传授电刷镀经验

2024-05-04

传授电刷镀经验（共4篇）

篇1：传授电刷镀经验

传授电刷镀经验

来源：日期：2010-10-5 11:50:44 浏览次数：581

第一节电刷镀

一、概述

（一）电刷镀技术的原理及特征

电刷镀技术也称选择镀技术，简称刷镀，是一种低成本、高效益和可靠的局部维修及表面强化方法，其基本工艺过程如图1所示。①电源：②工件；③阳极与包套 ④镀笔；⑤镀液盆；⑥输液泵图1电刷镀工艺过程示意图

即用裹有绝缘包套，浸渍特种镀液的阳极③（镀笔）“贴合”在阴极②（工件）的被镀部位并作相对运动，导通外加电源①，强制电流流过体系，使电极与镀液界面间发生伴有电子得失的反应，在阳极上，金属原子失去电子（使用可溶性阳极时）成为金属水合离子进入镀液中；在阴极上，镀液中的金属离子与电子结合，还原为金属原子，经电结晶形成镀层。这一特殊的施镀模式具有以下三个基体特征：

1、两极间的间距很小，一般在10mm之内，减小了电极过程的电阻极化和金属离子的传输距离。

2、高浓度刷镀液直接送入两极之间，利于金属离子向阴极扩散，降低阴极微区扩散层的厚度，使阴极表面保持较高的金属离子浓度。

3、阴阳极间的相对运动，促进了液相传质的步骤及氢的逸出。

（二）、电刷镀技术的工艺优势

1、显著的经济效益

电刷镀技术能够现场在线施镀，工件可以不拆离主机或不搬离主体车间，因此停机及施镀时间短，不但经济损失少，而且对于满足某些“应急”要求具有十分重要的作用。在某些特殊的领域，其效益更为明显：

（1）连续生产自动线装备零部件的在线刷镀修复。如多色印刷机、纸张生产自动生产线及布料印染生产线上的易损另部件等。这些装置中的滚动部件，如印刷滚筒、造纸烘缸、印染滚筒等都已成功的应用了刷镀修复技术，不但停产时间短，费用低，而且由于不需拆装，对于保证整线的运转程序和精度也是十分重要的。

（2）远洋舰船的应急修复。由于舰船长期远离陆地，而主机及辅机大多位于船仓底部，如果应用“常规”修复方法，需要将被修复件拆下，同时还要卸下甲板及相关组件，工序十分繁锁，时间上远远无法满足航行的“应急”要求。而电刷镀技术可以利用便携式微型电源直接现场修理，省去了冗长的辅助时间，完全可以满足这种“应急”需要，且费用极低。现在利用这种刷镀技术修复的机件，包括大至推进器主轴、发动机主轴，小至船用水、气、油路零件或电子元件，均取得良好效果。

2、易于操作、管理简便

现在使用的刷镀电源设备及机辅具已成龙配套，控制及显示比较完善，容易操作。电净及刷镀在同一设备上完成。刷镀液虽然种类繁多，但用量少，废液的处理量少。对于贵金属和稳

定性差的镀液也可以定量地现配现用，因而可以大量节约物料消耗和减少浪费。对于形状复杂或多金属构件不需复杂的屏蔽处理。

（二）刷镀层的基本性能

对刷镀层性能的要求，主要取决于镀层的服役条件，为满足这种性能要求，除合理选用镀层材料外，还需要配合其他措施，如适当的前、后处理，合理的镀层组合等。以下所述的刷镀层的基本性能。可作为选用时的考参。

1、刷镀镀层致密，孔隙率较低

由于在电刷镀时可以使用较高的电流密度，有较大的过电位，因而细化了镀层的组织，也就提高了刷镀层的致密性。在相等的厚度条件下，其孔隙率较一般电镀层少75%，较金属火焰喷涂层少95%。对于某些刷镀层，当镀层大于5μm时，用贴纸法检测不出镀层的孔隙。

2、刷镀层的硬度及耐磨性能

由于影响镀层硬度值的因素较多，如镀层的厚度、孔隙率等，因此在正确选用测定硬度方法的条件下其实际硬度值的极限区间往往较测定值更高。按照一般概念，与镀层硬度性能密切相关的是镀层的耐磨性能。目前选用电刷镀层作为耐磨镀层的场合大致有如下几种情况：（1）耐电蚀磨损，主要是各类电触点、集电环及导电开关，选用的刷镀层材料是锡、金、银等。其中锡刷镀层主要是改善导电性能、耐电蚀磨损的本体金、银刷镀层的硬度值是：

纯金刷镀层硬度值为努氏硬度Hknoop120~132，一般镀金层则为70~100；硬金刷镀层硬度值为努氏硬度Hknoop150~160；纯银刷镀层硬度值为显微硬度Hm105~130，一般镀银层则为60~100。

这表明两种常用触头的金、银刷镀层的硬度值均高于一般金、银镀层。（2）耐微动磨损镀层常用锡及镍+锡刷镀层

镍刷镀层的硬度因不同刷镀工艺而有差别，约在HV500~620之间变化，其中高浓度镍刷镀层靠近上限值，特殊镍及快速镍接近下限值。（3）耐机械磨损，如耐擦伤的刷镀层常采用较高硬度镍合金、钴合金、硬铬及镍-磷合金刷镀层。由于钴价格高，硬铬刷镀层对环境影响较大，所以实际应用时常优先选用镍合金刷镀层，如镍-钨、镍-钨（D）及镍-磷合金刷镀层。其中镍-钨合金的硬度约在HV600~700之间，镍-钨（D）合金刷镀层室温硬度，约为HV650~750，且具有较高的红硬性，到600℃时，其硬度可达HV300以上。

镍-磷合金刷镀层硬度为HV400~450，但刷镀后经400℃保温处理后，其硬度值可升至HV700以上；镍-钴-磷合金刷镀层也有类似情况，硬度值由HV520升至HV710，这是由于Ni3P化合物弥散析出，形成沉淀硬化的结果。不仅有二次硬化现象，而且镀层与基体的结合强度也有明显的提高。

