常用金屬材料表面電刷鍍工藝

發布時間：2014-03-18 22:16

一、電刷鍍的一般工藝過程
電刷鍍的一般工藝過程見表1，實際操作中，可視不同的基體材料和表面要求，增加或減少相應的工序。
表1  電刷鍍的一般工藝過程

工序號	操作內容	主要設備及材料
1	鍍前準備：（１）被鍍部位機加工； （２）機械法或化學法除油污和銹蝕。	機床、砂輪、砂紙等
2	零件表面電化學除油（電凈）	電源、鍍筆、電凈液
3	水沖洗工件表面	清水
4	保護非鍍表面	絕緣膠帶、塑料布
5	零件表面電解刻蝕（活化）	電源、鍍筆、活化液
6	水沖洗工件表面	清水
7	鍍底層	電源、鍍筆、鍍底層溶液
8	水沖洗工件表面	清水
9	鍍尺寸層	電源、鍍筆、鍍尺寸層溶液
10	水沖洗工件表面	清水
11	鍍工作層	電源、鍍筆、鍍工作層溶液
12	溫水沖洗	溫水（50℃）
13	鍍后處理（打磨或拋光、擦干后涂防銹油）	油石、拋光輪、砂布、防銹油

二、在不銹鋼上電刷鍍工藝
各種不銹，包括奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼，都可用下列工藝電刷鍍：
1、用有機溶劑除油（水基清洗劑或丙酮）和機械法除去表面銹蝕（干凈表面可省去此工序）。
2、用1號電凈液電解清洗。零件接電源的負極，電壓10V～18V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間15s～30s。用清水沖洗表面。
3、用2號活化液活化，零件接電源正極，電壓8V～12V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間30s～50s，活化后表面呈銀灰色。用清水沖洗掉污物與殘留液。
如果用2號活化液活化后，表面出現黑斑等臟物，則要繼續用3號活化液活化。此時工件接電源正極，電壓18V～25V，相對運動速度為100mm/s～160mm/s，時間30s～50s。用清水沖洗表面的臟物及殘留液。
4、鍍底層。一般用特殊鎳溶液，先不通電擦拭零件表面3s～5s，再將零件接電源負極，在18V電壓下沖鍍3s～5s，然后降至12V，鍍1μm～2μm即可。用水沖洗（繼續鍍酸性溶液可省去此工序）。
5、根據工作要求，選用合適的鍍液鍍工作層。
6、用溫水沖洗，并吹干表面，然后涂上防護油。
三、在低碳鋼及低碳鋼合金鋼上電刷鍍工藝
1、根據被鍍件的表面狀況，首先用鋼絲刷、噴砂或機加工等方法，去除較嚴重的銹蝕。當零件表面有較多的油污及臟物時，要先用棉紗蘸水基清洗劑擦拭。任何油漆層和不牢固的舊涂層都要用機械法剝除或用專用溶液退掉。
2、用1號電凈液精除油，零件接電源負極，工作電壓8V～12V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間15s～30s。
3、用水沖洗表面。
4、活化時，可根據表面情況，選用1號或2號活化液，1號活化液化較緩和，活化時零件接電源正極，工作電壓10V～14V，相對運動速度為100mm/s～160mm/s，時間30s～50s，2號活化液比較強烈，故工作電壓可低些（8V～12V），零件接電源正極，相對運動速度為100mm/s～160mm/s，時間20s～40s。
5、清水沖洗。
6、活化后，表面呈銀灰色，則正常，可接著鍍底層即可。如表面出現黑層，則要再用3號活化液除去，此時零件接電源正極，電壓18V～25V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s。
7、清水沖洗。
8、鍍底層，最好選用特殊鎳溶液，零件接電源負極，先不通電用鍍筆蘸特殊鎳擦拭零件表面3s～5s，然后用18V電壓下沖鍍3s～5s，再降至12V，在相對運動速度100mm/s～200mm/s下鍍1μm～2μm即可。如果不用特殊鎳打底，也可直接刷中性鎳、堿銅、鋅等鍍液。
9、清水沖洗。
