電刷鍍工藝及在修理中的應(yīng)用

宋楠楠

摘 要：概述了電刷鍍工藝的工作原理、工藝的主要技術(shù)要點(diǎn)，并對影響電刷鍍質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，列舉了電刷鍍技術(shù)在修理中的應(yīng)用實(shí)例。希望電刷鍍技術(shù)在農(nóng)機(jī)修理方面發(fā)揮更大的作用。

關(guān)鍵詞：電刷鍍；修理；涂鍍

中圖分類號：TK407文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.09.043

電刷鍍又被稱為快速電鍍或涂鍍，具有沉積速度快、鍍層種類多、工藝簡單、鍍層性能優(yōu)良等特點(diǎn)，隨著應(yīng)用的不斷深入，顯示出超越其它金屬涂覆技術(shù)的許多優(yōu)勢。近年來，國內(nèi)外對電刷鍍技術(shù)的強(qiáng)化機(jī)理及表面工程應(yīng)用方面進(jìn)行了很多探索，在維修領(lǐng)域得到了很好地發(fā)展。希望今后加強(qiáng)對電刷鍍新工藝、新配方和電刷鍍層耐蝕、耐磨、強(qiáng)化等防護(hù)機(jī)理的研究，使電刷鍍技術(shù)在農(nóng)機(jī)修理方面發(fā)揮更大的作用。

1 電刷鍍的工作原理

電刷鍍基本原理也和電鍍一樣，刷鍍時將工件作為陰極，浸過鍍液的鍍筆作為陽極，陽極外面包有吸水性較好的纖維材料以便吸附鍍液。將工件和陽極分別接在刷鍍電源上的正負(fù)極，然后將鍍筆放在工件的被鍍部位進(jìn)行相對運(yùn)動，即可得到所需的金屬鍍層，圖1為電刷鍍原理示意圖。鍍筆刷到哪里，哪里就形成鍍層，時間越長鍍層越厚，直至所需的厚度，達(dá)到保護(hù)、修復(fù)和改善零件表面理化性能的目的。鍍層的均勻性可由電流密度、陽極運(yùn)動速度、鍍液的供給量以及時間等來調(diào)整和控制。

2 電刷鍍特點(diǎn)

（1）設(shè)備簡單，無需鍍槽，特別適合對現(xiàn)場大型設(shè)備進(jìn)行局部電鍍。刷鍍液無有毒成分，不像鍍鉻那樣有氰化物，故公害??；耗油、耗水少，比較經(jīng)濟(jì)。給農(nóng)機(jī)維修或機(jī)加工的超差件的修舊利廢帶來極大的方便。同時一臺設(shè)備可鍍多種金屬和合金。

（2）受鍍面積不受限制，有些復(fù)雜的零件，在電鍍中是難以獲得滿意的鍍層，而采用電刷鍍工藝就可以很好地解決這個問題。

（3）一般刷鍍層的結(jié)合強(qiáng)度都可以達(dá)到質(zhì)量要求。由于電刷鍍層是在電化學(xué)、機(jī)械力（涂筆與工件的摩擦）的作用下沉積的，因而結(jié)合強(qiáng)度比槽鍍的高，比噴涂更高。噴涂層結(jié)合強(qiáng)度約為15～50 MPa，電刷鍍層結(jié)合強(qiáng)度大于70 MPa。若在不銹鋼等難鍍基材上進(jìn)行刷鍍，都可獲得良好的鍍層。

（4）沉積速度快。因電刷鍍的刷鍍液金屬離子濃度較高，故比槽鍍速度快5倍以上，輔助時間少、效率高。工件加熱溫度低，通常小于70 ℃，不會引起變形和金相變化。

（5）適應(yīng)材料廣，常用金屬材料基本都可刷鍍修復(fù)，如低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鋁和銅及其合金、淬火鋼、氮化鋼等。焊接層、噴涂層、鍍鉻層等的返修或局部返修也可應(yīng)用電刷鍍技術(shù)；淬火層、氮化層不必進(jìn)行軟化處理，不必破壞原工件表面，可直接電刷鍍修復(fù)；同一金屬零件可獲得不同性能的鍍層。

（6）修復(fù)磨損件時，電刷鍍層可根據(jù)工況的耐磨、耐蝕、耐熱、防滲碳、防氮化等需要來選擇合適刷鍍液，從而改變原摩擦副，大大延長使用壽命。

（7）電刷鍍只適宜局部修復(fù)，只能單件修復(fù)，對大面積和大批量零件的修復(fù)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不如槽鍍。

