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硫酸盐体系三价铬镀铬工艺及镀层性能的研究,

作者: 家居  发布:2019-08-20

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硫酸盐体系三价铬镀铬工艺及镀层性能的研究

Introduce Brush Plating Technique to Reduce Maintenance Cost◎郑勇/南方航空集团北方公司通过刷镀处理不但可以强化工件表面、提高工件表面耐腐蚀、抗磨损性能,也可以改变工件尺寸,改善机械配合,修复因磨损超差或因磨损而报废的工件。在飞机的维护过程中,经常会发现一些部附件镀层破损或脱落,如不及时修补,会导致部件本体金属腐蚀,对运动的部件还会造成磨损,导致部件失效。目前国内各航空公司对于镀层损伤的部件,大都是拆下后送厂家进行翻修处理,这样不但要准备航材备件,同时还要拆装部件,造成飞机停场周期延长,维修成本增加。如采用刷镀技术,可以对损伤的部件进行现场刷镀修理,及时恢复镀层,这样不但可以减少航材周转备件储备,而且大大缩短维修工时,从而大大的降低飞机维修成本。刷镀的基本原理及特征刷镀是电化学反应过程,也是一种氧化还原反应过程,是将被镀部件浸润在含镀层金属离子的金属盐溶液中做阴极,再以不容性金属或石墨材料做阳极,并在两级间导通电流形成电解池,这样在工件上析出所需要的金属镀层。刷镀的基本过程是用裹有包套浸润特种镀液的镀笔贴合在工件的被镀部位,并做相对运动形成镀层,刷镀电源串连在两级之间。刷镀技术源于电镀技术。其基本特点如下。1.设备简单、操作简便不用将镀件浸入镀液中,因而无需渡槽、不需从飞机上拆装部件、不需整件清洁、不需整体复杂屏蔽。特别适合用于大件和现场、在线应急局部修复,实现快速低成本修复。2.刷镀层与基体结合牢固正常操作条件下,常用刷镀层的结合强度均大于7kgf/mm2,远远大于热喷涂的结合强度,有些用槽镀方法难于获得良好结合的基体材料,如铝及其合金、不锈钢等,利用刷镀方法均可得到良好结合的镀层;同时刷镀层致密、孔隙低,在相同镀层厚度条件下,比一般槽镀层的孔隙率少75%,比热喷涂的金属涂层的孔隙率少95%。3.可实现高效快速沉积刷镀过程的基本技术措施:镀液有高的主盐浓度;裹有绝缘包套的阳极直接与镀面贴合,极间距离约几毫米,且有相对运动;镀液直接引入阴阳极间,这样,与槽镀相比降低了阴极浓差极化,提高了允许使用的上限电流密度和沉积速率,增大了电化学极化,改良了金属析出的结晶过程。影响刷镀层质量的因素1.温度的影响在其他条件相同的情况下,升高溶液的温度会改变阴极的极化,提高沉积速度,变化包括如下两点。温度的提高增大离子的扩散速度,导致浓差极化降低。由于温度升高,使沉积金属离子活性增大,因而增大了阴极的电化学极化。以上两者综合作用会明显改变极化曲线状态。提高温度,可以减小镀层的内应力、降低脆性,提高镀层与基体的结合强度。因此,提高温度利多于弊。2.基体表面状态的影响材料的含碳量对镀层的影响。 被镀表面含碳量越高,镀层的氢脆越严重,镀层与基体材料的结合力越差。材料表面强度对镀层的影响。一般来说基体材料的硬度越高,内应力越高,导致镀层与基体材料结合强度降低。表面疲劳层对镀层的影响。 有些部件经过长期使用后,表面形成一层疲劳层。该层是很不牢固的一层片状或颗粒状金属层。在刷镀之前若不清除疲劳层,那么随后镀在上面的镀层也会与其一起脱落。3.电流密度对镀层的影响一般来说,电流密度越高沉积速度越快,镀层越容易粗化,反之,电流密度低沉积速度慢,镀层越光亮平滑。但用于修复的镀层表面并不是越光亮越好,若镀层太光亮,在刷镀过程中,表面不易吸附溶液,容易出现局部干斑,使镀层局部脱落,不易得到较厚刷镀层。因此,在操作过程中应控制一定的电流密度,使镀层表面有一定的粗糙度。4.阴阳极相对运动速度的影响在刷镀操作中在同一电流密度下,阴阳极之间相对运动速度越快,镀层越细致。