常用金属材料表面电刷镀工艺

发布时间：2014-03-18 22:16

一、电刷镀的一般工艺过程
电刷镀的一般工艺过程见表1，实际操作中，可视不同的基体材料和表面要求，增加或减少相应的工序。
表1  电刷镀的一般工艺过程

工序号	操作内容	主要设备及材料
1	镀前准备：（１）被镀部位机加工； （２）机械法或化学法除油污和锈蚀。	机床、砂轮、砂纸等
2	零件表面电化学除油（电净）	电源、镀笔、电净液
3	水冲洗工件表面	清水
4	保护非镀表面	绝缘胶带、塑料布
5	零件表面电解刻蚀（活化）	电源、镀笔、活化液
6	水冲洗工件表面	清水
7	镀底层	电源、镀笔、镀底层溶液
8	水冲洗工件表面	清水
9	镀尺寸层	电源、镀笔、镀尺寸层溶液
10	水冲洗工件表面	清水
11	镀工作层	电源、镀笔、镀工作层溶液
12	温水冲洗	温水（50℃）
13	镀后处理（打磨或抛光、擦干后涂防锈油）	油石、抛光轮、砂布、防锈油

二、在不锈钢上电刷镀工艺
各种不锈，包括奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢，都可用下列工艺电刷镀：
1、用有机溶剂除油（水基清洗剂或丙酮）和机械法除去表面锈蚀（干净表面可省去此工序）。
2、用1号电净液电解清洗。零件接电源的负极，电压10V～18V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间15s～30s。用清水冲洗表面。
3、用2号活化液活化，零件接电源正极，电压8V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间30s～50s，活化后表面呈银灰色。用清水冲洗掉污物与残留液。
如果用2号活化液活化后，表面出现黑斑等脏物，则要继续用3号活化液活化。此时工件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～160mm/s，时间30s～50s。用清水冲洗表面的脏物及残留液。
4、镀底层。一般用特殊镍溶液，先不通电擦拭零件表面3s～5s，再将零件接电源负极，在18V电压下冲镀3s～5s，然后降至12V，镀1μm～2μm即可。用水冲洗（继续镀酸性溶液可省去此工序）。
5、根据工作要求，选用合适的镀液镀工作层。
6、用温水冲洗，并吹干表面，然后涂上防护油。
三、在低碳钢及低碳钢合金钢上电刷镀工艺
1、根据被镀件的表面状况，首先用钢丝刷、喷砂或机加工等方法，去除较严重的锈蚀。当零件表面有较多的油污及脏物时，要先用棉纱蘸水基清洗剂擦拭。任何油漆层和不牢固的旧涂层都要用机械法剥除或用专用溶液退掉。
2、用1号电净液精除油，零件接电源负极，工作电压8V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间15s～30s。
3、用水冲洗表面。
4、活化时，可根据表面情况，选用1号或2号活化液，1号活化液化较缓和，活化时零件接电源正极，工作电压10V～14V，相对运动速度为100mm/s～160mm/s，时间30s～50s，2号活化液比较强烈，故工作电压可低些（8V～12V），零件接电源正极，相对运动速度为100mm/s～160mm/s，时间20s～40s。
5、清水冲洗。
6、活化后，表面呈银灰色，则正常，可接着镀底层即可。如表面出现黑层，则要再用3号活化液除去，此时零件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。
7、清水冲洗。
8、镀底层，最好选用特殊镍溶液，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度100mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。如果不用特殊镍打底，也可直接刷中性镍、碱铜、锌等镀液。
9、清水冲洗。
10、镀工作层，可根据零件的表面要求，选择合适的镀液。快速镍能快速恢复尺寸，并能提高表面的耐磨性。操作时工件接电源的负极，电压8V～14V，相对运动速度为80mm/s～130mm/s。碱铜镀层可起防渗碳、渗氮作用，也可快速恢复尺寸。镀铜时，电压为10V～14V，相对运动速度为130mm/s～160mm/s。
11、清水冲洗。
12、吹干表面并涂防护油。
四、在中碳钢及中碳合金钢上电刷镀工艺
1、表面上有较严重的锈蚀应先用钢丝刷，纱布或机加工方法去掉，较厚的油污用棉纱擦净，然后用有机溶剂擦洗。
2、用1号电净液精除油。零件接电源负极，工作电压10V～14V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s, 时间15s～30s，应尽量短，油除净为止。清水冲洗，冲洗后表面湿润性要好，不挂水珠。
3、用2号活化液活化。零件接电源正极，电压8V～12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，时间30s～60s，出现黑灰色为正常，用水冲洗，冲洗后表面呈暗灰色或黑灰色。
