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。