第九章电镀修复技术

3.设备特点 ⑴电刷镀设备体积小,重量轻,便于携带 移动. ⑵一套设备可完成各种镀液的刷镀工作. ⑶不需要镀槽和挂具,设备数量少,对场 地设施要求低. ⑷镀笔多采用高純石墨作阳极,金属材料 有时也可作阳极.
(三)镀层的形成与强化
1.镀层的形成
.
通电后,作为阴极的被镀零件接收从电源负极流来的电子 使镀液中迁移过来的金属离子在阴极上获得电子后被还 原成金属原子,均匀地覆盖在零件的表面上形成刷镀镀 层. 金属离子在阴极上还原成金属原子,形成镀层的三个步骤: ⑴金属水化离子以扩散,对流,电迁移方式向阴极传递物质. ⑵金属水化离子脱水并在阴极上获得电子形成的金属原子 . ⑶金属原子排列成一定形式的金属晶体. 金属晶粒的数量和尺寸取决于晶核的形成和长大的两个过 程.
(四)电解液浓度
.
影响镀铬电流效率的因素很多,主要是铬 酐质量浓度,硫酸浓度,三价铬含量和它 们之间的浓度比.还有杂质:如铁, 铜,氯离子,硝酸根离子等.
三.镀铬层的种类及规范
镀铬层按其性质可分为硬质镀铬及
多孔性镀铬层两种.
四.镀铬工艺
镀铬工艺一般分为三步:镀铬前的准备, 镀铬及镀后加工. (一)镀前准备 1.磨削. 2除油. 3.装挂具. 4.绝缘 5.刻蚀处理
思考题
P129
1.
3.
4.
7.
电镀修复技术
电镀修复技术是利用电解方法使电解液中 的金属离子在零件表面上还原成金属原子 并沉积在零件表面上形成具有一定结合力 和厚度镀层的一种方法.
优点:
基体金属性质不受影响,原热处理状况不改变, 零件不产生热变型,镀层结合强度高.因为电镀 修复过程是在低温条件下进行的. 缺点: 镀层的机械性能随厚度的增加而变化,镀层沉 积速度慢.
缺点:1.镀铬层的油附性不好,附着力小. 2.镀铬层的机械性能随着镀层的加 厚而变坏,常用厚度为0.1~0.3mm. 3.镀铬过程复杂而要求严格,电流效 率低. 4.对环境污染严重.
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二.镀铬过程和影响因素
⑴镀铬电解液是铬酐( Cr O3 )和硫酸组成的水 溶液,而不是铬盐. ⑵镀铬时的电解过程 H C O 6 H 6e Cr 4 H 2 O 2 r 4 阴极反应
第三节:低温镀铁修复技术
低温镀铁工艺是指在25~50°C,
利用直流起镀的镀铁工艺.
低温镀铁技术上的优点:
⑴镀层与基体金属的结合强度高,高达340 兆帕. ⑵镀层硬度高,一般在HRC45~50. ⑷镀层厚.可使零件的直径加大2mm. ⑸沉积速度快.每小时可使零件直径加大 0.6mm左右. ⑹材料来源充足,价格便宜,成本低. ⑺废气废水的毒性小,对人的健康和环境 影响小.
பைடு நூலகம்
3.镀层的强化机理
由于存在超细晶强化,高密度位错强
化和固溶强化,使电刷镀层比槽镀层 具有更高的硬度和耐磨性. 研究镍层时,镍层的晶粒尺寸只有 0.01~0.07μm左右,这时因刷镀时,采 用了比槽镀大得多的电流密度,提高 了阴极极化作用,使过电位和双电层 的电场强度很高,形成大量
的细晶核.刷镀时,电笔与工件的相对 . 运动使被镀工件表面上电流密度的 作用时断时续,造成晶粒尙未来得及 长大就暂停生长.当镀笔重新运动到 该表面时,才又重新形核及生长,从而 使镀层晶粒细化.对于一些镀层,合金 元素固溶于基体中,使其晶格点阵畸 变,这种固溶强化也对镀层性能提高 起一定的作用.