4、用3号活化液活化，除去表面碳黑层。零件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，至表面呈银灰色，用清水彻底冲洗掉碳黑脏物和残留液。
5、镀底层，用特殊镍溶液镀底层，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度100mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。清水冲洗（继续电刷镀酸性溶液时可不冲洗）。
6、电刷镀工作层，根据零件表面的要求，选择合适的镀液刷镀。清水冲洗。
7、吹干或擦干零件表面，然后涂上防护油。
五、在高碳钢及高碳合金钢上电刷镀工艺
1、去除油污和锈蚀。用电净液精除油，工件接电源负极，电压10V～15V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间15s～30s。用水冲洗表面。电净除油后的良好标志是用水冲洗后，表面湿润性好，不挂水珠。
高碳钢及高碳合金钢的含碳量较高，且含有一定量的合金元素，电净时易产生氢脆，故电净时间应越短越好（当然在以除油彻底为前）。对氢脆很敏感的材料，可以用反接电源（工件接正极）来电净清洗。
2、用1号活化液活化。工件接电源正极，电压10V～14V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，直至表面出现黑色。用清水冲洗脏物及残液。
3、用3号活化液除去表面的炭黑物。零件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。用清水冲洗掉炭黑物与残液，使表面出现银灰色。
4、电刷镀底层，对于大多数高碳钢零件，表面工作负荷都较大，为了保证良好的结合强度，在电刷镀其他溶液以前都必须用特殊镍溶液打底。电刷镀时，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度100mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。用清水冲洗（继续电刷镀酸性溶液时可不冲洗）。
5、根据被修复件的工况要求，选择合适的镀液镀工件层。清水冲洗。风吹干或揩干表面，然后涂防护油。
六、在灰口铸铁上电刷镀工艺
灰口铸铁的金相组织分三类，即铁素体＋石墨，铁素体＋石墨＋珠光体，珠光体＋石墨，不论哪类灰口铸铁表面上都分布着许多条状石墨。这种材料的特点是组织较疏松，分布在表面上的石墨极易脱落。故表面有许多小微孔，油污极易渗进去。针对这些问题，通过试验后，确定出以下电刷镀工艺：
1、首先对被镀件表面进行清理，表面上的油污脏物、锈蚀、残存漆等都必须用机械方法全部清除掉。
2、表面除油。表面除油是电刷镀工艺中的很重要的环节，而铸铁表面上除油尢为重要。由于铸铁材料的组织较疏松，表面有许多微孔，所以不仅要除去零件表面的油污，而且要去除微孔内的油污。可用以下三种方法除油：
（1）加热局部基体，使孔中的油污溢出，然后用化学试剂除油（用水基清洗剂冲洗）；
（2）用有机溶剂除油，如用丙酮擦洗；
（3）电化学除油，用零号电净液精除油。电净时，工件接电源负极，电压14，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间30s～60s。
实际应用时，一般是将上述三种方法结合起来使用，除油效果较好。
3、电净后，用热水或温水冲洗。经电净除油后，再用活化液活化。对铸铁工件，活化表面的目的不仅要除去氧化膜、疲劳层和毛刺，而且要除去表面的碳化物和石墨碳黑。不同组织的铸铁材料，应选用不同的活化液。对于灰口铸铁，宜先用2号活化液活化，除去表面氧化膜、疲劳层，表面呈黑色为正常，活化时零件接电源正极，电压12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间30s～60s。清水冲洗，除去表面污物与残液。再用3号活化液去除表面炭黑物，使表面呈现出银灰色。用3号活化液活化时零件接电源正极，电压20V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间50s～90s。清水冲洗，表面露出银灰色。
4、镀底层。实践证明，对于各种钢、铜、铝及其合金等材料用特殊镍作为起镀层，是比较理想的。但是，它不宜直接用于多孔性的材料和易于酸蚀的基体金属上。
经过电化学处理过的铸铁材料的待镀表面，由于组织缺陷多，抗腐蚀能力差，故不宜采用酸性镀液起镀。特殊镍是一种酸性溶液，pH=0.3，一方面由于H⁺浓度高，在电刷镀过程中，可能提高基体表面的扩散氢含量，使镀层发生氢脆；另一方面对基体腐蚀性强，从而降低了镀层与基体的结合强度。所以特殊镍不宜作为铸铁材料的起镀层用。实践证明，用弱碱性或中性溶液起镀像铸铁、铸铝这种组织比较疏松的材料，是比较理想的。目前，用快速镍或中性镍来作为铸铁材料的起镀层。用快速镍镀底层时，零件接电源负极，电压12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。用清水冲洗。
