运用电刷镀技术修复失效模具

作者：湖南工学院 张蓉 贺四清

欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 摘要：从电刷镀技术在工程中的应用实例出发，简述了电刷镀技术的基本原理和实际应用的操作工艺，从而提出了在生产现场中应用电刷镀技术修复大型棋具的意义和前景。 关键词：电刷镀技术 模具 修复 模具在现代工业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、甚至折断等失效形式。因此，对模具的修复也是必要的。修复模具的方法很多，如电火花工艺、堆焊技术等等，就目前许多大企业在实际现场操作中，最经济、最现实可行的方法是采用电刷镀技术修复模具了。电刷镀技术在我国研究开发、应用推广已有20多年历史，这一新技术解决了许多国家重点工程中的维修等关健问题，创造了很大的经济效益，也广泛应用于模具修复中。电刷镀的设备简单，工艺灵活、修复费用一般只占成本的0.5％~2％，而且一些大型模具型腔局部修复后表面的耐磨性、硬度、表面粗糙度等方面都能达到原来的性能指标，因此，起到表面强化的目的。 1 电刷镀技术的基本原理 电刷镀技术需采用专用的直流电源设备，电源的正极接镀笔，作为刷镀叫的阳极；电源的负极接工件，作为刷镀时的阴极。镀笔通常采用高纯度细石墨块作阳极材料，石墨块外面包裹一层棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，并保持适当的压力。在镀笔与工件接触的部位，镀液中的金属离子在电场的作用下扩散到工件表面，并在左面获得电子被还雄成金属原子，沉积结晶形成镀层，随着刷镀时间的增长，镀层增厚，从而达到镀覆及修复的目的。电刷镀的设备主要包括电源装置、镀笔与阳极以及各种辅助材料。电刷镀工作原理图如图1所示。 2 节能刷镀技术修复模具的应用实例 图2是某汽车制造厂某车型中立柱外板拉伸件示意图，该件产品采用组合模具，拉伸成形，凹模用镶拼结构，模具材料为T10A钢，单面磨损大，且有刃崩现象发生。如果出现了这样的情况，成形的制件尺寸达不到要求，且表面有拉裂的现象，为了恢复模具尺寸且对刃口表面强化，该厂家采用了电刷镀技术修复。 刷镀前对凸、凹模进行表面清理，由于模具使用时间长， 凹模型腔内、凸模工作部分都有一定的油污及一些灰尘，所以，此表面清理过程包括镀面表面加工、表面脱脂及表面除锈3部分，具体做法是： (1)细砂布打磨掉凸模表面及凹模型腔的氧化层后，再用有机溶剂(丙酮)擦拭，表面进行除油，用胶带保护好镀覆面的相临面，使其免受腐蚀和损坏。 (2)凸、凹模修复面分别进行电净液脱脂，以除去修复面的油污。常用的电净液无色透明，碱性，pH值=12~13，手模有滑感。这时模具工作零件接负极，镀笔按正极(正接)，工作电压保持10-14V，镀笔与工件相对运动速度为4~8m/min，同时电净时间尽量短，约为8~10s，电净后，用清水彻底清洗模具表面，操作人员要尽量让模具工作零件表面上水珠均匀摊开。 (3)活化处理。先用2#活化液活化，对修复表面进行活化处理，以除去修复表面的氧化层和疲劳层，此活化液无色透明，酸性，pH值=0.6~0.8。具体的操作工艺为：模具工作零件接正极，镀笔接负极(反接)，工作电压10~14V，镀笔于工件相对运动速度为6~8m／min，活化时间应根据模具工作零件镀画大小而定，一个部位接触时间为30-60s，操作人员观察到模具修复表面呈均匀的黑灰色即可，然后用清水彻底清洗。 后用3#活化液除去修复表面的碳黑，此活化液显浅兰色透明、酸性，pH值=4.5~5.5。修复零件接正极，镀笔接负极(反接)，工作电压17~20V，镀笔与工件相对运动速度为lO~15m/mln，在一个修复面接触时间为30~60s，观察到修复表面呈均匀的银灰色为止，再用清水冲洗一次。 2.1 刷镀修复尺寸 (1)刷镀特殊Ni过渡层。此溶液早深绿色，pH值=0.9~1，有较强烈的醋酸味。操作工艺是：修复零件接负极，先用镀笔蘸满特殊镍液进行无电擦拭修复表面约5s，在修复表面预布一层特殊镍金属粒子后，再在18V电压下擦拭5s，然后转到工作电压为15V下施镀，镀笔与工件相对运动速度为10~15m/min，镀层厚度约为3μm，修复表面呈淡黄色，用清水冲洗干净，去掉表面的残留镀液。 (2)刷镀Ni-W合金工作层。镍钨合金溶液呈深绿色、酸性，pH值=1.8~2，有轻度醋酸气味。操作工艺为：修复零件接负极，无电擦拭5s，然后在工作电压为10~15V下施镀，镀笔与工件相对运动速度为10-20m/min,刷镀到修复后的尺寸。 2.2 刷镀后的检验和修整 由于该模具修复表面的尺寸测量较困难，无法用常规工、量具测量它的实际厚度，只有利用镀覆时间的长短来控制镀层厚度，计算出镀覆所需时间，可利用以下经验公式： 要使镀层厚度的尺寸比较准确，必须考虑电源输出电流与镀液的耗电系数的误差，可适当增加刷镀时间来保证镀层尺寸。 刷镀完毕后，让技术人员对镀层进行质量检查，方法是：用清水冲净镀覆表面的残留镀液，擦净修复表面的水渍，用风机吹干镀层表面，观察镀层表面有无裂纹和起皮。 镀后修整也是必要的工作，用油石和细砂布打磨镀层表面，使其达到要求的表面粗糙度，试模后直到尺寸合格为止，最后进行抛光处理，使摸具完全符合要求。 3 刷镀后的分析 上述是电刷镀技术在修复模具中的应用实例，因局部修复即节省了镀液、又达到了修复的目的。修复后的模具具有优良的镀层，它降低了模具表而粗糙度值和磨损系数，提高了抗氧化能力，使该模具的寿命从原来的3000件提高到5000件左右，寿命提高80％。经厂家实践生产后，经济效益显著。 参考文献 1 胡传析．表面处理技术手册[M]．北京：北京工业出版社，1997． 2 林春华，葛祥荣．电刷镀技术便览[M]，北京：机械工业出版社，1991． 3 闫洪．金属表面处理新技术[M]．北京：冶金工业出版社．1996． 4 魏无际等．电剧镀Ni-P合金工艺及其耐盐雾腐蚀性能研究[J]，表面技术，2002，(6) 5 谢风宽等．电刷镀技术与模具维修[J] 模具工业，2002．(8)(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/7/2005)