对大部分液体来说,相对运动速度越高越好,但运动速度太快,镀液飞溅造成浪费。5.阳极压力对镀层的影响在刷镀过程中,阳极在工件表面上来回摩擦,并施加一定的压力。一般来说,压力越大,镀层越细,压力越小,镀层越粗。但压力太大,容易造成阳极包套磨损。刷镀设备及其技术性能为了满足刷镀技术现场甚至在线操作需求,需要有相应的简单便携的设备,对于飞机部附件镀层修复,主要设备是刷镀电源和阳极镀笔。1.刷镀技术对电源的要求 刷镀电源应具有直流平外特性, 即随着负载电流的增大,电源电压应下降很少。目前,当输出功率小于3000W时,常用单向220V交流电经变压器降压,再经二极管或可控硅整流,以100Hz脉动直流输出;当输出功率大于3000W时,以采用三相整流为宜,仍输出脉动直流。 电源输出电压应能无级调节,调节精度高、可靠,以便根据不同的工作不同的镀液选取最佳电压值,以保证镀层质量。常用的电压调节范围为0~20V,最高不超过30V。3) 电源的输出电流根据被镀部件表面的大小、镀液的种类及沉积速度等因素选取,为适应部件被镀表面积大小的不同,常把电源的额定电压、电流分成几个等级配套使用,如20V、15A;30V、30A;30V、60A等。 电源应带有安培小时计或镀层厚度计,以显示刷镀部件所消耗的电量或显示部件的镀层厚度,从而减少测量次数,防止部件表面干燥或污染,保证镀层质量。 电源应设有正、负极性转换装置,以满足刷镀、活化、电净等不同工艺的需要。 电源应设有过载保护装置。当负载电流超过额定电流的5%~10%,或正负极短路时,应能快速切断主电路,以保护电源和被镀部件不受损坏。 为适应现场修理的要求,电源应操作简单,维修方便。2.刷镀笔刷镀笔是刷镀的主要工具,由导电柄和阳极组成,二者用螺纹连接。刷镀笔的主要作用是连接电源和阳极,使操作者可以移动阳极做各种规定的动作,完成刷镀作业。目前刷镀笔有:TDB-1、TDB-2、TDB-3、TDB-4和TDB-5。为适应零件的不同形状,阳极可设计成圆棒、平板、半圆、月牙和方条等形状。特殊规格和形状的阳极,可根据需要专门设计。阳极的表面要包裹一层或两层绒布,绒布有三个作用:储存溶液;防止阳极与部件直接接触产生电弧,烧伤部件工作表面;同时对阳极表面产生的石墨粒子和盐类有一定的机械过滤作用。对刷镀溶液的基本要求刷镀溶液的金属离子含量高,大部分溶液是有机络合物的水溶液,或是饱和状态的无机盐混合溶液。可以用大电流密度进行刷镀、快速沉积,要求在很宽的温度范围和整个刷镀过程中沉积速度基本稳定,镀层性质基本不变。同时,刷镀溶液是通过包套材料到达阴极表面,所以溶液对包套材料不能起化学作用。刷镀溶液必须满足以下条件:溶液所含金属离子浓度尽可能高;溶液性能对工艺温度变化不敏感;溶液性能对电流密度变化不敏感;溶液对吸湿性材料应有较好的稳定性。刷镀工艺流程飞机上的部附件,镀层大都采用镀镉或镀铬。对于不同的材料,工艺略有不同。下面以不锈钢材料刷镉为例,说明刷镀工艺。彻底抛光、清洁需刷镉部件表面。可用三氯乙烯、清洁剂或干燥的空气去除部件表面残留物。用电解去油溶液对部件表面进行电解去油。用自来水冲洗。要在最短时间内进行冲洗,以防止铁基部件表面氧化或不锈钢部件表面钝化。用1号活化液对需刷镀部件区域进行侵蚀处理,直到形成均匀的侵蚀表面。用SPS5630刷镀镍冲击层。在最短时间内用自来水进行冲洗,以防止铁基部件表面氧化或不锈钢部件表面钝化。用LHE刷镉溶液SPS5070对部件表面刷镀镉层。用冷水对部件表面进行彻底冲洗,并用清洁、干燥的空气吹干。刷镀层的检验 修复后刷镀层的好坏,直接影响到所修复部件的质量和使用寿命,必须根据其用途和使用要求对其进行检验。刷镀层的检验项目一般有:外观、厚度、结合强度、耐蚀性、孔隙率、硬度、内应力、耐磨性和氢脆性等。采用刷镀工艺对飞机部件进行修复,主要针对镀层损伤面积较小的部件,因此刷镀操作相对简单,对修复后的镀层检验通常采用目视检测。一般用肉眼或放大镜直接观察其表面情况。如未经任何加工的镀层平整、光滑、致密,无麻点、起泡、起皮、脱落,无氧化烧焦等缺陷存在,镀层色泽均匀一致则把该刷镀层视为合格。

