潤錦科普：電刷鍍技術的原理、特點及應用
新聞來源：本站發布日期：2015-11-30發布人：admin
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潤錦科普：
電刷鍍是用電解方法在工件表面獲取鍍層的過程。其中的在于強化、提高工件表面性能，取得工件的裝飾性外觀、耐腐蝕、抗磨損和特殊光、電、磁、熱性能;也可以改變工件尺寸，改善機械配合，修復因超差或因磨損而報廢的工件等，因而在工業上有廣泛的應用
電刷鍍技術(簡稱刷鍍技術)是電鍍技術中的一個重要分支，除了有上述的共同作用外，它更偏重于工件的修復應用和中小批量工件的功能性表面強化。因此在實踐上更要求現場或在線施鍍，在保證鍍層品質的基礎上，更強調鍍層的快速高效沉積。刷鍍的基本過程是用裹有包套浸漬特種鍍液的鍍筆(陽極)貼合在工件(陰極)的被鍍部位并做相對運動形成鍍層，刷鍍電源串接于兩級之間。為了穩定地向工件表面液層提供足夠的被鍍金屬離子，高濃度的刷鍍液直接泵送或自然回流陰陽極之間。
二、 電刷鍍技術的服務內容
(1)磨損零部件的修復強化?各種機械不同材料的軸類?箱體?端蓋及其它零部件磨損后均可采用電刷鍍的方法修復,修復硬度范圍HRC20-60,可滿足各種工況的要求,大幅度提高其使用壽命?
(2)發動機曲軸磨損超差的修復?采用電刷鍍的方法可以恢復磨損超差曲軸的原有尺寸,大大延長曲軸的使用壽命?
(3)加工超差復原?貴重機械零部件加工超差,可以方便地使用電刷鍍的方法校正其幾何形狀和尺寸精度?
(4)大型機械零部件的不解體修復?對于大型的?精度高的?結構復雜的機械零部件,可在現場進行不解體的局部修理,省去了拆卸?吊裝?運輸等環節,效率高,經濟省時?
(5)強化新產品新工件表面?可應用于新產品新工件的生產工藝中,對其進行強化處理使之具有特定機械性能和物化性能?
(6)制備工件?設備?金屬結構件的表面防護層?在工件?設備或鋼鐵結構件的表面涂鍍防護層,使其表面具有高效耐腐蝕?抗氧化?耐高溫等特殊性能,是一般涂料涂裝防護所不能比擬的?
用電刷鍍修復印刷電路?電工器件的觸頭?電子元件的管腳管座等?
三、電刷鍍技術的新發展
隨著對電刷鍍技術的不斷研究及推廣應用，刷鍍技術得到了進一步發展，不僅應用于破損零部件的修復中，和其它表面工程技術一樣，得到了長足的發展。目前在材料工程、制造工程中都有應用，其工藝也將更加完善、成熟。
1、 電刷鍍復合鍍層的研究
復合鍍層是鍍層研究及應用中的重要發展方向。復合鍍層按其結構可分為層狀鍍層和彌散鍍層。層狀鍍層是兩種或多種金屬元素依次沉積而形
成的多層鍍層。按使用性能設計合理的多層結構，可有效地提高涂層與基體之間的結合強度，改善涂層內應力的分布及裂紋的擴展方向，獲得一些特殊和優異的性能。通過鍍層結構設計和工藝調整，還可以針對零部件的結構特點及工作條件制備出性能各異的鍍層，以滿足不同使用要求(如減磨、耐磨、耐腐蝕、耐高溫等)。彌散鍍層是指在常規鍍液中加入一些高性能的固體微粒，使這些微粒均勻地懸浮在鍍液中，并在電刷鍍時與金屬離子共沉積，以獲得性能優良的復合鍍層。研究表明，在刷鍍液中加入微米級第二相的彌散顆粒(如SiC、A1 0，、SiO 、ZrO 、金剛石等 -41)，對共沉積后形成的復合鍍層起到一定的彌散強化作用。但當采用的彌散顆粒粒徑較大時，難以保證鍍層組織的均勻性及性能穩定性，在工業上的應用受到一定限制，尚有待對鍍層組織及結構作進一步的改善。