10、鍍工作層，可根據零件的表面要求，選擇合適的鍍液。快速鎳能快速恢復尺寸，并能提高表面的耐磨性。操作時工件接電源的負極，電壓8V～14V，相對運動速度為80mm/s～130mm/s。堿銅鍍層可起防滲碳、滲氮作用，也可快速恢復尺寸。鍍銅時，電壓為10V～14V，相對運動速度為130mm/s～160mm/s。
11、清水沖洗。
12、吹干表面并涂防護油。
四、在中碳鋼及中碳合金鋼上電刷鍍工藝
1、表面上有較嚴重的銹蝕應先用鋼絲刷，紗布或機加工方法去掉，較厚的油污用棉紗擦凈，然后用有機溶劑擦洗。
2、用1號電凈液精除油。零件接電源負極，工作電壓10V～14V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s, 時間15s～30s，應盡量短，油除凈為止。清水沖洗，沖洗后表面濕潤性要好，不掛水珠。
3、用2號活化液活化。零件接電源正極，電壓8V～12V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s，時間30s～60s，出現黑灰色為正常，用水沖洗，沖洗后表面呈暗灰色或黑灰色。
4、用3號活化液活化，除去表面碳黑層。零件接電源正極，電壓18V～25V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s，至表面呈銀灰色，用清水徹底沖洗掉碳黑臟物和殘留液。
5、鍍底層，用特殊鎳溶液鍍底層，零件接電源負極，先不通電用鍍筆蘸特殊鎳擦拭零件表面3s～5s，然后用18V電壓下沖鍍3s～5s，再降至12V，在相對運動速度100mm/s～200mm/s下鍍1μm～2μm即可。清水沖洗（繼續電刷鍍酸性溶液時可不沖洗）。
6、電刷鍍工作層，根據零件表面的要求，選擇合適的鍍液刷鍍。清水沖洗。
7、吹干或擦干零件表面，然后涂上防護油。
五、在高碳鋼及高碳合金鋼上電刷鍍工藝
1、去除油污和銹蝕。用電凈液精除油，工件接電源負極，電壓10V～15V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間15s～30s。用水沖洗表面。電凈除油后的良好標志是用水沖洗后，表面濕潤性好，不掛水珠。
高碳鋼及高碳合金鋼的含碳量較高，且含有一定量的合金元素，電凈時易產生氫脆，故電凈時間應越短越好（當然在以除油徹底為前）。對氫脆很敏感的材料，可以用反接電源（工件接正極）來電凈清洗。
2、用1號活化液活化。工件接電源正極，電壓10V～14V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s，直至表面出現黑色。用清水沖洗臟物及殘液。
3、用3號活化液除去表面的炭黑物。零件接電源正極，電壓18V～25V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s。用清水沖洗掉炭黑物與殘液，使表面出現銀灰色。
4、電刷鍍底層，對于大多數高碳鋼零件，表面工作負荷都較大，為了保證良好的結合強度，在電刷鍍其他溶液以前都必須用特殊鎳溶液打底。電刷鍍時，零件接電源負極，先不通電用鍍筆蘸特殊鎳擦拭零件表面3s～5s，然后用18V電壓下沖鍍3s～5s，再降至12V，在相對運動速度100mm/s～200mm/s下鍍1μm～2μm即可。用清水沖洗（繼續電刷鍍酸性溶液時可不沖洗）。
5、根據被修復件的工況要求，選擇合適的鍍液鍍工件層。清水沖洗。風吹干或揩干表面，然后涂防護油。
六、在灰口鑄鐵上電刷鍍工藝
灰口鑄鐵的金相組織分三類，即鐵素體＋石墨，鐵素體＋石墨＋珠光體，珠光體＋石墨，不論哪類灰口鑄鐵表面上都分布著許多條狀石墨。這種材料的特點是組織較疏松，分布在表面上的石墨極易脫落。故表面有許多小微孔，油污極易滲進去。針對這些問題，通過試驗后，確定出以下電刷鍍工藝：
1、首先對被鍍件表面進行清理，表面上的油污臟物、銹蝕、殘存漆等都必須用機械方法全部清除掉。