化学镀Ni-P在塑料模具表面的应用近年来,随着科学技术的突飞猛进,新材料不断问世,对材料的处理加工工艺要求也不断提高,化学镀Ni-P合金复合热处理便是其中一种极具发展潜力的处理技术。化学镀Ni-P合金复合热处理是将热处理工艺与化学镀Ni-P合金处理技术相复合,以更大程度地挖掘材料潜力,使零件获得单一工艺所无法达到的优良性能。这一发展方向是我国发展和改进中国的热处理工艺技术,缩小与先进国家热处理水平差距的重要方向之一。

而做工讲究的铜质镀铬镀层为28微米厚,其结构紧密,镀层均匀,使用效果好。

刘小珍,李昕,许路坤,王刚

一、化学镀Ni-P合金及其基本原理

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(1.上海应用技术学院化工系,上海200235;2.上海海洋大学食品学院,上海200090)

化学镀方法是一种操作简便,对设备要求不高,且适用于任何复杂形状工件的处理技术,其中研究和应用最为广泛的是化学镀Ni-P合金。它具有较高的硬度、耐磨性、优异的耐腐蚀性和良好的钎焊性能,镀层均匀、光洁度高,且镀层与基体结合牢固。因此受到国内外广泛的关注,并向许多应用领域延伸。

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化学镀Ni-P合金的基本原理目前为大多数人接受的是原子氢态理论,分为几个步骤:

本文采用硫酸盐体系,并将草酸和另一种配位剂复配作为配位剂进行三价铬镀铬。研究了工艺条件对铬镀层硬度的影响,分别用X射线衍射法和扫描电镜法等研究了镀层的晶形、形貌和成分等。

镀液在加热时,通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢,形成亚磷酸根,同时放出初生态原子氢

1、实验

初生态的原子氢吸附催化金属表面而使之活化,使镀液中的镍阳离子还原,在催化金属表面上沉积金属镍

1.1、试样制备

随着次亚磷酸根的分解,还原成磷

实验以100mm×33mm×1mm的DSA板为阳极,以40mm×25mm×0.5mm的不锈钢为底材。在电沉积前,对不锈钢基体进行0#——6#的金相砂纸打磨、化学除油、稀酸浸蚀及活化等前处理,以增强镀层与基体的结合强度。

镍原子和磷原子共同沉积而形成Ni-P固溶体。

1.2、镀液组成及工艺条件

次亚磷酸盐在催化剂作用下,可生成活性氢原子,它将镍离子还原为金属镍,与此同时,活性氢原子还将次亚磷酸根还原生成单质磷,因而所得的镀层为Ni-P合金固溶体。所沉积的镍具有自催化作用,使氧化还原反应不断进行,从而使Ni-P层不断增厚,理论上,镀层厚度与反应时间成正比。从反应可知,伴随反应产生活性氢原子吸附在催化剂表面上并有大量氢气析出,故在镀层中夹杂有氢,因此镀层有较大的内应力和氢脆,镀层表现出较大的脆性;另一方面,当含磷量较高时,镀态组织形成非晶态,更增加了镀层的脆性,削弱了镀层与基体的结合力。正是由于这些原因,才出现了化学镀Ni-P合金和热处理的复合处理技术。