5、电刷镀工作层。根据零件的工况要求，选择合适的镀液镀工件层。清水冲洗。风吹干或揩干表面，然后涂防护油。
铸铁材料的电刷镀工艺具有如下特点：
（1）多种形式多次除油。由于铸铁材料组织疏松，有较多的微孔，油污存留在表面微孔中，很难一次除净，所以要采取化学、有机溶剂、电化学等多种形式多次除油。
（2）活化时间长。活化铸铁件不像活化钢件，它不仅要除去表面的氧化膜和疲劳层，而且要除去金属表面的石墨碳黑，使金属原子的晶格充分显露出来，所以要采用2号加3号活化液的工艺，并且活化时间要比钢件长约30%～50%。
（3）电刷镀工艺参数有所不同。铸铁件与钢件相比，电刷镀工作电压要高2V～4V。电刷镀铸铁材料时，零件与镀笔的相对运动速度慢些，约慢60mm/s～100mm/s。
（4）过渡层采用中性溶液。由于铸铁组织缺陷多，抗腐蚀能力差，所以不能用酸性溶液打底层，宜采用中性（稍偏碱性）溶液快速镍作为过渡层。
七、在白口铸铁上电刷镀工艺
由于白口铸铁含碳量高，淬硬倾向大，易产生白口。因此，同在灰口铸铁电刷镀工艺相比稍有不同。就是在第一步活化时用1号活化液比用2号活化液效果好，活化时零件接电源正极，电压16V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s。第二步活化时也是用3号活化液，以除去表面的炭黑物，活化时零件接正极，电压20V～25V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s。其他工艺都相同。
八、在球墨铸铁上电刷镀工艺
球墨铸铁的组织力学性能以及成分的均匀性都要比灰口铸铁好，所以在球墨铸铁上电刷镀可用与灰口铸铁相同的工艺即可获得满意效果。
九、在铸钢上电刷镀工艺
铸钢件表面也有一定的组织缺陷，如微孔、聚碳区等，所以也可与铸铁相同的电刷镀工艺，具体如下：
1、用水基清洗剂清洗表面。
2、用丙酮擦拭工件表面。
3、用0号电净液精除油，零件接电源负极，电压14V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s。
4、用温水冲洗，除去油污及残留液。
5、用1号活化液活化，零件接电源正极，电压14V，相对运动速度为100mm/s～150mm/s，或用2号活化液活化，零件接电源正极，电压12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。
6、清水冲洗。
7、用3号活化液，除去表面碳黑物，零件接电源正极，电压20V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。
8、清水冲洗。
9、用中性或稍偏碱性溶液镀底层。推荐用快速镍，电压12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，镀3μm～5μm即可。
10、清水冲洗。
11、根据零件表面的要求，选用合适的镀液镀工作层。
12、清水冲洗。
13、擦干表面，然后涂上防护油。
十、在高强度钢上电刷镀
高强度钢（σ_b在1200MPa以上）以及一些对氢脆比较敏感的金属，由于镀层易渗氢而易产生应力破坏。在施镀过程中要严格按下列工序进行电刷镀。
1、首先用机械方法除去金属表面的锈蚀、腐蚀层以及较厚的油污层，也可用干燥的氧化铝进行表面喷砂处理，但决不允许用能使基体产生氢脆的酸性溶液清洗。操作时要特别小心，不要拉伤或刮伤基体表面。
2、用丙酮擦拭表面。
3、用电净液精除油，零件接电源正极，电压10V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，电净时间应尽量短，以除净油为限。
4、清水冲洗。
5、立即用专用镀液——低氢脆隔电刷镀，作为底层，也可直接作为工作层。电刷镀时零件接电源负极，为了尽快地形成最初的金属覆盖层，开始先用18V电压冲镀5s～10s,然后降至12V电刷镀。
6、清水冲洗。
7、根据需要，再选用其他溶液在低氢脆镉镀层上电刷镀。
8、清水冲洗。
9、干燥表面，然后涂防护油。
十一、在铜、青铜、黄铜材料上电刷镀工艺
1、先用细砂布打磨表面，除去铜锈。
2、用丙酮擦拭零件表面，除油脂。
3、电净除油。使用1号电净液，零件接电源负极，电压8V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间约为30s～40s。
4、清水冲洗，清除脏物与残留电净液。
5、用3号活化液活化。零件接电源正极，电压18V～20V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，时间约20s～40s。