（4）常用刷镀层的耐磨性能

耐磨刷镀层常常是在半干甚至无油润滑的边界条件下工作，因此目前有关刷镀层磨损性能的比较都是根据这一情况而设定的磨损试验条件下进行，常用的试验机为MM200及MHK500型试验机，它们都是在一定比压下，选用45#钢、滚珠轴承钢或淬火钢作为磨轮，在无油润滑条件下与块状或环形试样作相对运动，以试样的磨痕深度或宽度的倒数作为判剧来评定其相对耐磨性能，数值越大，耐磨性越好，总结这些数据，刷镀层耐磨性由高至低的顺序如下：

高效铬 > 镍-钨 > 特殊镍 > 快速镍 > 45#钢淬火 > 20#钢渗 > 45CrMo钢氮化

3、刷镀层的耐蚀性能常用镉、锌及铟合金刷镀层作为耐蚀层。对于某些重要部位，如船用发动机缸体、水冷套的密封环、发电机集电环和某些热塑模具等都先用薄层黄金刷镀层作为耐蚀阻挡层，再刷镀锡或其他合金镀层。在有磨损和腐蚀双重作用环境中，则大多选用刷镀镍或镍-钴合金镀层。在海洋大气或海水环境中常选用镉、铟刷镀层，铟镀层的耐蚀性较镉镀层更好，周期盐水浸泡试验表明：经30小时试验后，镉、锌镀层均出现底金属腐蚀，而铟镀层经48小时试验后，底金属仍未腐蚀。低氢脆刷镀镉的盐雾试验结果显示了极高的耐蚀性，试验周期达到500~2400小时，远远高于一般镀镉层的120小时，研究者认为，这一结果可能与刷镀低氢脆镉具有较高纯度有关。

一般言之，在相同厚度条件下，刷镀层的耐蚀性与一般镀层较为接近，只有少数几种刷镀层的耐蚀性能较一般镀层稍高，能适应的服役条件也大致相同：锌刷镀层较适用于干燥大气；铟、镉刷镀层较适用于海洋环境；镍或镍-钴刷镀层较适用于磨蚀环境；镍-铬刷镀层具有较好的抗高温氧化或高温腐蚀性能；铬刷镀层主要用于氧化性介质环境。

4、刷镀层与基体的结合强度

刷镀层与基体的结合强度，按GB5270-85或ISO2819-1980标准进行，主要是定性检测方法。与一般电镀层比较，刷镀层有较高的结合强度，但因基体材料不同而略有分别。如在低碳钢、铜及黄铜基体上，两种镀层的结合强度相当，在高合金钢、镍-铬合金、铝及难熔金属上，刷镀层的结合强度高于一般镀层。在定性检测时，所有刷镀层与基体结合强度都可等于或大于7kg/cm2，且可通过相应标准的规定。几种常用刷镀层的定性检测如表1。

3、受镀工件不变形、不变质，可简化或省略后处理工序，做到一次成形

受镀工件经预处理校形后，可直接在室温净化和刷镀，镀层厚度可按要求精确控制，不单边，没有热影响，不改变受镀件基体的组织状态和成分。而且随着电刷镀技术的不断开发应用，许多有工程应用价值的刷镀层显示了它们本身的优良特征，例如：

无需去氢后处理的低氢脆镉刷镀层；低应力镍刷镀层；

不需抛光处理的镜面镍刷镀层；

4、广泛的适用性

目前可以使用电刷镀技术的基体材料几乎包括了所有的金属结构材料：碳钢、合金钢、铸铁、不锈钢、镍基合金、铜基合金、铝基合金。铝是资源丰富的新型结构材料，对于要求具有较高比强度的运载机械，如飞机、汽车、船舰、摩托车具有十分重要的使用价值，所以其应用范围正在逐步扩大。目前电刷镀技术已经成功用于铝质箱体、蒙皮等的修复。

对于进行过不同表面处理的机件，电刷镀技术也是适用的，如渗碳件、调质件、金属热喷涂件、镀铬件、镀镍件等。

5、较高的沉积速率，较低的一次投资费用

电刷镀时，其许用上限极限电流密度可达100~300A/dm2，是一般电镀的5~10倍。

由于电刷镀时无需大型槽体及大型电源设备，且所使用的镀液量少，不需储备过多的化学物料，因此，无论是一次固定投资或占用的流动资金量都是较少的。

二、刷镀用电源及机辅具

（一）刷镀电源

目前使用的刷镀电源有直流电源及脉冲电源两种，以下重点介绍使用较多的直流电源，这种电源有硅整流、可控硅整流及开关电流等几种型式，为平流外特性，即随着负载电流增大，其电压下降不多，一般均具有以下功能：（1）设有安时计或镀层厚度计，显示和监控刷镀层的厚度；（2）可正负极转换，以满足刷镀、活化及电净不同工序的需要；（3）过载保护和报警装置，保护电源在超过额定输出电流或两极短路时，快速切断电源。常用的刷镀电源

1、变压器调压式刷镀电源

这类电源根据输出功率大小，采用单相或三相变压器供电，变压器输出电压无级可调，一般输出功率小于或等于3000W时，采用单相调压；大于3000W时，则采用三相调压，经二极管或可控硅整流后输出100Hz脉动直流。

2、便携式刷镀电源

便携式刷镀电源为开关电源，全部由模块组装而成。拼装、维修极为方便，体积小，质量轻，适合野外、舱内、高空、在线等现场作业，而且电参量纹波低，温升小，效率高。

+30%-20%

其主要技术特点是：主要技术参数

1．输入电压：单相∽220V ； 2．频率：50HZ（48HZ-63HZ）3．效率：≥90% 4．输出电压：0-15V连续可调 5．输出电流自动调整 6．稳压精度：≤1% 7．纹波：≤100mV 8．绝缘电阻：≥10MΩ 9．绝缘耐压：≥1500V/1分钟 10.温度：-45∽50℃ 11.外形尺寸：400*420*200 12.主机重量：6KG 二）刷镀笔