2、表面除油。表面除油是電刷鍍工藝中的很重要的環節，而鑄鐵表面上除油尢為重要。由于鑄鐵材料的組織較疏松，表面有許多微孔，所以不僅要除去零件表面的油污，而且要去除微孔內的油污。可用以下三種方法除油：
（1）加熱局部基體，使孔中的油污溢出，然后用化學試劑除油（用水基清洗劑沖洗）；
（2）用有機溶劑除油，如用丙酮擦洗；
（3）電化學除油，用零號電凈液精除油。電凈時，工件接電源負極，電壓14，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間30s～60s。
實際應用時，一般是將上述三種方法結合起來使用，除油效果較好。
3、電凈后，用熱水或溫水沖洗。經電凈除油后，再用活化液活化。對鑄鐵工件，活化表面的目的不僅要除去氧化膜、疲勞層和毛刺，而且要除去表面的碳化物和石墨碳黑。不同組織的鑄鐵材料，應選用不同的活化液。對于灰口鑄鐵，宜先用2號活化液活化，除去表面氧化膜、疲勞層，表面呈黑色為正常，活化時零件接電源正極，電壓12V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間30s～60s。清水沖洗，除去表面污物與殘液。再用3號活化液去除表面炭黑物，使表面呈現出銀灰色。用3號活化液活化時零件接電源正極，電壓20V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間50s～90s。清水沖洗，表面露出銀灰色。
4、鍍底層。實踐證明，對于各種鋼、銅、鋁及其合金等材料用特殊鎳作為起鍍層，是比較理想的。但是，它不宜直接用于多孔性的材料和易于酸蝕的基體金屬上。
經過電化學處理過的鑄鐵材料的待鍍表面，由于組織缺陷多，抗腐蝕能力差，故不宜采用酸性鍍液起鍍。特殊鎳是一種酸性溶液，pH=0.3，一方面由于H⁺濃度高，在電刷鍍過程中，可能提高基體表面的擴散氫含量，使鍍層發生氫脆；另一方面對基體腐蝕性強，從而降低了鍍層與基體的結合強度。所以特殊鎳不宜作為鑄鐵材料的起鍍層用。實踐證明，用弱堿性或中性溶液起鍍像鑄鐵、鑄鋁這種組織比較疏松的材料，是比較理想的。目前，用快速鎳或中性鎳來作為鑄鐵材料的起鍍層。用快速鎳鍍底層時，零件接電源負極，電壓12V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s。用清水沖洗。
5、電刷鍍工作層。根據零件的工況要求，選擇合適的鍍液鍍工件層。清水沖洗。風吹干或揩干表面，然后涂防護油。
鑄鐵材料的電刷鍍工藝具有如下特點：
（1）多種形式多次除油。由于鑄鐵材料組織疏松，有較多的微孔，油污存留在表面微孔中，很難一次除凈，所以要采取化學、有機溶劑、電化學等多種形式多次除油。
（2）活化時間長。活化鑄鐵件不像活化鋼件，它不僅要除去表面的氧化膜和疲勞層，而且要除去金屬表面的石墨碳黑，使金屬原子的晶格充分顯露出來，所以要采用2號加3號活化液的工藝，并且活化時間要比鋼件長約30%～50%。
（3）電刷鍍工藝參數有所不同。鑄鐵件與鋼件相比，電刷鍍工作電壓要高2V～4V。電刷鍍鑄鐵材料時，零件與鍍筆的相對運動速度慢些，約慢60mm/s～100mm/s。
（4）過渡層采用中性溶液。由于鑄鐵組織缺陷多，抗腐蝕能力差，所以不能用酸性溶液打底層，宜采用中性（稍偏堿性）溶液快速鎳作為過渡層。
七、在白口鑄鐵上電刷鍍工藝
由于白口鑄鐵含碳量高，淬硬傾向大，易產生白口。因此，同在灰口鑄鐵電刷鍍工藝相比稍有不同。就是在第一步活化時用1號活化液比用2號活化液效果好，活化時零件接電源正極，電壓16V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s。第二步活化時也是用3號活化液，以除去表面的炭黑物，活化時零件接正極，電壓20V～25V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s。其他工藝都相同。