6、清水冲洗。
7、镀底层。选用特殊镍溶液，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍溶液擦拭零件表面3s～5s，然后用20V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度130mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。
8、用清水冲洗（继续电刷镀酸性溶液时可不冲洗）。
9、镀工作层。根据零件表面技术要求选用合适的镀液电刷镀。
十二、在铝及铝合金以及低镁合金材料上电刷镀工艺
这类材料包括L、LF、LD、LY等。
1、铝表面极易氧化，可先用机械方法去除氧化层，用钢丝刷或用浸透了电刷镀溶液的砂纸（磨料最好为碳化硅），打磨去掉表面的氧化膜。
2、有机溶剂除油，用脱脂棉蘸丙酮擦拭零件表面。
3、电净除油，用1号电净溶液，零件接电源负极，电压10V～15V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间约为15s～30s。
4、用水冲洗。
5、活化。用2号活化液，零件接电源正极，电压10V～14V，相对运动速度为130mm/s～200mm/s，时间约为10s～30s。
6、用水冲洗，活化后表面呈深灰色，要尽快用水冲洗，保持零件表面湿润，防止出现干斑，重新氧化。
7、镀底层，水冲洗后，要紧接着电刷镀底层溶液，可用中性镍或碱铜，电刷镀快速镍时，零件接电源负极，电压10V～15V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。电刷镀碱铜时，电压10V～15V，相对运动速度为130mm/s～160mm/s。
8、用水冲洗。
9、镀工作层。可根据零件表面需要，在底层上用合适的镀液镀工作层，或直接镀底层至工作尺寸。
10、水冲洗，清理。
十三、在镍在电刷镀工艺
1、用有机溶剂（水基清洗剂或丙酮）和机械法初步除油污和锈蚀物（新鲜的镍镀层或刚经过机械加工过的，未钝化的镍表面，可省去此工序）。
2、将零件接电源负极，在10V～15V下用电净液除油，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间为15s~30s。
3、清水冲洗。
4、用1号活化液活化，零件接电源负极，电压为 6V～12V 相对运动速度为100mm/s～160mm/s，时间为 30s~90s（视面积大小而定）。
5、活化后不必漂洗，立即用特殊镍镀底层。为提高镀层与基体的结合强度，先不通电擦拭3s～5s，然后零件接负极，用18V冲镀3s～5s，再用12V以100mm/s～200mm/s相对运动速度1μm～2μm。
6、用水冲洗（继续用酸性溶液刷镀时，可不冲洗）。
7、镀工作层，可根据零件的修复要求选择镀液。
8、漂洗并吹干表面。
9、涂机油防护。
十四、在铬上电刷镀工艺
1、先用丙酮擦拭表面，去除油污。
2、用电净液除油。零件接电源负极，电压12V～15V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，时间为15s～30s。
3、用清水冲洗表面。
4、活化表面。在10V～15V，100mm/s～130mm/s相对运动速度下，用专用的铬活化液，将零件表面正、负极交替活化，时间各为20s～40s，活化时有黄色水流下。
5、清水冲洗。
6、镀底层。为提高结合强度最好也选用特殊镍镀底层，方法也是先不通电擦拭表面3s～5s，然后零件接电源负极，先用18V电压冲镀3s～5s，再以12V的工作电压，100mm/s～200mm/s的相对运动速度镀1μm～2μm。
7、清水冲洗（继续镀酸性溶液也可省）。
8、根据零件表面工况，选用合适镀液镀到所需尺寸。
9、彻底冲洗后，擦干表面，并涂上一层防护油。
十五、在特殊材料上电刷镀工艺
对于某些特殊的比较难镀的或者是不明成分的材料，用上面的预处理工序，都不能得到良好的镀层，应多做几次实验，然后确定出电刷镀工艺（基体表面上的油污及锈蚀应先用机械方法除去）。
可按下列方法实验：
方法一：电净（用1号电净液，下同）—水冲洗—镀底层。
方法二：电净—水冲洗—4号活化—水冲洗—镀底层。                  
方法三：电净—水冲洗—2号活化—水冲洗—3号活化—水冲洗—镀中性或碱性溶液。
方法四：电净—水冲洗—4号活化—水冲洗—3号活化—水冲洗—镀中性或碱性溶液。
以上实验方法中各道工序的规范参数见表2。经实验后，选定出一种最佳方案进行电刷镀。
表2  特殊材料上电刷镀试验规范

工 序 名 称	工作电压/V	相对运动速度/( mm/s)	电 源 极 性
1号电净液电净	10～15	60～100	正    接
2号活化液活化	10～15	130～160	反    接
3号活化液活化	18～25	100～130	反    接
4号活化液活化	10～15	100～130	反    接