电刷镀技术

电度是指利用电解的方法从一定的电解质溶液（水溶液、非水溶液）中，在经过处理的基体金属表面沉积层叫电沉积各种所需性能或尺寸的连续、均匀而附着沉积的一种电化学过程的总称。电镀所获得的沉积层叫电沉积层或电镀层。获得电镀层的技术属于表面工程技术中的覆盖层技术，属于原子沉积技术，是覆盖层技术领域较为古老而成熟且应用面较广泛的一种技术。电镀广泛用于各种金属和非金属的防护，以及赋予这些金属和非金属的各种所需要的特殊性能或功能。高级装饰防护和各种功能性电镀或两者兼具的电镀是电镀技术发展的重要趋势。

第4章电刷镀技术

4.1概述

4.1.1电刷镀技术的基本原理

电刷镀是应用电化学沉积的原理，在导电零件需要制备镀层的表面上，快速沉积金属镀层的表面技术，它是表面工程技术重要的组成部分。

电刷镀原理如图4-1所示。电刷镀时，直流电源的负载通过电缆线与工件联接；正极通过电缆线与镀具（导电柄和阳极的组合体）联接。镀具前端的经包裹的与刷镀表面仿形的阳极与工件表面轻轻接

触，含有欲镀金属离子的电刷镀专用镀液不断地供送到阳极和工件刷镀表面之间，在电场作用下，镀液中的金属离子定向迁移到工件表面，在工件表面获得电子还原成金属原子

M n+n e→M↓

还原的金属原子在工件表面上形成镀层。

电刷镀是电镀技术的一种特殊形式，又被称为“涂镀”、“无槽电镀”、“选择性电镀”、“擦镀”等。电刷镀时被刷镀工件不需进入镀槽，包裹好的阳极必须与工件刷镀表面接触以便形成局部的“镀槽”。阳极的面积通常都小于刷镀表面，为此阳极和工件刷镀表面必须作相对运动才能在欲刷镀的整个表面上沉积镀层。电刷镀通常采用不溶性阳极，避免产生阳极钝化现象，同时电刷镀专用镀液里的金属离子含量高，所以电刷镀时的电流密度很大。

阳极（通过包套）与工件刷镀表面接触、相对运动、使用很大的电流密度（一般为槽镀的5～10倍）是电刷镀技术必须具备的三个基本条件。这三个基本条件决定了电刷镀电源、电刷镀溶液、电刷镀工艺和电刷镀应用的一系列特点。

4.1.2电刷镀技术的特点

（1）电刷镀层具有良好的力学性能和物理-化学性能电刷镀层与金属基本的结合强度高。例如，常用的镍镀层与碳钢的结合强度≥70MPa，在钛、铝、铬及高合金钢等难镀材料和石墨等非金属材料上也都具有很高的结合强度。

电刷镀技术中有一百多种镀液可供选用，可满足耐磨、耐蚀、减

摩、抗氧化、防辐射、导电、导磁、防渗碳防渗氮、改善钎焊性以及其他特定功能的需求。

（2）镀层厚度可精确控制利电刷镀专用电源上的镀层厚度控制系统，镀层厚度控制精度可达%

。

10

（3）温升低电刷镀作业中，工件的温度≤70℃，不会引起工件的变形、表面金相组织的变化和产生残留应力等。

（4）工艺灵活、适应范围广

1）电刷镀技术可以在各种金属和能导电的非金属材料表面进行刷镀制备镀层。

2）镀层种类几乎包括了元素周期表中可以用电化学方法沉积的所有元素，可以制备单金属镀层、合金镀层、非晶态镀层、复合镀层、组合镀层等性能各异的镀层。

3）改变阳极的形态，可以在外圆、内孔、平面、曲面各种表面上镀层。

4）可以在各种尺寸的表面上刷镀，小至几毫米，大至几米的工件都有成功的电刷镀实践。

5）可以实现不解体刷镀和现场刷镀作业。

（5）生产效率高电刷镀的沉积速度一般是槽镀的5～20倍，而且辅助时间少，生产周期短，具有较高的生产率。

（6）对环境污染小

1)电刷镀溶液中不含剧毒物质（如氰化物），一般pH值为4～10。

2）电刷镀溶液可以回收循环使用，废液的排放量少。

3)溶液性能稳定，运输、存放无特殊要求。

（7）劳动强度大 适合于单件或小批量生产。

4.1.3 电刷镀技术的发展趋势

电刷镀技术在我国开发、推广应用已经有20多年了。首先在维修部门得到推广和应用，节约了大量的能源、降低材料消耗、减少环境污染，并可以大幅度地提高零部件的使用性能和寿命，是当代“绿色再造工程”的重要组成部分。

在推广应用实践中，电刷镀技术本身得到了不断的完善和进步，取得了一批具有自主知识产权的科研成果，其中相当一部分在国内外处于领先地位。电刷镀技术的进步和发展趋势主要体现在;

1.电刷镀溶液的进步

电刷镀溶液的体系将得到不断完善，品种规格向能更加满足实际应用工况发展，典型的有;

(1) 刷镀大厚度的溶液 目前电刷镀镍度层的厚度可以突破毫米级，如TDY112溶液，并将有更多的溶液可以实现这一目标。

(2) 镜面溶液 在粗糙度为m R a μ3.6的表面上，刷镀m μ5厚的镀层，即可获得低粗糙度、低孔隙率的镜面镀层。

(3) 复合镀层 不仅可以获得常规的如32O Al 等微粒的复合镀层，而且

可以获得所需性能的纳米级微粒的复合镀层。

(4) 非晶态镀层 可以获得不同磷含量的非晶态或晶态合金镀层。

(5) 固体制剂 部分电刷镀溶液以固体制剂形式的商品化供应。

2.电刷镀设备的进步和发展趋势

电刷镀设备的进步与发展趋势是向大容量、小型化、多功能和操作更方便方面发展。

（1)大容量容量5-500A，甚至更大。

（2)小型化电刷镀电源的体积小型、重量轻型，主要从主电路的进步来实现，主电路型式将有:调压--变压式、晶闸管式、逆变式、晶体管式等。

（3)多功能随着电刷镀技术与其他表面工程技术复合应用，电刷镀电源的开展，电刷电源开始向多功能化发展，例电刷镀—电弧喷涂电源、电刷镀—工模具修补机电源等。

3、电刷镀工艺的进步和发展趋势

电刷镀工艺在成功地解决常用材料、难镀材料和特殊表面的电刷镀工艺的基础上，创新与其他表面工艺技术复合、交叉，又衍生出许多源于电刷镀技术而又不同于电刷镀技术的新工艺方法，如：（1）流镀流镀的工艺形式是:阳极表面不进行包裹，阳极与刷镀表面不接触，保持0.5—5mm左右的间隙，镀液充分地供送到

阳极和刷镀表面，构成电的回路。阳极和工件表面可以相对

运动，也可不作相对运动，如图4-2和图4-3所示。

（2）珩磨镀在刷镀过程中利用阳极和另设的珩磨块在沉积镀层的同时进行机械磨削的一种电刷镀工艺。

（3）使用电刷镀溶液的局部槽镀只要位置和条件许可，可采用电刷镀溶液对零部件的局部进行槽镀。

（4）脉冲静镀是在采用电刷镀溶液进行局部槽镀工艺中引入脉