刷镀笔由导电手柄和阳极组成，两者通常用螺纹连接，而对小功率刷镀笔可用紧配式连接。

1、导电手柄

TDB型导电手柄的结构见图2。它适用于小型旋转体类阳极，通过锁紧螺母和O型密封圈把阳极压接在柄体端部。II型适用于功率较大的阳极，把阳极拧在柄体的端部，用密封圈和锁紧螺母使两者紧固。

1-阳极 2-O型密封圈 3-锁紧螺母 4-带散垫片的柄体 5-尼龙手柄 6-导电杆 7-电缆插座。TDB-2、3、5型导电手柄的结构与TDB-I（II）型相似，只是尺寸逐渐加大，能在较高电流下工作。

TDB-4型为旋转导电手柄，工作时除手柄外，其余部分连同阳极均由软轴驱动旋转。主要用于刷镀小孔、狭缝、划伤和内角等部位。在这种场合仅靠手工移动阳极，不仅劳动强度大，而且难以达到最佳的阴、阳极相对运动速度，刷镀质量亦难以保证。使用这种镀笔，只要调节软管转速便能获得最佳的阴阳极相对运动速度。另外，还有适用于特小型面上刷镀的微型镀笔及笔中通冷却水的内冷却镀笔。

3、刷镀笔的使用（1）镀笔组装完毕后，应检查从电缆到阳极之间的电阻，其电阻值应小于1.5Ω。这种检验在每次使用之前均应进行，以免因酸碱腐蚀或氧化而导致接触不良。一旦电阻值增大，要用砂纸打磨接触面，使之达到规定值。

（2）阳极须包裹一层或两层涤纶绒布，起着储存溶液，防止阳极与镀件直接接触的作用（否则阴阳极短路，会产生电弧而烧伤镀件表面），并对阳极表面产生的石墨粒子或盐类起一定的过滤作用。

（三）辅助设备

为使刷镀操作能顺利进行，保证质量，减轻劳动强度和提高工作效率，应配备一些辅助设备。主要有：

1、转胎：用于夹持零件，转速最好能在ф0~100转/分之间分级或无级调节。

2、输液泵：为了连续供给刷镀过程中需要的溶液，供液泵是必不可少的，可以选用磁力泵或隔膜泵。对于小型零件，流量为4L/min，对于大型零件为20L/min。

3、控制阀门与流量计：用以调节和计量镀液的流速和流量。

4、带软轴的旋转台：用于驱动旋转镀笔和各种成形的小砂轮，转速最好能调节。

5、磨石、刮刀和成形小砂轮：用于修整零件上的划伤、凹坑等缺陷和镀层。

6、其它：接液盘、塑料盘、吸球、烧杯、绝缘胶带等。电刷镀溶液的应用范围：适用范围

用于各种钢铁、难熔金属、镍或铬层的活化，对钢铁浸蚀较慢

用于各种钢铁、铝合金的活化，对钢铁浸蚀快，也可用于去毛刺或剥蚀镀层

用于除去经1号、2号或其它活化液处理后残留在零件表面上的石墨、碳化物或污物

浸蚀能力比1号液强，用于1 号或2号活化液处理效果不够好的场合

用于铬、镍及镍合金等易钝化基材的活化

活化时一般都采用反向（即零件接正极）的方式，其效果与活化速度均比正向时高。对要求表面粗糙度不变的情况下才采用正向（例如光亮镍表面刷镀金），有时也可采用正向与反向交替活化的方式，对于某些难活化的材料用此法往往能得到良好的结果。具体规范则需根据材料牌号和表面状态试验确定。各种活化液的处理时间因材料类型、表面锈蚀程度、对零件表面粗糙度要求等的不同而异，一般在5~100秒。

（一）多层结构

通常的刷镀层分三层结构，即底层、夹心层和工作层。

1、底层底层又称过渡层或“闪镀层”。其主要目的是提高刷镀层与基材的结合强度，可在以下几种情况下使用：

（1）基材与刷镀液迅速产生置换反应而形成疏松、附着力不良的镀层。如钢铁零件直接刷镀酸性铜和银时会产生这样情况，这时就应预先刷镀镍或碱性铜作为底层。

（2）基材化学活性强，用较强的酸性或碱性刷镀液时，会受到强烈浸蚀而无法形成良好的镀层。如铝零件直接刷镀高速铜时，铝基材便会受到浸蚀，此时要用特殊镍作底层。锌是两性金属，为了防止基材腐蚀必须采用中性溶液作底层。

（3）基材表面呈钝态，则因钝化膜的存在而不易得到附着力好的刷镀层。如不锈钢零件刷镀时应用特殊镍作底层，从而得到附着力良好的特殊镍底层。

另外，对于铸铁及粉末冶金件等类组织疏松的基材，为防止渗入孔隙中的残余镀液对基材的腐蚀，应使用接近中性的刷镀液（如碱性铜、快速镍）刷镀底层，其厚度一般为2~5μm。

2、夹心层

单一镀层都有一定的极限厚度，若超过此厚度值，镀层便会出现裂纹、组织粗化、附着力大大降低等缺陷（主要是由镀层内应力引起），所以当修复零件时，若尺寸超差较大，应该在中间刷镀夹心层。夹心层的作用主要是降低镀层的内应力，有时为了提高光洁度和封闭孔隙也采用夹心层。夹心层可以是一层，也可以是多层夹心层。

夹心层常采用铜和低应力镍，用低应力镍作夹心层，厚度一般为5~20μm，用铜作夹心层，厚度应按具体情况而定。常选用的夹心层有低应力镍、高速铜、高堆积又减铜等内应力较低的刷镀层。

3、工作层（即功能镀层）

工作层即刷镀在2件表面的镀层，它应能满足零件要求的力学、物理、化学、电化学及装饰性能的要求。

转至镀层设计主要类别有：耐磨和减摩镀层、抗高温氧化镀层、防粘镀层、非晶态镀层、导电镀层、磁性镀层、热处理用镀层、可焊性镀层、装饰镀层、吸光和吸热镀层、耐腐蚀镀层。