对称交流活化处理:它是将经过除 油的零件,直接放入渡槽,预热后 通过对称交流电处理. 换极性法表面处理:它是直接在渡 槽内进行阳极刻蚀,不仅可克服 流酸刻蚀的缺点,且可实现渡铁 过程的机械化,大大提高生产率, 提高渡件的质量.
(三)镀铁 . 有不对称交流-直流电渡铁和直流渡铁. (四)镀后处理 镀层厚度镀够后即可取出零件,先用水 冲洗干净,再放入10%的 N a OH 碱溶 液中30min,中和后取出清洗干净,进 行质量检查,合格后即可拆除挂具与 绝缘,再在表面涂机油防锈.
(四)电刷镀工艺
1.工件表面的镀前处理
①机械整修 ②遮蔽 ③填塞 ④电化学处理 2.镀底层
选择底层的原则: . 铸造的工件,一般不选酸性镀液而选用碱性镀液 沉积底层. 易腐蚀的金属工件表面,不选酸性镀液而选弱碱 性镀液作低层. 钢,铁和不锈钢的工件表面易采用特殊镍作低层. 承受机械力较大的工件表面选用特殊镍作低层. 有导电要求的表面选用金或碱铜作低层. 3.镀工作镀层

第二节:电刷镀修复技术 一.电刷镀的基本原理与特点 (一)电刷度的机理
电刷镀时,镀笔接电源的 正极,工件接电源的负极, 镀笔前端包裹在阳极上的 棉花和耐磨包套储存镀液. 浸满镀液的镀笔在通电状况下以一定的速度在经过适当前处理的 工件上作相对运动,与镀笔接触的部位会因镀液中的金属离子在 其表面上的还原而形成镀层.
二.电镀的结晶过程
电结晶过程与一般液态金属凝固结晶过程相似,液体金属 结晶时,先过冷至一定温度,生成晶核,最后生长成晶粒. 电结晶也是先有一个超电压,金属离子被吸引和迁移到 阴极上,金属离子还原成原子,生成细微点,形成结晶核. 随时间增长,晶粒数量增加和长大,形成镀层. 金属结晶的粗细程度取决于结晶核的生成和成长速度.当 晶核生成速度大于晶核的成长速度时,生成的晶核多,结 晶细致,排列紧密,硬度高.反之,晶粒粗大,疏松
第四节: 镀铬修复技术
一.镀铬层的性质
优点:1.硬度很高,电解析出的铬层硬度高达 HB800~1000,且具有较高的耐磨性; 2.具有较高的耐热性,500°C以下不 变色,700°C时硬度才明显下降. 3.在潮湿的大气中很稳定,能长期保持 其光泽;在多数酸,碱,盐中非常稳定. 4.与钢,镍,铜等基体金属具有较高的 结合强度.
2.镀层的结合机理
镀层金属与基体金属的结合机理的
主要三种形式: ⑴机械镶嵌产生的结合. 利用基体金属表面不平整所造成的 镶嵌作用来实现镀层与基体的结合. ⑵物理吸附机理. 当作用物质之间距离极近时,在接 触面上产生电子相互交换而形成的 物理结合.
⑶金属键结合机理 . 镀液中大量的金属离子通过电化学 反应还原成金属原子,形成镀层,并与 基体材料以金属键合方式牢固结合. 镀层与基体材料的结合强度上,占主导 作用的是金属键结合强度,而物理结 合与机械结合次之.
H 2e H 2 H 2 Cr O4 6 H 3e Cr 3 4 H 2 O
4OH 4e 2 H 2 O O2
氧极反应
Cr 4 H 2 O 3e H 2 Cr O4 6H
3

.
