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模具电镀镍钨合金工艺和解析

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发表于 2011-6-20 22:44:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  1前言3 X; X) q+ D) G+ ^4 `8 j( O
  模具的质量与制件质量紧密相关。许多模具(如压铸模)的表面必须进行电镀,以提高其耐蚀性、耐磨性、抗氧化性及硬度等性能。传统的镀铬技术尽管工艺成熟,质量比较稳定,但因为六价铬是一种有毒的物质,严重污染环境。因此,消除污染,保护环境,清洁生产,走可持续发展的道路。% d: X; D3 I( ~; P3 ]1 g6 Z7 e/ q6 h
  电镀镍钨合金是提高模具质量、延长模具寿命、清洁生产的良好选择。镍、钨金属硬度高、耐磨性好,与熔融态基体粘附温度高。镍钨合金镀层结晶细致光亮、耐磨性好,与基体结合力强、硬度高,高温下维氏硬度达到1000以上。该技术近年来受到各方的关注,将逐步取代模具电镀铬,但是,该技术目前普遍存在镀层粗糙、不均、麻点等缺陷,严重制约其应用发展。
! f4 a; b8 e" N  v+ G1 L! C  2镀液配方及工艺流程
9 n# f$ |+ G: R0 G; x' D  镀液主要由钨酸钠、硫酸镍和柠檬酸钠组成,其含量分别为40~45g L、20~30g L、40~50g L。
1 q; H) Q0 j, l. l( ^& K  工艺流程:( g9 ~( G6 p- b! p/ _
  喷砂→检查→除油→清洗→电镀→检验( F# [- t. j5 }2 ]7 l6 b" [
  3镀层质量缺陷及其原因分析
; m! L3 r! q( n2 M, L8 M  常见镍钨镀层质量缺陷是麻点较多,侧面及球面的镀层粗糙有白色颗粒,中央镀层与侧面、角部和R处严重不均,甚至角部、R处出现微细裂纹等。
1 J4 R. I8 V4 M* d) [  3.1麻点" K- r8 O+ G# R( m0 u7 Y( b! D, y
  麻点是镀层上的微小白色、黑色点状缺陷,形状多样,有些明显而规则,易发现,相对好控制;少量的肉眼“看不见”的,只能用仪器检查。1 j! {& E7 E- G! v- K: i
  原因分析:# k  X; M6 C" d2 m1 S. n3 Z8 q
  模具基体的砂眼、气孔、点蚀、粘附物等不良引起;模具在喷砂时粘附砂粒,或砂质不良,或砂质被杂质、油、异物、尘埃等污染引起;模具在除油时粘附的乳化物、清洗时水中的杂质等;配液时使用的压缩空气、纯水及其管路、工具及环境中的杂质等污染引起;镀液、活化液中的未溶化的盐颗粒、酸化的电极金属物等均可引起麻点。
  s% Y/ O8 Q9 e% N: v  上述麻点直观可见,而模具表面的有些薄层粘附物,经分析主要为镀前污染砂质中的碳类化合物。它牢固,粘附力强逐渐会变成耐酸碱、抗振动的高粘度胶状物。在除油、清洗时不易去除,一旦疏忽,流入电镀工序,必然被镀层覆盖,肉眼不易发现,也无法弥补。
; L2 S( p# d5 \  j9 l  3.2镀层粗糙5 A9 S6 f" w2 L; l" P# L' G& D. M
  原因分析:! r7 ~, c8 u/ `( E# [  m7 J6 Q
  镀液基本组成是硫酸镍、柠檬酸钠、钨酸钠等,还有盐类、有机配合物等。试验发现:模具电镀的缺陷主要与镀液中的杂质含量有关。化学药品的纯度不高,镀液中的异物,镀液的频繁使用,使镀液中金属杂质Cu、Fe、Cr、Co含量超出了允许范围等,均可导致镀层粗糙、麻点增加及白色颗粒。2 B! p; i1 J; ?9 p
  3.3镀层厚度严重不均
5 K+ o/ H& Y% F/ [1 d  中央与侧面、角部、R处镀层严重不均,甚至角部、R处出现微细裂纹。3 x/ K" K9 z- D3 H, i! S
  原因分析:$ S( `; a5 [' r7 `, r9 I: p
  镀液使用较长时间后,镀层出现缺陷的几率增加,侧面及球面的白色颗粒,角部、R处的微细裂纹尤为明显。试验发现:当镀液中的杂质Cu、Fe、Cr、Co含量分别显着增加到20、20、20、50mgl时,电镀质量明显下降。; O# Y* A1 x0 u! E4 r/ X" B$ k  `
  试验还发现:电镀电流的分布情况直接影响镀层的均匀度。模具的边缘、角部、R处电流密度明显比其它部位的高,相应金属沉积量多,镀层厚度大。正常情况下,中央与侧面、角部、R处的镀层厚度差为4μm左右。电流分布不均会导致镀层厚度差达到15μm以上,严重时镀层因为局部金属沉积量过多而脱落。
" \9 v1 g5 s' X# q' S  另外,模具的形状、结构、材料等也影响镀层的质量。' D; d" p% C  _1 B; z2 s* O) y; u* z
  4对策5 y  T- Q( t7 D8 y/ ]5 ~' y8 [
  (1)喷砂前,检查、消除模具基体的砂眼、气孔、点蚀、粘附物等。' _( \# T' g  U; m5 r9 b
  (2)喷砂时先检验砂质,若有杂质、异物、油污等污染,应立即彻底更换。喷砂后及时清扫模具表面残存的砂粒及其它粘附物。" W6 I3 U% n2 O% I+ m5 P
  (3)除油前先检验除油液表面,若有油状乳化剂聚集,应及时喷淋冲散;除油后模具表面若有油状乳化物粘附,必须清洗干净。1 O: `+ Y( B/ v0 b
  (4)酸活化时要严格控制时间,避免模具过腐蚀;同时,控制好模具下槽深度,防止电极板、连接件等腐蚀。其腐蚀物会污染镀液,导致电镀不良。' ~& M9 c" x7 L/ V* `0 C
  (5)镀液配制时化学药品尽量纯度高,并及时分析杂质含量。另外,镀液要定时分析,过滤,并定期更换。  k7 k; h; j# `5 Q8 e5 C- c4 P5 {  E
  (6)根据模具结构形状,科学地设计合理的电流均衡板,可以有效抑制金属局部沉积过厚,保证镀层质量。
' T- D5 M; e4 b+ n2 k  (7)在保证模具满足生产工艺的前提下,优化模具设计,特别有利于提高镀层质量。
  L# }5 x$ K) l5 q, Z5 q* [! _  (8)及时补充阳极,修理附件,定期清理镀槽泥渣,并进行“三废”综合治理。4 @( A2 R; z: y2 l3 u6 [
  (9)净化、保护工作环境,遵守工艺规程,加强操作人员责任心,避免环境、机械杂质进入镀液。
4 H' [4 y* e/ ^- {  5结束语
9 C8 H/ I$ q$ Y& a  电镀镍钨合金新技术,有着广阔的应用前景。但提高电镀质量,必须从工艺技术、生产管理等方面综合控制和管理。【MechNet】' o0 }- o, \' e% W5 M
文章关键词: 模具
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