（1）耐磨镀层

镀层具有较高的硬度和较好的耐磨性，常用的刷镀层有：高效铬镀层、快速镍镀层、镍-钴合金、镍-钨合金、镍-磷合金镀层等。（2）减摩镀层

减摩性镀层具有较低的摩擦系数和较好的自润滑性能，常用的刷镀层有：铜刷镀层、银刷镀层、锡-铜-锑三元合金刷镀层等。（3）抗高温氧化镀层

在400~500℃的高温环境下，可以采用镍-磷合金、镍-钴-磷合金、铬等镀层。对于更高的温度(大于500℃)必须采用镍-钨合金，镍-钴-钨合金，钴-钨合金等镀层。（4）导热、导电镀层

银、金、铜以及它们的合金刷镀层具有良好的导热、导电能力，可用于导热、导电镀层。（5）磁性镀层铁、铁-钴及钴刷镀层是具有良好磁性的镀层。（6）热处理用防渗镀层

对于局部需要渗碳和渗氮的工件，其他部位可以采取刷镀铜层来防止渗碳，刷镀锡层来防止渗氮。（7）可焊性镀层

锡、铅-锡、银刷镀层具良好的钎焊性能，可用于修补电器零件和其他需钎焊的场合。（8）装饰镀层

因为铬和金镀层在空气中不易被氧化变色，因此，刷镀铬和金经常用作装饰镀层。此外，光亮镍、光亮铜、光亮银、黄铜镀层也可以作为光亮装饰刷镀层。（9）吸光、吸热镀层

刷镀铁层经发黑后，可以用于光学仪器零件吸收光线或作为吸热镀层。刷镀黑镍适用于表面装饰、吸光、吸热镀层。（10）防粘镀层

铬和镍-磷镀层抛光至镜面光亮时具有较好的脱膜性能。常用的镀液有：三价铬镀液，高效刷镀铬镀液，酸性镍-磷合金镀液。（11）耐腐蚀镀层

常用的防腐蚀性镀层有：镉镀层、铟镀层、锌镀层、铅镀层、铜镀层、镍及镍合金镀层。

（二）单层结构

有些工作层与基体材料结合良好，不必要附加底层也可以达到较好的结合强度。例如铜基体刷镀镍时，只对铜基体进行前处理后，直接刷镀快速镍达到所要求尺寸；低碳钢基体刷镀铬，钢件（20#钢、30#钢、45#钢等）可先用铬溶液反向处理后，直接转正向刷镀铬，便可以获得良好的铬镀层。低碳钢、铜、黄铜都可以直接刷镀镍和铬。

（三）双层结构

有些工件材料不能直接刷镀工作层，必须通过打底层来提高结合强度。例如中、高碳钢刷镀快速镍时，必须刷镀特殊镍1~2μm作底层，再刷镀快速镍以提高结合强度；刷镀酸铜时，先预镀镍或碱性铜，再刷镀酸性铜，可以大大提高镀层与基体材料之结合强度。

（六）刷镀层脱落的原因和解决方法

刷镀的成败，首先取决于镀层与基体材料的结合强度，其次才是镀层的性能。刷镀层脱落一般分为两种情况：镀层与基体和镀层之间的脱落。分述如下：

1、镀层与基体之间脱落的原因和解决方法（1）除油不彻底

若除油不干净，在工件油污粘附处，因导电不好，不能达到活化效果，镀层在该处会起泡脱落。如遇到这种情况，刷镀前必须严格去除油垢，最好用热的溶液去油。对于有油孔的轴，若是直通孔，可以把孔内油污清洗干净，否则，封堵油孔，避免在刷镀过程中冒油出来，影响镀层结合强度。（2）活化不良

镀层与基材结合强度的好坏，活化处理是关键。若活化不彻底，镀层会脱落。活化的好坏直观标志是被镀表面应失去金属光泽，有粗化感，对含碳量高的工件，表面应为黑色，并用3#活化液活化，活化后表面应为银灰色，才能进行刷镀。（3）金属的置换反应

金属的置换反应属化学反应，它的速度要比刷镀时的电化学反应更快。当溶液一接触工件表面就发生这种置换反应，使镀层与基体结合不牢固，这种置换层上的刷镀层便会脱落。

上述现象主要来源于活化液和特殊镍底层受铜离子污染。活化液的铜离子来源于两个方面：一是对铜基活化时，带进的铜离子；其次是石墨阳极紧固铜螺母被活化液腐蚀而被带进溶液中。此时必须更换活化液，对铜件刷镀时应用专一活化液。特殊镍镀液的铜离子主要来源于阳极紧固铜螺母，遇到这种情况，也必须更换特殊镍镀液。（4）选择底层不当

对于不锈钢和铬层表面刷镀，因为经过活化的表面很快形成氧化膜，若采用碱铜作底层，碱铜镀液不能把氧化膜去掉，所以镀层与基材结合不好，会起泡脱落，对于这种情况应该采用酸性较强的特殊镍镀液作底层，因为镀液可以活化去除不锈钢、铬层表面形成的微量氧化膜，使特殊镍与基体结合良好。（5）基体材料的腐蚀

有些镀液对基材腐蚀严重，会造成镀层与基体脱落。例如，钢铁刷镀特殊镍后刷镀酸性铜，若特殊镍太薄，酸性铜会腐蚀基材，使镀层脱落，这时，可以在特殊镍底层上加镀碱铜或快速镍，然后再刷镀酸性铜。又如锌为两性金属，在酸和碱中都存在腐蚀现象，因此，在锌和锌合金上刷镀时，应选用中性镀液作底层。（6）刷镀前后溶液温差太大

对有些经过强化处理的金属材料表面，若刷镀前处理溶液和工件温度较低，刷镀后镀液和工件温度较高，刷镀完工经过冷却后，镀层会产生应力裂纹和脱落现象，遇到这种情况，刷镀前的溶液和工件必须加热至40~50℃，并通过溶液流量来控制刷镀过程中溶液的温度变化在±5℃之间。