2、電刷鍍技術在納米表面工程中的新進展
(1)復合材料相關的研究表明，采用微米級第二相的顆粒彌散強化，其增韌效果并不十分顯著。采用納米顆粒復合時，則會得到顯著的增韌補強效果。1988年，Izaki等用納米碳化硅增強Si3N4陶瓷，使SiC/Si3N,陶瓷的力學性能較單相si3N4陶瓷有了顯著改變。日本的新源皓一等 在微米級A1 O，中加入5 tool%的SiC納米粉末合成了高強度納米復相陶瓷以來，納米復合陶瓷由于具有比微米復相陶瓷更加優越的性能，尤其是強度和高溫性能，已成為近年來陶瓷材料領域內的研究熱點之一，具有發展成為一種新型結構材料的良好前景。同樣，對復合鍍層用材料而言，以納米一納米、納米一微米為第二彌散相或多彌散相的復合鍍層有可能使機械性能得到較大幅度的改善。
(2)納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能，為鍍層材料的組成和性能提高提供了有利的條件，并使得材料的功能化具有極大的可能。將納米粉體與電刷鍍技術相結合，制備納米或含有納米粉體的表面復合鍍層，可使基體表面的機械、物理和化學性能得到提高，達到材料表面改性與功能化的目的。與傳統鍍層相比，納米鍍層應具有高強度、高韌性、更好的耐腐蝕性能、更優越的抗磨性能和抗熱疲勞性能。特別是納米材料的特性為制備在嚴酷條件或特殊環境下(如超高溫/低溫、超高壓、真空、腐蝕環境、輻射、聲吸收、信號屏蔽和承受點載荷等)服役的納米結構鍍層和功能性納米鍍層開辟了新領域。納米材料的鍍層制備，不僅可以發揮納米結構材料的性能優勢，還可最大限度地降低
因以納米結構材料作為基材使用帶來的高成本。
(3)馬亞軍，徐龍堂等應用電刷鍍技術制備了含有Ni包納米粉的鎳基復合鍍層。采用鎳包裹納米顆粒解決了粉粒在鍍層中共沉積時的均勻分布難
題。對復合鍍層的表面形貌、組織特征、顯微硬度等進行了測試，并提出了鎳包納米A1：0，粉、鎳包納米SiC粉與鎳共沉積的機理。張玉峰等提出了納米Ni—Z10 復鍍層刷鍍工藝，試驗表明，鍍層中的ZrO粒子復合量隨鍍液中ZrO 含量的增大而增大，時效熱處理能明顯提高鍍層的硬度，經400 oC時效熱處理后，硬度達最大，納米Ni—ZrO 復合鍍層的高溫耐磨性是基材(40Cr鋼)的5～7倍。這是由于復合刷鍍層中納米ZrO 的存在抑制了晶粒的長大，從而提高了鍍層的硬度和耐磨性。復合刷鍍納米Ni—z 鍍
層具有優良的高溫耐磨性，可用于高溫下磨損后設備的修復處理(如處于6OO oC以上高溫工作環境中的高速柴油機的缸體、發動機軸承襯墊和汽車燃氣渦輪發動機主軸等修復)。張偉等“川用含納米金剛石粉的鎳鍍液電刷鍍復合鍍層，系統試驗研究了復合鍍層中納米金剛石對鍍層顯微結構、力學性能及耐磨性能的影響。結果表明，納米金剛石的彌散強化作用，可有效改善鍍層的生長、減小內應力，提高鍍層的顯微硬度。含納米金剛石粉的復合鍍層在室溫、高負荷下具有優良的抗疲勞和抗磨損性能，其耐磨性是純鎳鍍層的4倍。
3、 電刷鍍復合工藝的進展
