不銹鋼電刷鍍工藝研究

發(fā)布時(shí)間：2014-04-02 15:14

摘要: 介紹了電刷鍍原理和工藝, 運(yùn)用電刷鍍技術(shù)成功地對不銹鋼軸進(jìn)行了修復(fù), 降低了成本, 提高了經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞: 電刷鍍、不銹鋼軸、工藝
0 引言
電刷鍍技術(shù)是表面工程技術(shù)和重新制造技術(shù)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(dá)到恢復(fù)尺寸、強(qiáng)化和防護(hù)材料
表面、延長零件使用壽命的現(xiàn)代維修手段。隨著研究的不斷深入, 該技術(shù)顯示出許多優(yōu)于其它金屬涂覆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn), 如設(shè)備輕便、工藝靈活、鍍覆速度快、鍍層種類多等, 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的表面修復(fù)與強(qiáng)化, 并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)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(yè)的蓬勃發(fā)展, 不銹鋼材料已得到廣泛的應(yīng)用。不銹鋼組織緊密, 導(dǎo)熱性差, 因此必須加強(qiáng)對不銹鋼電刷鍍工藝的研究, 以適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。
1　電刷鍍原理
按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO) 1981 年的ISO/TC-170 標(biāo)準(zhǔn)2080-81中第159 條規(guī)定: 采用含有電解液并同陽極接觸的墊或刷, 以進(jìn)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(shù)。
電刷鍍屬于一種無槽的電鍍, 電刷鍍是由槽電鍍技術(shù)發(fā)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?nèi)芤?、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(fù)極, 作為陰極。鍍筆前端通常采用高純細(xì)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(yùn)動(dòng), 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(shù)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(zhì)量, 為了保證得到高質(zhì)量的鍍層和提高生產(chǎn)效率,應(yīng)按每種溶液確定的電壓范圍靈活選擇該參數(shù)。
2、2　鍍筆與工件的相對運(yùn)動(dòng)速度
速度太慢時(shí), 接觸部位發(fā)熱量大, 鍍層易發(fā)黑, 局部還原時(shí)間長, 鍍層生長太快, 組織易粗糙, 若鍍液供送不充分, 還會(huì)造成局部離子貧乏組織疏松; 速度太快時(shí), 會(huì)降低電流效率和沉積速度, 鍍層雖致密, 但內(nèi)應(yīng)力太大易脫落。鍍筆與工件的相對運(yùn)動(dòng)速度通常選用12m /m in～ 15m/m in, 要結(jié)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(yīng)保持在25℃～ 50℃范圍內(nèi), 使溶液的物理化學(xué)性能(如PH值、電導(dǎo)率、溶液成分、耗電系數(shù)、表面張力等) 保持相對穩(wěn)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(tài), 并且所得到的鍍層內(nèi)應(yīng)力小、結(jié)合性能好; 石墨本身有一定的電阻, 加上電極反應(yīng)的熱效應(yīng), 會(huì)使鍍筆發(fā)熱, 溫度升高, 石墨陽極長時(shí)間高溫下使用, 表面就會(huì)燒損和腐蝕。
3　不銹鋼電刷鍍工藝
我們采用電刷鍍技術(shù)對不銹鋼軸進(jìn)行修復(fù), 不銹鋼軸軸承部位尺寸磨損超差0.11mm～ 0.13mm , 修復(fù)后效果良好。具體電刷鍍工藝如下:
3.1　鍍前預(yù)處理
用砂帶對磨損表面進(jìn)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(jī)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(hù)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(fù)極; ②操作電壓為12V～15V; ③鍍筆與工件相對運(yùn)動(dòng)速度為9m/m in～18m/m in; ④刷鍍時(shí)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(hào)活化液JC-102, 操作工藝如下: ①鍍筆接負(fù)極, 工件接正極; ②操作電壓為10V～ 12V; ③鍍筆與工件相對運(yùn)動(dòng)速度為9m /min～18m/m in; ④刷鍍時(shí)間為5s～15s, 工件表面先出現(xiàn)綠色, 爾后呈灰色。
3.5　水沖
徹底除去工件表面殘留的2 號(hào)活化液。
3.6　二次活化
使用1號(hào)活化液, 操作工藝如下: ①鍍筆接負(fù)極, 工件接正極; ②操作電壓為10V～12V; ③鍍筆與工件相對運(yùn)動(dòng)速度為9m/min～ 18m/min; ④刷鍍時(shí)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(hào)活化液, 將有助于特殊鎳與基體的結(jié)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(fù)極; ③操作電壓為15V; ④鍍筆與工件相對運(yùn)動(dòng)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(fù)極; ③操作電壓為15V; ④鍍筆與工件相對運(yùn)動(dòng)速度為12m/min-15m/min; ⑤刷鍍至所需厚度。
3.9　鍍后處理
當(dāng)鍍層厚度達(dá)到尺寸要求后, 停止刷鍍, 去掉保護(hù)膠帶。對邊緣部位用砂紙打磨光滑, 用汽油清洗干凈。
4　結(jié)論
電刷鍍技術(shù)是為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生并隨著生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展起來的一項(xiàng)表面技術(shù)。由于它的眾多優(yōu)點(diǎn), 使它成為機(jī)械零件修復(fù)和表面強(qiáng)化的重要手段。在機(jī)械制造行業(yè)中, 零件的磨損是普遍存在的, 采用電刷鍍技術(shù)來修復(fù), 具有質(zhì)量可靠、操作方便的特點(diǎn), 并且鍍后零件不變形, 原組織結(jié)構(gòu)不受影響,
一般無需再加工, 因此,經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,對電刷鍍技術(shù)提出了更多更高的要求, 為了適應(yīng)新的要求, 我們必須對電刷鍍技術(shù)進(jìn)行深入研究, 開發(fā)出電刷鍍新的技術(shù)和工藝, 并把它應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。