2、刷镀层与镀层之间的脱落原因和解决方法。（1）特殊镍底层太厚

特殊镍结晶比快速镍更细，当特殊镍作底层时，若刷镀时间太长，镀层太厚，以致发亮，在发亮的特殊镍表面上刷镀快速镍，由于快速镍晶粒较粗，会产生位错，使镀层内应力增大，造成快速镍镀层与特殊镍镀层之间脱落。遇到这种情况，必须减少特殊镍镀层的厚度，一般控制在1~2μm。

（2）镀层出现干斑

在刷镀大工件时，若镀液温4度和工件温度过高，镀液又不能连续供给，会造成局部干斑，使镀层局部脱落，这时，必须降低刷镀电压或加快镀液流速以便保持工件的适合温度，使刷镀过程中不出斑干斑。（3）中途停电时间太长 1.在刷镀镍或铬时，因停电或导线接触不良造成停镀，若停电时间超过5分钟后再继续刷镀，会造成镀层间脱落。此时，必须重新前处理，再进行刷镀。

六、刷镀操作中的注意事项

（一）镀液和零件的预热

一般镀液的理想工作温度是25~50℃之间。镀液温度高可使用较高的电流密度，沉积速度快，底层内应力小，附着力高，所以当镀液温度低时，应适当进行加温。而对硬质镀层（如镍和铬），若镀液起始温度偏高，在刷镀过程中，如果没有足够的溶液循环冷却，溶液和工件的温度会越来越高，当刷镀完毕后，待工件冷却，其表面容易出现裂纹，因此，对这种情况必须适当控制镀液和工件的温度，增大镀液容量以保持温度的稳定性。

（二）刷镀阳极与零件的相对运动速度

刷镀的镀笔阳极与零件的被镀表面之间应有一合适的相对运动速度。速度太低，刷镀电流过大时，会使镀层烧伤或多孔、粗糙、发脆；速度过快会降低电流效率，甚至不能沉积金属。一般来说，对电流效率低的镀液，如铬（三价或六价铬）镀液，必须降低阴阳极相对运动速度；对电流效率高的镀液（如银、快速镍溶液），可加快相对运动速度，升高电流密度，提高沉积速度。

（三）工作电压和电流

当电压一定时，刷镀的电流大小与溶液的导电能力、阴阳极距离、包套材料的吸水性、溶液的温度，阴阳极接触面积有关。刷镀时要根据实际情况调节工作电压值，如被镀面积小、温度低、阴阳极相对运动速度慢时，工作电压要低些，反之，工作电压要高些，这可通过观察镀层外观是否正常，作出判断，调整电压。

（四）被镀表面润湿状态

被镀表面在从前处理开始的各个工序中，都要求始终保持润湿状态，因此，工序间的转换动作要迅速，决不要在刷镀过程中使镀层产生干斑。对于大面积的刷镀，可采用多个镀笔同时进行，并连续向阴阳极供给镀液，也可适当降低电流密度，以保持镀液温度在适当的范围。

（五）镀液的使用极限

因为绝大多数刷镀工艺都是采用不溶性阳极，在刷镀过程中，镀液中的金属离子得不到补充，金属离子的含量越来越少，当镀液循环使用到一定程度后会析出大量盐类（高温镀液更明显），镀液粘度增大，金属离子含量明显降低，沉积速度很低等现象，使镀液不能继续使用，镀液的使用极限通常用镀液的剩余量表示。

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篇2：传授电刷镀经验

重庆机电职业技术学院

专业班级：姓名：学号：任课老师：成绩：实验报告

09级模具设计与制造2班文鸽 1260720120948 孙智富一．概述

通过在课堂上对电刷镀基本原理的学习，我们在实验室还亲手做了实验，如：电刷镀技术、表面硬度测试技术、零件拉伸实验等。并且重点介绍电刷镀技术，因其现在电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制，材料也比较广泛，成本也比较低，广泛应用。目前已用于各机械行业及电力、电子、化工、纺织等许多部门。电刷镀是电镀的一种特殊方式，不用渡槽，只需要在不断供应电解液的条件下，用支电笔在工作表面上进行擦拭，从而获得电镀层。因此，电刷镀又称无槽镀、涂镀。二．电刷镀实验内容

开始刷镀前，在未接通电源前用刷笔接蘸上硫酸铜溶液，在工件表面擦拭几秒钟再通电源，调节电压到4—6v，然后用正极导线与镀笔相联，负极导线和工件相联。然后用镀笔蘸上硫酸铜溶液在工件上不断的进行擦拭，就会在工件表面出现一层金黄色的物质，就是镀在工件表面的铜。如果工件需要镀层的比较大，测量在一分钟内进行电刷镀所增加的厚度，直至达到工件尺寸的要求。电刷镀实验原理：

电源的正极通过导线与电镀笔相联，而负极通过导线与工件相联，当电流方向由镀笔流向工件时为正极电流。正向电流接通时会发生电沉积，电流方向从工件流向镀笔时为反向电流；反向电流接通时工件表面则会溶解。电刷镀工作过程：

电净→活化→镀中间层→镀工作层→至要求尺寸→表面抛光电刷镀实验结论：

技术设备简单、工艺灵活、操作方便，可以在现场作业，操作容易，镀层结合牢固，可以进行槽镀困难或实现不了的局部电镀，操作安全，对环境污染小，经济效益显著，可以提高生产效率高。目前刷镀工艺主要用于各机械设备的维修，也用来改善零部件的表面理化性能。实验体会

经过了这次试验，我体会到了电刷镀这个技术的重要性以及广泛性。电刷镀工艺主要用于目前我国修船行业已普遍使用电刷镀修复船机零件。可修复磨损和机械加工超差的船机零件，如活塞杆、增压器转子轴、电机转子轴、水泵轴、尾轴衬套、轴颈磨损的修复、孔类零件的修理、滚动轴承的修理等。在修复工件是比起电镀，沉积速度快，是有槽电镀的10～15倍。节约能源与工时。镀后一般不要加工，镀层厚度可控制。电刷镀是工业上必不可少的技术，并能为我们创造出更大的利润。