3 電刷鍍工藝

3.1 鍍前準(zhǔn)備

（1）表面預(yù)處理。鍍件表面應(yīng)盡量光滑平整，應(yīng)去除零件表面的毛刺、飛邊，以免劃破陽極包套。如零件有缺陷，例如劃痕、擦傷或銳邊的凹坑等，為了防止應(yīng)力集中和保證修復(fù)質(zhì)量，應(yīng)將其根部和表面鑿寬。鑿寬的寬度應(yīng)大于原來深度的2倍。根部和表面邊緣都應(yīng)圓滑過渡。如表面有密集的小坑或劃痕，應(yīng)將其去除。軸或孔如已磨損，應(yīng)進(jìn)行加工以消除其圓度及圓柱度誤差。鍵槽和油孔可用石墨堵塞填平，以免邊緣因電流集中而引起脫落。不需要修復(fù)的相鄰部位需用絕緣漆或膠帶紙加以保護(hù)。

（2）機(jī)械或化學(xué)方法去銹及除油。零件電刷鍍前必須去銹、除油。一般用鋼絲刷、噴砂或砂紙去除銹斑；用汽油、丙酮或四氯化碳去除油污。

（3）電凈。電凈是利用電凈液通電后組織成分離解，在零件表面形成氣泡，機(jī)械地把油膜撕裂，而電凈液中的乳化劑則產(chǎn)生強(qiáng)烈的乳化作用，把油脂清除掉。其反應(yīng)式如下：

陰極4H2O+4e=2H2+4OH-

陽極4OH--4e =O2+2H2O

可見，在陰極上生成的氣泡多于陽極，除油效果較好。所以在電凈時零件一般接負(fù)極。但是對于高強(qiáng)度鋼，為了防止?jié)B氫，電凈時零件應(yīng)接正極。電凈后用清水徹底沖洗零件表面。

（4）活化。活化是利用專門的活化液，通過電化學(xué)作用，徹底去除零件表面的氧化膜和其它雜質(zhì)，從而露出新鮮基體金屬，使鍍層能與基體金屬牢固地結(jié)合?；罨瘯r，零件的極性視金屬材料和活化液的種類而定。

3.2 電刷鍍

為了得到結(jié)合強(qiáng)度高的鍍層，并滿足零件表面的各種工況要求，需要有針對性地合理選擇鍍液及其鍍層的組合。一般包括起鍍鍍層（底層）、尺寸鍍層（包括夾心鍍層）和表面工作鍍層3種。

（1）起鍍鍍層。俗稱底層。各類鍍層在不同的金屬材料上的結(jié)合強(qiáng)度是不一樣的。有些電鍍液，如高速銅-II，它不能直接沉積在鋼鐵上，因?yàn)閮烧咧g電位差太大，強(qiáng)烈的置換反應(yīng)會造成基體金屬的嚴(yán)重腐蝕。有些鍍層，雖然和某些金屬的結(jié)合很好，但長期工作后會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，或者因?yàn)榛ハ鄶U(kuò)散而降低其效能等。因此要鍍一層底層，在工藝上稱起鍍鍍層。實(shí)踐證明，特殊鎳和堿銅是較理想的底層，適用于各種鋼、鑄鐵、鎳、銅、鉻、鋁及其合金等。電刷鍍時零件接負(fù)極，厚度為0.002～0.01 μm。電刷鍍特殊鎳時，先作無電擦拭2～5 s后再接通電源，可改善鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。

（2）尺寸鍍層。是指專門恢復(fù)零件尺寸的鍍層。對于單一的金屬鍍層，隨厚度的增加，其內(nèi)應(yīng)力逐漸增大，晶粒變得粗大，裂紋增多，其結(jié)合強(qiáng)度和鍍層本身的抗拉強(qiáng)度也隨之下降。在鍍層過厚時，甚至?xí)疱儗拥拿撀洌詥我唤饘俚腻儗雍穸葢?yīng)適當(dāng)加以控制。單一金屬鍍層的安全厚度可參閱表1所示。

（3）工作鍍層。工作鍍層是零件表面的最終鍍層，其作用是滿足零件表面的機(jī)械物理性能等特殊要求，比如耐磨鍍層或裝飾性防蝕鍍層等。鍍層結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)被鍍零件的具體情況而定。鍍完后一般不需要再進(jìn)行加工，必須加工時，可采用綠色碳化硅砂輪磨削加工。

4 影響電刷鍍質(zhì)量的因素

（1）工作電壓和電流。電壓低時電流較小，這時金屬沉積速度慢，鍍層光精細(xì)密，內(nèi)應(yīng)力??；電壓高時電流相對較大，沉積速度快，鍍層粗糙、發(fā)黑，甚至燒傷。工作電壓與電流的選擇應(yīng)與鍍液溫度、陰陽極相對速度相匹配。

（2）陰陽極相對速度。陰陽極相對速度太低時，鍍層粗糙，脆化，有時造成鍍層發(fā)黑，燒傷；陰陽極相對速度太快時，電流效率和沉積速度降低，甚至不能沉積金屬。刷鍍時應(yīng)考慮與電參數(shù)相匹配，電壓高、電流大時，相對速度也應(yīng)大些。