電刷鍍技術與其它表面工程技術(特別是高能束流加工技術，如激光束、離子束等)的復合，是電刷鍍復合工藝的重要發展方向。可分為以電刷鍍為前道工序的復合(電刷鍍+其它表面工程技術)及以電刷鍍為后道工序(其它表面工程技術+電刷鍍)的復合。其中，以電刷鍍為前道工序時，后道工序的主要作用體現在對鍍層的再處理上，此時可對已獲得的刷鍍層起到強化、增加界面結合強度、輔以鍍層特殊性能等，也可以在已獲得的鍍層基礎上，制備新材料層。如電刷鍍與激光微精處理技術復合時，利用激光在一些重要摩擦副鍍層表面，打出有規則的微凹體，可起到強化鍍層，改善儲油能力，提高摩擦副耐磨性能的作用;電刷鍍與激光重熔、激光強化技術的復合時，經激光重熔或強化處理后的金屬鍍層或合金鍍層，其刷鍍層的結合強度、材料的表面性能均得以提高。電刷鍍與離子注入技術復合，在鎳鍍層、鎳鎢鍍層、銅鍍層上注入氮離子，使鍍層得到強化，可進一步提高電刷鍍鍍層的耐磨性等。電刷鍍與釬焊技術復合時，在一些難釬焊材料上鍍銅、錫、銀等過渡性鍍層，再行釬焊，可解決基體材料與釬焊材料間的性能差異，增強界面結合力。用于修復機床鑄鐵導軌劃傷的“夾釬鍍”即為典型的應用實例。
在以電刷鍍作為后道工序的復合時，若此時電刷鍍作為最終加工工序，刷鍍后的表面質量及刷鍍層的誤差決定了零件的最終質量;若刷鍍之后還要補充加工，此時應留有加工的余量。如電刷鍍技術與熱噴涂技術復合時，用熱噴涂層迅速恢復尺寸，然后在涂層上進行電刷鍍，堵塞噴涂層孑L隙以降低表面粗糙度和獲得需要的涂層性能。電刷鍍與粘涂技術復合時，對于一些大型零件上的深度劃傷、溝槽和壓坑，在不便于堆焊、釬焊和熱噴涂的部位，可先用粘涂導電膠填補溝槽，待膠固化后再在膠上電刷鍍金屬鍍層。
應該說能與電刷鍍復合的表面工程技術很多，應該根據實際應用選擇必要的復合技術，以達到最佳的協同效應，實現低成本、高性能表面工作層制備的要求。
四、電刷鍍的應用
1、 電刷鍍的應用范圍
電刷鍍技術已在航空航天、機車車輛、船舶艦艇、石油化工、紡織印染、工程機械、電子電力、文物修復、工藝品裝飾、局部鍍金、渡銀等方面獲得大量應用。概括講有以下方面：軸頸磨損的修復。孔類零件的修理。滾動軸承的修理。
(1)電刷鍍工藝能快速修復機械零部件的加工超差、磨損、凹坑及劃傷，恢復磨損和超差零件的尺寸，滿足公差要求;
(2)在碳鋼、不銹鋼、鑄鐵(鋼)、銅(合金)、鋁(合金)等各類金屬材料上均有良好結合力，鍍層硬度高、耐磨性好、修復厚度能達到1.0mm以上，可滿足各種修復的性能要求。新品刷鍍保護層。用于提高零件的耐磨性、表面防腐性和抗高溫氧化性;
(3)模具的修理和防護。如表面刷鍍鏡面鍍層，滿足防腐及表面光澤度的要求，提高模具使用性能和壽命;
(4) 大型和精密零件，如曲軸、油缸、柱塞、機體、導桿等局部磨損、擦傷、凹坑、腐蝕點等的修復;
(5)改善零件表面的冶金性能。如改善材料的釬焊性，零件局部防滲碳、防滲氮等;
(6)改善軸承和配合面的過盈及配合性能。如增加過盈量、增加配合面的耐磨性及防腐性;
(7) 印刷電路板的維修和保護。如插腳鍍金，銀等;
(8) 電氣觸點、接頭和高壓開關的維修和防護;
(9) 通常槽度難以完成的作業。如有缺陷的鍍件修復、
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