参考资料：徐彬士神奇的

1、表面工程北京清华大学出版社 2000

2、华一鸣、张厚琪电刷镀技术安徽科学技术出版社 1985

3、孙健机械在制造技术重庆机电职业技术学院 2011篇二：汽车冲压模具电刷镀实验报告关于一汽－大众汽车有限公司汽车车身拉延模具电刷镀强化的试验报告

模具在现代汽车制造中具有极其重要的作用，它的质量直接决定产品的质量。提高模具的使用寿命和精度，缩短模具的制造周期，是许多企业急需解决的技术问题，但在模具使用过程中经常会出现塌角、变形、磨损等失效形式。因此，对模具的修复强化也是必要的。修复模具的方法很多，但就目前许多大企业在实际现场操作中，最经济、最切实可行的方法是采用电刷镀技术修复模具。尤其针对于一些大型、不易搬动的汽车车身拉延模具，由于电刷镀的设备携带方便，工艺灵活，不受场地限制，可以去现场进行表面刷镀。刷镀时可以不受模具形状和尺寸的限制，而且可以局部施镀，修复后表面的耐磨性、硬度、粗糙度等都能达到或超过原来的性能指标，同时还具有速度快，对环境无污染等优点。因此，刷镀技术在汽车大型拉延模具的表面修复和强化方面具有广泛的推广价值。

一汽－大众汽车有限公司某车型车身拉伸延模具在使用过程中磨损较严重，且成型件表面经常出现拉毛现象，废品率较高。为此，我公司与一汽车－大众汽车有限公司共同对该模具进行了电刷镀表面强化的初步试验，取得了很好的效果。

一、拉延模具失效分析

该模具材质qt-700，用于镀锌钢板拉延成型。工作过程中模具表面磨损较重，磨损形式主要是磨粒磨损。磨粒主要来源，初期主要是钢板表面的氧化皮，以及由于在巨大压力下某些微小区域积累的较高温度使坏料与型腔表面焊合，并从坏料表面撕下一小块金属，粘附在型腔表面并成为“小瘤”；后期可能是模具本身的粗大碳化物的剥落颗粒。模具磨损后，表面微观粗糙度增加，许许多多的微凸体对镀锌钢板产生微切削作用，因此生产的零件表面划痕累累。一副模具生产500个零件后便需维修。

二、刷镀工艺

三、生产试验

模具经过电刷镀强化后，由于表面成分及组织都发生很大变化，镀层具有超细晶粒及高密度位错强化，使模具表面硬度显著提高，而且ni基体具有很好的韧性，镀层与基体结合高不易脱落，从而减少了磨损的几率，表面光洁度的提高又有利于抗表面接触疲劳。因此，表面的耐磨性有了很大的提高。

该模具装机生产2500件零件后无拉毛现象，若按以前生产500件零件修模一次计算，使用寿命至少提高5倍以上，得到了一汽－大众汽车有限公司有关技术人员的一致好评。

长春金工表面工程技术有限公司

2009年7月18日篇三：电刷镀实验方案电刷镀实验方案

姓名：林志聪学院:金山学院学号：100601074 课题名称：钢结构机头的电刷镀防腐蚀技术

一、问题的提出

钢结构接头失效分析： 1.钢结构的表面处理

钢材在轧制过程中,经热处理后表面产生一层均匀的氧化层;同时钢材在加工过程中,钢材表面往往产生焊渣、毛刺、油污等污染物。这些氧化物如不认真清除,会影响防腐涂料的附着力和涂层的使用寿命。钢材表面处理质量,有时甚至比涂料本身品种性能差异的影响更大,应予以重视。2.钢材的腐蚀

钢材的腐蚀速度与环境、湿度、温度以及有害介质的存在有关,其中湿度是一个决定性因素。大气的相对湿度在60%以下时,钢材的腐蚀是很轻微的;但当相对湿度增加到某一数值时,钢材的腐蚀速度会突然升高,这一数值称为临界湿度。钢材在常温中腐蚀属于电化学过程,钢铁内部不同金属杂质之间具有不同的电极电位,得到或失去电子的能力不同, 从而引起了局部的微电池。钢结构通常在常温大气环境中使用,大气中含有水分、氧和其他污染物的作用就会发生电化学腐蚀过程,既钢材构成原电池的阳极,通过溶解和氧气逐步变为铁锈。铁锈能够吸收大量水分,致使锈层体积膨胀使腐蚀继续扩展到内部。

钢材在高温下腐蚀属于化学腐蚀。高温状态下金属和干燥空气相接触,表面会生成化合物(如氯化物、硫化物、氧化物等),形成对钢材的化学腐蚀。3.连接材料的腐蚀

钢结构接头连接的材料的腐蚀引起结构失效也不容忽视。

焊缝腐蚀机理是由于母材和焊缝金属间本身成分有差异,或母材和焊缝金属材料的不搭配,以及焊接过程中热冷循环使焊缝的热影响区材质的差别,进而造成电化学性能间的差异,如果环境中干湿交替,会加剧这种电化学反应。2003年某工地的一台已使用近8年的塔式起重机由于基础长期排水不畅,底架与基础节连接的法兰盘背面角焊缝长期受到泥水腐蚀,焊缝有效高度越来越小,在正常起吊额定载荷时,底架法兰盘背面角焊缝撕裂,塔式起重机从根部整体倒下,造成严重事故。

螺栓往往具有较高的铬和镍,铬和镍在空气中会形成一次呢过非常致密的氧化薄膜,这种薄膜具有很好的稳定性,从而防止材料被腐蚀,但如果含铬和镍量不足,往往会降低螺栓的抗腐蚀能力。因此，防腐蚀是提高钢材性能的有效途径之

一。电刷镀是用电解方法在工件表面获取镀层来强化、提高工件表面性能，取得工件的装饰性外观、耐腐蚀、抗磨损和特殊光、电、磁、热性能，也可以改变工件尺寸，改善机械配合，修复因超差或因磨损而报废的工件等，因而在工业上有广泛的应用。在本实验中，研究电刷镀镀层在钢结构防腐蚀，延长其使用寿命，修复其功能方面的应用。