（3）鍍液與工作溫度。工作與鍍液的溫度均在50 ℃左右時，沉積速度快，內(nèi)應(yīng)力小，晶粒細(xì)密，結(jié)合強(qiáng)度高；溫度較低時，應(yīng)降低電壓起鍍，待工件溫度升高再提高電壓；溫度過高（>70 ℃）時，則鍍液蒸發(fā)加快，沉積速度降低。

（4）被鍍表面的濕潤狀況。被鍍表面應(yīng)在電刷鍍過程中始終處于濕潤狀況，否則會使鍍層鈍化，繼續(xù)刷鍍會影響刷鍍層的質(zhì)量。

（5）鍍液的清潔度。刷鍍?nèi)芤罕仨毐ＷC純凈、清潔，嚴(yán)防污染，特別要防止各種鍍液的交叉污染。

（6）刷鍍前應(yīng)多準(zhǔn)備幾個包裹好的陽極塊，在進(jìn)行電凈活化、刷鍍過鍍層、刷鍍工作層等工序時分別使用，每一包裹好的陽極塊只能使用一種電鍍?nèi)芤海坏猛ㄓ?、混用?/p>

5 電刷鍍技術(shù)在修理中的應(yīng)用

5.1 氣缸套安裝孔的刷鍍修復(fù)

（1）除油。缸體一般由鑄鐵制成，除油時既要除凈又要不造成損傷?？上扔娩摻z刷清理穴蝕部位及拉傷點(diǎn)，然后用噴燈除油（注意控制除油溫度），最后用化學(xué)方法反復(fù)除油。

（2）鑿刻。用專用刀具刻鑿要刷鍍的鍍點(diǎn)，鍍點(diǎn)的邊緣應(yīng)比原穴蝕點(diǎn)或拉傷點(diǎn)的邊緣向外延伸0.5 mm，刀具可根據(jù)工藝要求自制。

（3）刷鍍。穴蝕點(diǎn)和拉傷點(diǎn)深度超過1 mm以上的采用復(fù)合工藝刷鍍，小于1 mm的可直接刷鍍。復(fù)合工藝為先刷鍍銅，后用錫鉍合金填補(bǔ)穴蝕點(diǎn)和拉傷點(diǎn)，再用鉗工修整，后刷鍍鎳即可。也可采用高堆積鍍液刷鍍。直接刷鍍則可用快鎳、特鎳交替使用。刷鍍時要注意留出清理和修整的余量。

（5）修整。鍍后先用砂條沾水修整鍍點(diǎn)，再把原機(jī)型的缸套除油后做研磨修整的工具，邊修邊試，直到缸套在孔內(nèi)能靈活轉(zhuǎn)動，間隙不超過標(biāo)準(zhǔn)值為止。

（6）鍍后處理。用棉紗或海綿吸干殘液和水，涂油保護(hù)。

5.2 工程機(jī)械液壓行走控制閥的刷鍍修復(fù)

（1）除油。液壓件屬于精密零件，不可采用高溫除油?？上扔们逑磩┣逑矗儆没瘜W(xué)方法反復(fù)除油。

（2）修整。①用砂條修整閥和孔的拉傷棱角。②拉傷嚴(yán)重的閥孔可用磨床以最小的加工量消除拉傷痕跡。③按單向閥內(nèi)孔直徑尺寸加0.03 mm，加工一個長100 mm的金屬棒，安裝在單向閥內(nèi)孔中，再在外圓磨床上用最小的加工量磨削單向閥的外圓。④拉傷較輕的閥，在沒有設(shè)備的情況下，可自制研磨棒和研磨套分別研磨內(nèi)孔和外圓。

（3）測量。測量經(jīng)研磨后2個主閥的內(nèi)孔和4個單向閥外徑，做好記錄，計(jì)算每個閥的刷鍍量，制定刷鍍工藝，留出研磨余量。

（4）刷鍍。按電刷鍍工藝刷鍍閥的外圓，用快鎳即可。鍍到尺寸，用研磨套研磨后，再鍍一層耐磨層。主閥與閥孔配合尺寸超限，修復(fù)方法與上述工藝相同。

（5）研磨。將刷鍍好的4個單向閥分別與2個主閥孔用研磨劑研磨至標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

（6）清理。清除虛鍍層，用砂條倒角，并磨掉非鍍面多余的鍍層。清理時一定要細(xì)心，一小塊鍍層的脫落就可能給液壓系統(tǒng)留下故障隱患。

（7）組裝。將閥的配件用潔凈的油清洗后，按拆時的相反順序裝配。各閥裝配時，表面應(yīng)涂液壓油。裝配時注意膠圈的老化程度，必要時應(yīng)更換。組裝完后應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)檢驗(yàn)。

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