八、在球墨鑄鐵上電刷鍍工藝
球墨鑄鐵的組織力學性能以及成分的均勻性都要比灰口鑄鐵好，所以在球墨鑄鐵上電刷鍍可用與灰口鑄鐵相同的工藝即可獲得滿意效果。
九、在鑄鋼上電刷鍍工藝
鑄鋼件表面也有一定的組織缺陷，如微孔、聚碳區等，所以也可與鑄鐵相同的電刷鍍工藝，具體如下：
1、用水基清洗劑清洗表面。
2、用丙酮擦拭工件表面。
3、用0號電凈液精除油，零件接電源負極，電壓14V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s。
4、用溫水沖洗，除去油污及殘留液。
5、用1號活化液活化，零件接電源正極，電壓14V，相對運動速度為100mm/s～150mm/s，或用2號活化液活化，零件接電源正極，電壓12V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s。
6、清水沖洗。
7、用3號活化液，除去表面碳黑物，零件接電源正極，電壓20V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s。
8、清水沖洗。
9、用中性或稍偏堿性溶液鍍底層。推薦用快速鎳，電壓12V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s，鍍3μm～5μm即可。
10、清水沖洗。
11、根據零件表面的要求，選用合適的鍍液鍍工作層。
12、清水沖洗。
13、擦干表面，然后涂上防護油。
十、在高強度鋼上電刷鍍
高強度鋼（σ_b在1200MPa以上）以及一些對氫脆比較敏感的金屬，由于鍍層易滲氫而易產生應力破壞。在施鍍過程中要嚴格按下列工序進行電刷鍍。
1、首先用機械方法除去金屬表面的銹蝕、腐蝕層以及較厚的油污層，也可用干燥的氧化鋁進行表面噴砂處理，但決不允許用能使基體產生氫脆的酸性溶液清洗。操作時要特別小心，不要拉傷或刮傷基體表面。
2、用丙酮擦拭表面。
3、用電凈液精除油，零件接電源正極，電壓10V～12V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，電凈時間應盡量短，以除凈油為限。
4、清水沖洗。
5、立即用專用鍍液——低氫脆隔電刷鍍，作為底層，也可直接作為工作層。電刷鍍時零件接電源負極，為了盡快地形成最初的金屬覆蓋層，開始先用18V電壓沖鍍5s～10s,然后降至12V電刷鍍。
6、清水沖洗。
7、根據需要，再選用其他溶液在低氫脆鎘鍍層上電刷鍍。
8、清水沖洗。
9、干燥表面，然后涂防護油。
十一、在銅、青銅、黃銅材料上電刷鍍工藝
1、先用細砂布打磨表面，除去銅銹。
2、用丙酮擦拭零件表面，除油脂。
3、電凈除油。使用1號電凈液，零件接電源負極，電壓8V～12V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間約為30s～40s。
4、清水沖洗，清除臟物與殘留電凈液。
5、用3號活化液活化。零件接電源正極，電壓18V～20V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s，時間約20s～40s。
6、清水沖洗。
7、鍍底層。選用特殊鎳溶液，零件接電源負極，先不通電用鍍筆蘸特殊鎳溶液擦拭零件表面3s～5s，然后用20V電壓下沖鍍3s～5s，再降至12V，在相對運動速度130mm/s～200mm/s下鍍1μm～2μm即可。
8、用清水沖洗（繼續電刷鍍酸性溶液時可不沖洗）。
9、鍍工作層。根據零件表面技術要求選用合適的鍍液電刷鍍。
十二、在鋁及鋁合金以及低鎂合金材料上電刷鍍工藝
這類材料包括L、LF、LD、LY等。
1、鋁表面極易氧化，可先用機械方法去除氧化層，用鋼絲刷或用浸透了電刷鍍溶液的砂紙（磨料最好為碳化硅），打磨去掉表面的氧化膜。
2、有機溶劑除油，用脫脂棉蘸丙酮擦拭零件表面。
