长镀笔的连续工作时间。镀笔与工件以一定的速度做相对运动, 调整电源的输出电压至一定工作电压后, 镀液中的金属离子在工件表面与阳极接触的各点上发生放电结晶。随着时间延长, 镀层厚度增加。因此, 电刷过程中发生的电结晶是由下列步骤组成的:

1、被镀金属离子或他们的络离子向阴极表面或附近的迁移。

2、金属离子或其络离子在阴极表面或附近液层中发生络离子配位体变化或配位数降低。

3、金属离子在阴极上放电, 变为中性质点 (分子或原子) 。

4、原子在晶格中分配排列, 即晶核的生成长大。

金属离子在阴极表面放电变为中性质点后, 并不直接进入晶格, 而是沿着晶体表面进行着不规则的热运动。在运动过程中可能遇到许多相同的质点, 这些质点便聚集形成晶核沉积在阴极表面。当质点聚集尺寸小于某一临界值时, 将是不稳定的, 会自动分解恢复原来的状态; 当质点聚集尺寸大于某一临界值时, 则晶核就可继续长大成为晶粒。随着刷镀过程的持续进行, 新的晶核不断产生并长大成为晶粒, 各晶粒相互连接长成一片, 便形成了镀层。晶粒的长大则是通过金属离子在晶体的顶角和棱角处放电、 进入晶格来进行的。

由上述电刷镀基本原理知:

1、电刷镀需要直流电源, 并在一定的电压下才能获得所需要的金属镀层。

2、它需要电镀液, 而且电镀液不是放在电镀槽中, 而且是浸满包裹石墨阳极的棉花、涤棉布中。由于使用不溶性阳极, 金属离子是以更新镀液来得到补充。

3、由于电流密度远大于有槽电镀的电流密度, 工件和阳极之间需要不间断的相对运动。

二、 电刷镀技术特点

电刷镀是由电镀发展出来的一种表面技术。与有槽电镀相比较, 电刷镀具有一系列传统电镀不具备的优点, 主要表现在以下三个方面:

(一) 工艺特点

1、电刷镀时, 阳极镀笔与阴极工件始终保持相对运动。

2、允许使用比槽镀大几倍到几十倍的电流密度 (刷镀电流密度可达 500A/dm2) , 镀积/速度比槽镀快5-50 倍。且仍可获得均匀、 致密和结合良好的镀层。镀层厚度可控制。

3、镀层的形成是一个断续结晶过程, 镀液中的金属离子只是在镀笔与工件接触的那些部位放电、 还原结晶。镀笔的移动限制了晶粒的长大和排列, 因而镀层中存在大量的超细晶粒和高密度位错, 这是镀层强化的重要原因。


电刷镀实验原理
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