第四單元_電刷鍍、化學(xué)鍍、熱浸鍍

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1、第四單元金屬表面鍍層技術(shù)一、電鍍的分類：掛具滾桶電鍍方式常規(guī)電鍍脈沖電鍍電刷鍍電鑄滾鍍連續(xù)電鍍掛鍍自動(dòng)掛鍍線滾鍍連續(xù)電鍍電刷鍍電刷鍍技術(shù)采用一專用的直流電源設(shè)備，電源的正極接鍍筆，作為刷鍍時(shí)的陽(yáng)極，電源的負(fù)極接工件，作為刷鍍時(shí)的陰極。鍍筆通常采用高純細(xì)石墨塊作陽(yáng)極材料，石墨塊外面包裹上棉花和耐磨的滌棉套。刷鍍時(shí)使浸滿鍍液的鍍筆以一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度在工件表面上移動(dòng)，并保持適當(dāng)?shù)膲毫?。在鍍筆與工件接觸的部位，鍍液中的金屬離子在電場(chǎng)力的作用下擴(kuò)散到工件表面．并在工件表面獲得電子被還原成金屬原子，這些金屬原

2、子在工件表面沉積結(jié)晶，形成鍍層。隨著刷鍍時(shí)間的增長(zhǎng)，鍍層逐漸增厚。電刷鍍技術(shù)的特點(diǎn)：(1)設(shè)備特點(diǎn)電刷鍍?cè)O(shè)備簡(jiǎn)單，體積小、重量輕，多為便攜式或可移動(dòng)式，使于現(xiàn)場(chǎng)使用或進(jìn)行野外搶修。電刷鍍不需要鍍槽，也不需要掛具，與槽鍍相比較，設(shè)備量大大減少，因而對(duì)場(chǎng)地設(shè)施的要求大大降低。一套設(shè)備可以完成多個(gè)鍍種的刷鍍。（1）設(shè)備特點(diǎn)鍍筆(陽(yáng)極)材料主要采用高純細(xì)石墨，是不溶性陽(yáng)極。石墨的形狀可根據(jù)需要制成各種樣式，以適應(yīng)被鍍工件表面形狀為宜。刷鍍某些鍍液時(shí)，也可以采用金屬材料作陽(yáng)極。電刷鍍?cè)O(shè)備的用電量、用水量比槽鍍

3、少很多，可以節(jié)約能源、資源。刷鍍?cè)O(shè)備及用具刷鍍?cè)O(shè)備在現(xiàn)今的電鍍廠也很普及，從簡(jiǎn)單的平臺(tái)接觸式，到三角模具點(diǎn)接觸式，以及固定模具專用尺寸接觸式。刷布材料有不織布、PP混紗、羊毛…等。刷布厚度從1~3mm適用于三角模具，刷布越薄擴(kuò)散越小，但是容易破損。刷布越厚，接觸面積越大，擴(kuò)散就越大。刷鍍是所有電鍍方式中，攪拌效果最好的，因?yàn)樗怯眠B續(xù)摩擦方式來(lái)消除氫氣泡，所以刷鍍的電流密度很容易很高。使用刷鍍上需注意幾件事：第一就是流量，流量越大越好，黃金離子交換速度快，效率會(huì)很好，而且電流密度也可以更高。但是流量

4、大就很容易產(chǎn)生擴(kuò)散多鍍的問(wèn)題，所以需使用抽真空模具，讓多余的藥水可以迅速抽走。（2）鍍液特點(diǎn)電刷鍍?nèi)芤捍蠖鄶?shù)是金屬有機(jī)絡(luò)合物水溶液，絡(luò)合物一般在水中溶解度大，并且穩(wěn)定性好。因而鍍液中金屬離子含量通常比槽鍍高幾倍到幾十倍。不同鍍液有不同的顏色，透明清晰，沒(méi)有渾濁或沉淀現(xiàn)象，便于鑒別。鍍液性能穩(wěn)定，使用范圍較寬，在使用過(guò)程中不必調(diào)整金屬離于濃度。(2)鍍液特點(diǎn)不燃、不爆、無(wú)毒性，大多數(shù)鍍液接近中性，腐蝕性小，因而具有安全可靠，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)。除金、銀等個(gè)別鍍液外均不采用有毒的結(jié)合劑和添加劑?，F(xiàn)已研