二、实验假设与理论依据

电刷镀技术是表面工程技术和重新制造技术的重要组成部分,是一种在常温和无镀槽条件下向工件表面快速电沉积金属,达到恢复尺寸、强化和防护材料表面、延长零件使用寿命的现代维修手段。随着研究的不断深入,该技术显示出许多优于其它金属涂覆技术的优点,如设备轻便、工艺灵活、镀覆速度快、镀层种类多等,被广泛应用于机械零件的表面修复与强化,并取得了显著的经济效益。普通钢电刷镀工艺已较为成熟,随着航空、航天、煤炭、石油、化工、冶金和食品等工业的蓬勃发展,不锈钢材料已得到广泛的应用。

电刷镀是用电解方法在工件表面获取镀层的过程。其目的在于强化、提高工件表面性能，取得工件的装饰性外观、耐腐蚀、抗磨损和特殊光、电、磁、热性能；也可以改变工件尺寸，改善机械配合，修复因超差或因磨损而报废的工件等，因而在工业上有广泛的应用。理论依据：电解原理

三、实验目标

通过本实验识电刷镀在未来工业加工重要作用，了解电刷镀的基本原理。同时，熟悉电刷镀的工艺过程，及过程中的影响因素对镀层的影响。

四、实验对象、方法及手段 1.实验对象

钢结构金属片若干 2.实验方法

通过对实验试样镀上相等厚度的不同材料或相同材料的不同厚度，和原式样进行对比，并总结。

3.检测手段（数据统计）

应用金相显微镜，观察钢结构接头的金相组织，同时使用仪器，检测各式样的硬度等参数。

五、实验原则

实验过程坚持求真务实、实事求是的原则，坚决杜绝实验作假，编造实验数据。

六、实验步骤

⑴准备8个式样。准备渡夜。

⑵镀前预处理

①表面整修待镀刚结构接头的表面，去除刚结构接头表面存在的毛刺、锥度、不圆度和疲劳层，用切削机床精工修理，或用砂布、金相砂纸打磨，以获得正确的几何形状和暴露出基体金属的正常组织，一般在修整后的镀件表面粗糙度ra应在5μm以下。

②表面清理表面清理指采用化学及机械的方法对刚结构接头表面的油污、锈斑等进行清理。当镀件表面有大量油污时，先用汽油、煤油、丙酮或乙醇等有机溶剂去除绝大部分油污，然后再用化学脱脂溶液除去残留油污，并用清水洗净。若表面有较厚的锈蚀物，可用砂布打磨、钢丝刷刷除或喷砂处理，以除去锈蚀物。对于表面所沾油污和锈斑很少的镀件，不必采用上述处理方法而直接用电净法和活化法来清除油污和锈斑。③电净处理电净处理就是槽镀工艺中的电解脱脂。刷镀中对任何基体金属都用同一种脱脂溶液，只是不同的基体金属所要求的电压和脱脂时间不一样。电净时采用正向电流(镀件接负极)。电净后的表面应无油迹，对水润湿良好，不挂水珠。

④活化处理活化处理用以去除镀件在脱脂后可能形成的氧化膜并使镀件表面受到轻微刻蚀而呈现出金属的结晶组织，确保金属离子能在新鲜的基体表面上还原并与基体牢固结合，形成结合强度良好的镀层。活化时，采用阳极活化(镀笔接负极)。

（3）刷镀过渡层过渡层为锡,操作工艺如下:①无电擦拭3s～5s;②镀笔接正极,工件接负极;③操作电压为15v;④镀笔与工件相对运动速度为12m/min～15m/min;⑤刷镀过渡层厚0．001～0．01 mm。

（4）刷镀工作层四组工作层分别为zn、sn、al、ni,操作工艺如下:①无电擦拭3s～5s;②镀笔接正极,工件接负极;③操作电压为15v;④镀笔与工件相对运动速度为12m/min～15m/min;⑤刷镀至0.5mm厚度。

(5)镀后处理当镀层厚度达到尺寸要求后,停止刷镀,去掉保护胶带。对边缘部位用砂纸打磨光滑,用汽油清洗干净。

刷镀过渡刷镀工作编号试样材料镀前处理镀液层材料层 zn 2 sn 打磨、擦洗、铸钢碱铜溶液锡胶带保护 3 al 4 ni 3.分析阶段

对实验数据进行分析，总结实验结果。

七、总结问题

篇3：应用电刷镀技术修复模具

模具在使用过程中经常会出现刃口崩刃、变形、表面磨损、表面腐蚀等失效形式,导致模具精度降低和减少使用寿命。为了降低生产成本、缩短模具的制造周期并实现材料的循环利用,对失效的模具进行修复是企业急需解决的技术问题[1]。

传统的模具修复方法有钳工镶块嵌入法和镶块粘接法、电镀法、电火花工艺、热喷涂法、堆焊技术、电刷镀技术等等。用钳工镶块嵌入法和镶块粘接法对工人的技术水平要求较高,费工费时,难以普遍适用;用电镀的方法得到的镀层很薄(一般不超过0.3 mm),而且与基体结合不牢固,对形状损坏部位难以进行针对性的修复;用热喷涂方法得到的喷涂层稀释率大,降低了基体和材料的性能;采用堆焊方法,热量注入大,能量不集中,模具热影响区域大,模具材料容易产生晶体畸变甚至开裂;采用电刷镀技术修复模具,设备简单、工艺灵活、修复费用低,而且修复后不会引起基体金属金相组织的变化,镀层能够提高工件的表面强度和耐磨性,因此得到了广泛的应用。

1电刷镀技术

电刷镀技术是应用电化学沉积的原理,在导电零件表面上快速沉积金属镀层的表面技术,是表面工程技术的重要组成部分。电刷镀的工作原理如图1所示[2,3],刷镀时电源正极接刷镀笔,负极接工件,刷镀液通过注液管注入刷镀笔工作表面,同时使刷镀笔以一定的相对运动速度在工件表面移动,并保持一定的压力。在刷镀笔与工件的接触部位,刷镀液中的金属离子在电场的作用下扩散到工件表面,并在工件表面获得电子,再被还原成金属原子,随着刷镀时间的增加,被还原的金属原子在工件表面沉积结晶形成镀层,从而达到镀覆和修复的目的。