3、電凈除油，用1號電凈溶液，零件接電源負極，電壓10V～15V，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間約為15s～30s。
4、用水沖洗。
5、活化。用2號活化液，零件接電源正極，電壓10V～14V，相對運動速度為130mm/s～200mm/s，時間約為10s～30s。
6、用水沖洗，活化后表面呈深灰色，要盡快用水沖洗，保持零件表面濕潤，防止出現干斑，重新氧化。
7、鍍底層，水沖洗后，要緊接著電刷鍍底層溶液，可用中性鎳或堿銅，電刷鍍快速鎳時，零件接電源負極，電壓10V～15V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s。電刷鍍堿銅時，電壓10V～15V，相對運動速度為130mm/s～160mm/s。
8、用水沖洗。
9、鍍工作層。可根據零件表面需要，在底層上用合適的鍍液鍍工作層，或直接鍍底層至工作尺寸。
10、水沖洗，清理。
十三、在鎳在電刷鍍工藝
1、用有機溶劑（水基清洗劑或丙酮）和機械法初步除油污和銹蝕物（新鮮的鎳鍍層或剛經過機械加工過的，未鈍化的鎳表面，可省去此工序）。
2、將零件接電源負極，在10V～15V下用電凈液除油，相對運動速度為60mm/s～100mm/s，時間為15s~30s。
3、清水沖洗。
4、用1號活化液活化，零件接電源負極，電壓為 6V～12V 相對運動速度為100mm/s～160mm/s，時間為 30s~90s（視面積大小而定）。
5、活化后不必漂洗，立即用特殊鎳鍍底層。為提高鍍層與基體的結合強度，先不通電擦拭3s～5s，然后零件接負極，用18V沖鍍3s～5s，再用12V以100mm/s～200mm/s相對運動速度1μm～2μm。
6、用水沖洗（繼續用酸性溶液刷鍍時，可不沖洗）。
7、鍍工作層，可根據零件的修復要求選擇鍍液。
8、漂洗并吹干表面。
9、涂機油防護。
十四、在鉻上電刷鍍工藝
1、先用丙酮擦拭表面，去除油污。
2、用電凈液除油。零件接電源負極，電壓12V～15V，相對運動速度為100mm/s～130mm/s，時間為15s～30s。
3、用清水沖洗表面。
4、活化表面。在10V～15V，100mm/s～130mm/s相對運動速度下，用專用的鉻活化液，將零件表面正、負極交替活化，時間各為20s～40s，活化時有黃色水流下。
5、清水沖洗。
6、鍍底層。為提高結合強度最好也選用特殊鎳鍍底層，方法也是先不通電擦拭表面3s～5s，然后零件接電源負極，先用18V電壓沖鍍3s～5s，再以12V的工作電壓，100mm/s～200mm/s的相對運動速度鍍1μm～2μm。
7、清水沖洗（繼續鍍酸性溶液也可省）。
8、根據零件表面工況，選用合適鍍液鍍到所需尺寸。
9、徹底沖洗后，擦干表面，并涂上一層防護油。
十五、在特殊材料上電刷鍍工藝
對于某些特殊的比較難鍍的或者是不明成分的材料，用上面的預處理工序，都不能得到良好的鍍層，應多做幾次實驗，然后確定出電刷鍍工藝（基體表面上的油污及銹蝕應先用機械方法除去）。
可按下列方法實驗：
方法一：電凈（用1號電凈液，下同）—水沖洗—鍍底層。
方法二：電凈—水沖洗—4號活化—水沖洗—鍍底層。                  
方法三：電凈—水沖洗—2號活化—水沖洗—3號活化—水沖洗—鍍中性或堿性溶液。
方法四：電凈—水沖洗—4號活化—水沖洗—3號活化—水沖洗—鍍中性或堿性溶液。
以上實驗方法中各道工序的規范參數見表2。經實驗后，選定出一種最佳方案進行電刷鍍。
表2  特殊材料上電刷鍍試驗規范

工 序 名 稱	工作電壓/V	相對運動速度/( mm/s)	電 源 極 性
1號電凈液電凈	10～15	60～100	正    接
2號活化液活化	10～15	130～160	反    接
3號活化液活化	18～25	100～130	反    接
4號活化液活化	10～15	100～130	反    接