电刷镀技术在模具制造与修复中的应用

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　　电刷镀技术在我国研究开发、应用推广已有二十多年历史，这一新技术解决了许多国家重点工程中的维修等关键问题，创造直接经济效益30亿元以上。电刷镀技术曾获得国家科技进步一等奖，是国家连续三个五年计划重点推广的新技术。

　　电刷镀的应用情况

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　　电刷镀技术在模具制造及失效修复中，应用广泛。对于一些大型、不易搬动的模具，由于电刷镀的设备比较简单，工艺灵活，携带方便，可以去现场进行表面刷镀。对于模具型腔局部缺陷，或使用后有磨损的部位也可采用表面刷镀进行修补。由于修复周期短，经济效益大，修复费用一般只占工件成本的0.5%～2%，而且修复后表面的耐磨性、硬度、表面粗糙度等都能达到原来的性能指标，因此起到表面强化的目的。将电刷镀技术应用于模具，可使汽车零件(如曲轴、连杆、齿轮等)的热锻模寿命提高20～100%，其主要原因是电刷镀层有良好的红硬性、耐磨性和抗氧化能力；电刷镀也可大幅度提高冷作模具的寿命，这归功于电刷镀层有高的硬度和良好的抗粘着性能；采用非晶态电刷镀层，可使各种冷热模具的使用寿命进一步提高寿命50～200%。

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　　电刷镀的基本原理

　　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，作为刷镀时的阳极；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，并在表面获得电子被还原成金属原子，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。

　　电刷镀电源装置

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　　电刷镀电源是电刷镀工艺过程中的主要设备，它由主电路和控制电路组成。

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　　电刷镀的表面准备及温度控制

　　刷镀前模具零件需进行表面准备，使待镀的工件显露出新鲜、洁净的基体，以便与镀层结合得足够牢靠。表面准备包括镀前表面加工、表面脱脂及表面除锈等。在刷镀模具的整个过程中，模具和镀液都应在40～50℃下进行操作。

　　电刷镀溶液

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　　电刷镀技术的关键是电刷镀液的配方。

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　　◆表面预处理溶液

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　　表面预处理溶液主要有电解脱脂的电净液和对表面进行电解刻蚀的活化液。

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　　◆模具常用电刷镀溶液

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　　①特殊镍

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　　硫酸镍395～397g/L氯化钠14～16g/L 乙酸68～70g/L盐酸20～28g/L

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　　②镍-钨D合金镀液

　　硫酸镍395g/L钨酸钠23 g/L 硼酸31 g/L柠檬酸42 g/L 硫酸钴2 g/L无水硫酸钠6.5 g/L 硫酸镁2 g/L硫酸锰2 g/L 冰醋酸20mL/L甲酸35 mL/L 氟化钠5 g/L十二烷基硫酸钠0.01～0.001g/L

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　　除了镍-钨合金外，近年来发展的镍-钴合金由于硬度高达550HBW，耐磨性好，镀层应力低，也特别适合模具表面的刷镀。

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　　实例1:电动机轴孔冲模的电刷镀修复处理

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　　冲模下模刃口加工超差0.1mm，材料为Cr12，淬火后进行尺寸修复。首先用特殊镍镀打底层，然后镀镍钨D为工作层。其工艺操作如下：

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　　(1)用有机溶剂丙酮脱脂。(2)用电净液脱脂，模具零件接负极，工作电压12～15V，时间15～30s，刃口处表面水膜均匀摊开不呈珠状。(3)以清水彻底冲洗。(4)用铬活化液活化，模具零件接正极，工作电压12～15V，时间10～30s；然后将电压降低到10～12V，时间10～20s，使工件表面呈银灰色。(5)用特殊镍镀液镀底层，无电擦拭3～5s，模具零件接负极，工作电压18～20V，闪镀3～5s，然后工作电压降至15V，阴阳极相对运动速度10～15m/min，镀层2mm。(6)用镍钨D镀液镀工作层，工作电压为10～15V，阴阳极相对运动速度6～20m/min。镀层厚度直到规定尺寸。工作前，镀液温度应加热至30～50℃。

　　实例2:组合模具尺寸恢复和表面强化

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　　材料为T10A钢，经多年使用后，单面磨损0.2mm，为恢复尺寸且表面强化，首先镀打底层(特殊镍)，然后镀镍—钨D合金作为耐磨表面。T10A属于中碳钢，其操作工艺如下：

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　　(1)用砂纸和油石打磨表面。(2)用有机溶剂擦拭。(3)用电净液脱脂，模具工作零件接负极，工作电压10～14V，阴阳极相对运动速度4～8m/min，电净时间尽量短，以减少模具工作零件渗氢量，模具工作零件表面上水珠均匀摊开，无干斑。