(
三) 镀铬阳极
镀铬用不溶性阳极,而不用铬作阳极. 因阳极溶解速度较阴极沉积速度快, 电解液中便会积聚大量的金属离子, 铬以不同价数的离子溶解于电解液 中,破坏了电解液的稳定性,无法控制 电解液中三价和六价铬的含量,使电 镀过程难以正常进行. 常用的阳极材料为铅锑合金.因其机械 性能好,在酸中稳定.
第一节:电镀基础理论
一.电解液和电解
电解液:能导电的溶液. 电解质:电解液中的溶质. 以硫酸铜为例说明电解液的导电原理,如图所示.
Cu SO4 Cu
2
SO4
2
溶液中的铜离子和氢离子移向阴极, 沉积在阴极表面上,同时有氢析出的 还原反应.阳极的铜原子失去电子变 成离子转移到溶液中,氢氧根离子放 出电子变成新的物质并有氧气析出的氧化反应.
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一.镀铁设备
. 镀铁设备与常规电镀设备相似,主要是电
源及其输出特性不同. 二.镀铁工艺 镀铁的工艺可分为镀前准备,镀前处理, 镀铁和镀后处理四步. (一)镀前准备 其工作主要包括去锈,除油,检验,装挂,绝缘, 砂布打光,测量尺寸和最后除油等工序.
. )镀前处理 (二 钢铁上黑色的氧化皮,在镀前准备阶段难以去 除,它对镀层的结合强度影响很大,必须彻底 清除.清除方法可以酸腐蚀,也可通电处理.如 盐酸腐蚀;阳极刻蚀;对称交流活化处理;换极 性法表面处理. 盐酸腐蚀:利用盐酸对Fe2O3和Fe3O4溶解快的特点 使零件表面的氧化皮溶解和剥离. 阳极刻蚀: 以流酸电解液,工件为阳极,铅板为 阴极,通以直流电,在阳极产生大量的氧气泡, 机械地剥利氧化皮,并在表面形成很薄的 Fe2O3 钝化膜,使零件在以后的工作中不再氧化.
三:金属的阳极钝化
钝化:金属与介质作用后,失去化学活性,变得更为稳定的 现象. 导致金属钝化的原因:化学钝化;电化学钝化. 化学钝化:如铁被放在浓硫酸里并不溶化的现象. 电化学钝化:作为阳极的金属在通过阳极电流的过程中 不能正常溶解,则该金属发生了阳极钝化. 溶液中各组分的浓度保持稳定是维持电镀过程正常进行 的重要条件. 产生钝化的主要原因:一是在金属表面上形成了氧化物 薄膜,把金属与溶液隔开,使金属的氧化反应难以进行.另 一原因是电极上形成了氧和其它物质的吸附层. 防止钝化的办法:机械去除法.
. (二)镀铬 电镀低碳钢零件时,开始只用正常电流的50%,在 15min内分三次逐渐加大到正常电流值.而高 碳钢,高合金钢及铸铁零件则正相反,开始用 2~3倍的大电流镀1~2min,然后用正常电流. (三)镀后加工 镀完后,先检查外表,观察是否有裂纹,斑点及未镀 到的地方,在根据铜棒敲击声音检查镀层结合 情况,最后观察颜色,测量厚度和尺寸.得到合格 的镀层后再进行最后的磨削加工.
(二)电刷镀技术的特点
1.工艺特点
⑴刷镀时,镀笔与工件始终保持一定的 相对运动速度,镀液能随镀笔及时送到 工件的表面,不易产生金属贫乏现象. ⑵允许用比槽镀大几倍到几十倍的电流 密度,沉积速度比槽镀快5~50倍. ⑶镀层的形成是一个断续的结晶过程. ⑷操作灵活方便.
2.镀液特点.
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⑴刷镀溶液大多数是金属离子与有机络合 物组成的水溶液,含量比槽镀高几倍. ⑵镀液稳定性能好. ⑶不燃,不爆,毒性低,腐蚀性小,便于使用和 运输. ⑷金属镀液中可加入不同的添加剂,以细 化晶粒,减少内应力.提高浸润性.