2电刷镀技术的特点

电刷镀技术具有如下特点:1设备简单便于携带,工艺灵活,不需要特殊熟练的技术,只要镀笔能够触及的地方均可进行镀覆,因此对于大型精密模具可就地修复或不解体修复;2镀覆层在工件表面上结晶沉积,结合强度高;3水溶液操作,在镀覆过程中不存在机械力,同时阴、阳极的相对运动有利于零件散热,因此不会引起零部件变形和金相组织变化;4镀液性能稳定,使用时不需化验和调整,无毒,对环境污染小;5沉积速度快,是槽镀的10倍~15倍,耗电量是槽镀的几十分之一;6镀层厚度的均匀性可以控制,既可均匀地镀、不均匀地镀,也可以局部电镀,镀后一般不需进行机械加工;7能够镀性能各异的单金属、合金镀层和复合镀层。

3电刷镀的工艺过程

电刷镀技术的工艺过程包括镀前预处理、镀件刷镀和镀后处理3大部分,每个部分又包含几道工序。

3.1镀前预处理

(1)待镀工件表面存在毛刺、锥度和疲劳层等缺陷时可通过机械加工,或用手工打磨等方式对工件进行整修,从而获得理想的几何形状,露出基体金属正常的金相组织,镀件在整修后要求其表面粗糙度应在Ra5μm以下。

(2)工件表面若有油污、锈斑时会影响刷镀效果,因此在刷镀前应对工件表面进行清理。对于油污可以采用化学方法进行清理;对于锈斑较厚的工件可以采用砂布打磨、钢丝刷刷等手工方式,也可以采用喷砂处理等机械方式清除锈斑。若工件表面油污和锈斑较少,可直接用电净法和活化法来进行清理。

(3)电净处理。通过电解的方法清除零件表面上的油污和杂质,电净结束用清水清洗干净后进行烘干,保证工件上无水珠。

(4)活化处理。电净处理后工件表面可能会形成氧化膜,通过活化处理去除氧化膜的同时使镀件表面受到轻微腐蚀而呈现出基体金属的结晶组织,确保金属离子能在新鲜的基体表面上还原并与基体牢固结合,形成结合强度良好的镀层。进行活化处理时一般镀笔接负极,工件接正极。

3.2镀件刷镀

(1)刷镀打底层:由于不同的金属金相组织不同,刷镀时镀层在不同金属基体上的结合强度也不同,如有些刷镀层不能在钢铁上直接结晶沉积,因此在对钢件进行刷镀时应先刷镀一层打底层作为过渡,厚度一般为0.001mm~0.01mm。

(2)刷镀工作镀层:工作镀层是表面最终刷镀层,使工件表面满足所需要的力学性能、物理性能、机械性能、化学性能等特殊要求,根据镀层性能的需要来选择合适的刷镀溶液。

3.3镀后处理

刷镀完毕后清除镀件表面的水迹、残液痕迹等残积物,采取烘干、打磨、抛光、涂油等保护措施,保证刷镀零件完好如初。

4电刷镀技术在模具修复中的应用实例

4.1修复塑料模具

某公司一套端子护套模具(材料为45钢)中的卡槽尺寸出现超差,超差尺寸在0.16mm~0.38mm之间,端子不能在护套中可靠固定。如果重新开模不但成本高,而且制造周期较长,影响生产进度。决定采用电刷镀技术将额外的金属沉积到磨损面上,且沉积的金属层应具有较好的性能以适应生产要求,刷镀完毕后,将多余的金属镀层通过机加工的方法去除,使模具恢复到初始的形状和尺寸精度。其修复工艺如下:

(1)清理模具型腔。由于在注塑过程中为了便于脱模,在模具型腔表面涂有脱模剂,因此用丙酮对模具型腔进行清理。为了防止非镀覆表面受到腐蚀或损坏,用胶带将镀覆表面和非镀覆表面隔开。

(2)将工件接负极,镀笔接正极,对工件镀覆表面进行电净处理。

(3)为了消除镀覆表面的氧化层和疲劳层,将工件接负极,镀笔接正极,用2号活化液对镀覆表面进行活化处理,经过10s~15s后镀覆表面呈现黑灰色。清洗干净,通过电源反接用3号活化液对工件进行活化处理以清除型腔表面的炭黑。

(4)为了使镀层和基体更好地结合,镀覆前在基体上用特殊镍打底层,厚度为0.005mm。

(5)工件接负极,镀笔接正极进行镀覆,直到修复工作层尺寸。由于该模具型腔尺寸较小,无法用常规量具测量镀层厚度,利用公式t=cδS/I(c为耗电系数,δ为镀层厚度,S为镀层面积,I为刷镀时的电流)计算出镀覆所需时间[4],通过镀覆时间来控制实际镀覆层厚度。

(6)对镀层进行打磨修正并试模检测零件尺寸是否合格。经过镀覆后,模具的强度和耐磨性都得到了提高。

4.2修复汽车覆盖件模具

某汽车模具企业常用车型发动机引擎盖外板修边模具(材料为T10A钢),刃口有崩刃现象,造成制件边缘有毛刺且表面有划伤的现象。由于该模具尺寸较大,不易搬动,因此采用电刷镀技术对破损的修边镶块刃口进行修复。其修复工艺如下:1对崩刃部位进行机械打磨、抛光并清除镶块表面油污和锈蚀;2用清水冲洗镶块表面残留溶液;3用绝缘胶带对非镀覆表面进行保护,防止非镀覆表面受到腐蚀或损坏;4电源反接,用1号活化液对镶块进行活化处理,结束后用清水清洗镶块表面残留活化液;5在镀覆表面镀覆过渡层,提高镀层和基体的结合能力;6电源正接对镶块进行镀铬,直至符合模具尺寸要求;7用清水清洗表面后进行烘烤,以提高基体和镀层的结合力;8对镀层进行抛光加工,提高镀层表面粗糙度并试冲裁检测零件是否合格。修复后的刃口具有优良的镀层,且镀层与镶块基体结合紧密,使刃口具有较高的强度,提高了模具的寿命和经济效益。

5结论