5、制出無(wú)氰金鍍液。鍍液固化技術(shù)和固體制劑的研制成功，便于運(yùn)輸，保管。(3)工藝特點(diǎn)電刷鍍區(qū)別于電鍍(槽鍍)的最大工藝特點(diǎn)是鍍筆與工件必須保持一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。由于鍍筆與工件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，散熱條件好，在使用大電流密度刷鍍時(shí)，不易使工件產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。其鍍層的形成是一個(gè)斷續(xù)結(jié)晶過(guò)程，鍍液中的金屬離子只是在鍍筆與工件接觸部位放電還原結(jié)晶。鍍筆的移動(dòng)限制了晶粒的長(zhǎng)大和排列，因而鍍層中存在大量的超細(xì)晶粒和高密度的位錯(cuò)，這是鍍層強(qiáng)化的重要原因。(3)工藝特點(diǎn)鍍液能隨鍍筆及時(shí)供送到工件表面，大大縮短了金屬離子擴(kuò)散過(guò)程

6、，不易產(chǎn)生金屬離子貧乏現(xiàn)象。加上鍍液中金屬離子含量很高，允許使用比槽鍍大得多的電流密度，因而鍍層的沉積速度快。使用手工操作，方便靈活，尤其對(duì)于復(fù)雜型面，凡是鍍筆能觸及到的地方均可鍍上。非常適用于大設(shè)備的不解體現(xiàn)場(chǎng)修理?；瘜W(xué)鍍化學(xué)鍍是在無(wú)電流通過(guò)（無(wú)外界動(dòng)力）時(shí)借助還原劑在同一溶液中發(fā)生氧化還原作用，從而使金屬離子還原沉積在零件表面上的一種鍍覆方法?；瘜W(xué)鍍一、化學(xué)鍍的原理與特點(diǎn)化學(xué)鍍的沉積過(guò)程不是通過(guò)界面上固液兩相間金屬原子和離子的交換，而是液相離子Mn+通過(guò)液相中的還原劑Ｒ在金屬或其它材料表面上的還

7、原沉積?；瘜W(xué)鍍的關(guān)鍵是還原劑的選擇和應(yīng)用，最常用的還原劑是次磷酸鹽和甲醛，近年來(lái)又逐漸采用硼氫化物以及氨基硼烷類和類衍生物等作為還原劑．以便室溫操作和改變鍍層性能。從本質(zhì)上講，化學(xué)鍍是一個(gè)無(wú)外加電場(chǎng)的電化學(xué)過(guò)程。14化學(xué)鍍與電鍍不同的是，在化學(xué)鍍中，溶液內(nèi)的金屬離子是依靠得到由還原劑提供的電子而還原成相應(yīng)的金屬的。完成化學(xué)鍍的過(guò)程有三種方式：（1）置換沉積利用被鍍金屬的電位比沉積金屬負(fù)，將沉積金屬離子從溶液中置換在工件表面上。其化學(xué)反應(yīng)式可表述為：Me1+Me2n+→Me2+Me1m+溶液中金屬離子

8、被還原的同時(shí)，伴隨著基體金屬的溶解，當(dāng)基體金屬表面完全覆蓋時(shí)，反應(yīng)即自動(dòng)停止。所以，采用這種方法得到的鍍層非常薄。15化學(xué)鍍（２）接觸沉積利用電位比被鍍金屬高的第三金屬與被鍍金屬接觸，讓被鍍金屬表面富積電子，從而將沉積金屬還原在被鍍金屬表面。其化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上與上式相同，只是Me1不是基體金屬，而是第三金屬。其缺點(diǎn)是第三金屬離子會(huì)在溶液中積累。（３）還原沉積利用還原劑被氧化時(shí)釋放出的自由電子，把金屬沉積在金屬鍍件表面，其反應(yīng)過(guò)程可表述為Men++Re→Me+OX鍍鎳鍍銅