不銹鋼電刷鍍工藝研究

發布時間：2014-04-02 15:14

摘要: 介紹了電刷鍍原理和工藝, 運用電刷鍍技術成功地對不銹鋼軸進行了修復, 降低了成本, 提高了經濟效益。
關鍵詞: 電刷鍍、不銹鋼軸、工藝
0 引言
電刷鍍技術是表面工程技術和重新制造技術的重要組成部分, 是一種在常溫和無鍍槽條件下向工件表面快速電沉積金屬, 達到恢復尺寸、強化和防護材料
表面、延長零件使用壽命的現代維修手段。隨著研究的不斷深入, 該技術顯示出許多優于其它金屬涂覆技術的優點, 如設備輕便、工藝靈活、鍍覆速度快、鍍層種類多等, 被廣泛應用于機械零件的表面修復與強化, 并取得了顯著的經濟效益。普通鋼電刷鍍工藝已較為成熟, 隨著航空、航天、煤炭、石油、化工、冶金和食品等工業的蓬勃發展, 不銹鋼材料已得到廣泛的應用。不銹鋼組織緊密, 導熱性差, 因此必須加強對不銹鋼電刷鍍工藝的研究, 以適應生產發展的需要。
1　電刷鍍原理
按照國際標準化組織(ISO) 1981 年的ISO/TC-170 標準2080-81中第159 條規定: 采用含有電解液并同陽極接觸的墊或刷, 以進行電沉積的方法, 用這種墊或刷來涂刷具有相反極性的加工件, 稱為電刷鍍技術。
電刷鍍屬于一種無槽的電鍍, 電刷鍍是由槽電鍍技術發展而來的, 依靠電流的作用來獲得所需的金屬鍍層。電刷鍍使用專門研制的刷鍍溶液、各種形式的鍍筆和專用的電源。在電刷鍍過程中, 鍍筆接電源的正極, 作為陽極; 被鍍工件接電源負極, 作為陰極。鍍筆前端通常采用高純細石墨塊作陽極材料, 石墨塊外面包裹棉花和耐磨的滌棉套, 其上浸有鍍液。鍍筆與工件以一定的速度作相對運動, 在電場作用下, 鍍液中的金屬離子定向遷移到工件表面,在工件表面上獲得電子, 還原成金屬原子, 還原的金屬原子在工件表面上形成鍍層。
2　電刷鍍工藝參數分析
2、1　刷鍍電壓
刷鍍電壓的高低直接影響著溶液的沉積速度和鍍層質量, 為了保證得到高質量的鍍層和提高生產效率,應按每種溶液確定的電壓范圍靈活選擇該參數。
2、2　鍍筆與工件的相對運動速度
速度太慢時, 接觸部位發熱量大, 鍍層易發黑, 局部還原時間長, 鍍層生長太快, 組織易粗糙, 若鍍液供送不充分, 還會造成局部離子貧乏組織疏松; 速度太快時, 會降低電流效率和沉積速度, 鍍層雖致密, 但內應力太大易脫落。鍍筆與工件的相對運動速度通常選用12m /m in～ 15m/m in, 要結合零件的大小、被鍍表面形狀、使用鍍筆的大小和形狀等情況具體而定。
2、3　電刷鍍的溫度控制
工件的理想溫度是15℃～35℃, 最低不能低于10℃, 最高不宜超過50℃; 鍍液的溫度應保持在25℃～ 50℃范圍內, 使溶液的物理化學性能(如PH值、電導率、溶液成分、耗電系數、表面張力等) 保持相對穩定, 使鍍液的沉積速度、均鍍能力及電流效率等始終處于最佳狀態, 并且所得到的鍍層內應力小、結合性能好; 石墨本身有一定的電阻, 加上電極反應的熱效應, 會使鍍筆發熱, 溫度升高, 石墨陽極長時間高溫下使用, 表面就會燒損和腐蝕。
3　不銹鋼電刷鍍工藝
我們采用電刷鍍技術對不銹鋼軸進行修復, 不銹鋼軸軸承部位尺寸磨損超差0.11mm～ 0.13mm , 修復后效果良好。具體電刷鍍工藝如下:
3.1　鍍前預處理
用砂帶對磨損表面進行打磨, 使磨損表面與基體表面呈圓滑過渡, 然后用丙酮有機溶劑擦洗待鍍表面及其鄰近部位, 并用膠帶將待鍍部位的鄰近處粘貼保護好, 以防電凈液或鍍液滲漏到鄰近部位上。
3.2　電凈
電凈液為JC-101, 電凈的操作工藝如下: ①鍍筆接正極, 工件接負極; ②操作電壓為12V～15V; ③鍍筆與工件相對運動速度為9m/m in～18m/m in; ④刷鍍時間為5-15s, 工件表面水膜均勻攤開, 不呈珠狀。
3.3　水沖
徹底除去工件表面殘留的電凈液。
3.4　一次活化
使用2 號活化液JC-102, 操作工藝如下: ①鍍筆接負極, 工件接正極; ②操作電壓為10V～ 12V; ③鍍筆與工件相對運動速度為9m /min～18m/m in; ④刷鍍時間為5s～15s, 工件表面先出現綠色, 爾后呈灰色。
3.5　水沖
徹底除去工件表面殘留的2 號活化液。
3.6　二次活化
使用1號活化液, 操作工藝如下: ①鍍筆接負極, 工件接正極; ②操作電壓為10V～12V; ③鍍筆與工件相對運動速度為9m/min～ 18m/min; ④刷鍍時間為5s～10s, 工件表面呈灰色。不用水沖, 工件表面保留少量1 號活化液, 將有助于特殊鎳與基體的結合。
3.7　刷鍍過渡層
過渡層為特殊鎳, 操作工藝如下: ①無電擦拭3s～5s; ②鍍筆接正極, 工件接負極; ③操作電壓為15V; ④鍍筆與工件相對運動速度為12m/min～15m /min; ⑤刷鍍過渡層厚D=2um。
3.8　刷鍍工作層
工作層為快速鎳, 操作工藝如下: ①無電擦拭3s～ 5s; ②鍍筆接正極, 工件接負極; ③操作電壓為15V; ④鍍筆與工件相對運動速度為12m/min-15m/min; ⑤刷鍍至所需厚度。
3.9　鍍后處理
當鍍層厚度達到尺寸要求后, 停止刷鍍, 去掉保護膠帶。對邊緣部位用砂紙打磨光滑, 用汽油清洗干凈。
4　結論
電刷鍍技術是為適應工業生產的需要而產生并隨著生產的發展而發展起來的一項表面技術。由于它的眾多優點, 使它成為機械零件修復和表面強化的重要手段。在機械制造行業中, 零件的磨損是普遍存在的, 采用電刷鍍技術來修復, 具有質量可靠、操作方便的特點, 并且鍍后零件不變形, 原組織結構不受影響,
一般無需再加工, 因此,經濟效益顯著。隨著生產的發展,對電刷鍍技術提出了更多更高的要求, 為了適應新的要求, 我們必須對電刷鍍技術進行深入研究, 開發出電刷鍍新的技術和工藝, 并把它應用到實際生產中去。