镀液组成:CrK2·12H2O 200——400g/L,NaF30——50g/L,Al23·18H2O150——300g/L,Na2C2O430——50g/L,配位剂30——50g/L。工艺条件:温度25——45℃,电流密度28——45A/dm2,磁转子搅拌速率400r/min。

二、 镀后热处理强化原理

1.3、测试方法

2.1 化学镀Ni-P合金的镀态组织及性能

采用401MVDTM型维氏显微硬度计测量镀层的显微硬度,载荷为50g,加载时间为15s,取5点平均值作为镀层的显微硬度。

据资料报道,化学镀Ni-P合金的镀态组织为“菜花状”或“胞状”,镀层厚度均匀。经XRD分析,含磷量较高的镀层,其衍射峰为“山丘”状弥散的对称衍射峰,说明镀态组织为典型的非晶态。且其结构具有随含磷量降低由非晶态微晶晶态转变的趋势。镀层内应力为拉应力。镀层抗腐蚀性能较好,对除硝酸、三氯化铁等少数几种介质外的大部分腐蚀介质,如硫酸、盐酸、氢氟酸、氢氧化钠等,其抗腐蚀能力是1Cr18Ni9Ti不锈钢的数倍。镀层具有一定的硬度,为HV520-580,经热处理后可大幅度提高。具有较好的润滑和减摩性能,与钢的摩擦系数为0.38,自身摩擦系数为0.05。化学镀后工件表面基本上保持原光洁度,镀件无需再加工,特别适合形状复杂的零件。但由于非晶态合金的脆性,加上前述析氢反应所产生的氢气和由此产生的夹杂,使镀层内应力较大,并削弱了基体的结合力,综合性能有待提高。

采用TRB01-02539型销-盘式摩擦磨损试验机,考察复合镀层的摩擦磨损性能。测试条件:室温,干摩擦,空气相对湿度%,温度为℃;摩擦副为直径6mm的小球,材质为100Cr6;载荷为5N,摩擦速率为0.12m/s,磨痕半径为5mm,转速为5000r/min。试样前后均经丙酮清洗,用BS224S型电子分析天平测定试样的磨损质量损失。

2.2热处理后组织结构的转变经常规热处理,镀层形貌未发生明显变化,即使经过高温热处理后,在镀层表面生成了厚度大约在10μm左右的一层氧化膜。XRD分析表明,热处理后的镀层相结构则发生了根本变化,镀层已从镀态的非晶相转变成晶态的结构,其中主要是晶态的Ni,还有少量第二相Ni3P存在。十分细小的Ni3P弥散分布在Ni基上。经分析晶面间距,实测的晶面间距较标准的偏大,说明第二相Ni3P析出时与母相Ni保持着共格关系,从而引起点阵畸变。共格畸变的产生阻碍了位错的运动,从而使得热处理后的镀层得到强化。由原先的非晶态组织转变成晶态复合相,硬度提高至HV920-1050,相应耐磨性也大幅度提高,稳定磨损阶段延长,磨损量降低。若继续提高热处理温度,Ni3P相的数量将会逐渐增加,镍中磷含量进一步下降,共格畸变更加严重,硬度持续上升。400℃×1h热处理可达到1040HV的硬度,此后再提高热处理温度,共格关系破坏,弹性应力场松弛,Ni3P相粗化,硬度逐渐下降,晶粒也将变得十分粗大。

用日本理学D/max2200型全自动X射线衍射仪,对镀层进行结构分析。测试条件:阳极为铜靶(λ=15.4056nm),管电压40kV,管电流20mA,2θ扫描范围10°——80°,扫描速率5°/min。

2.3 热处理后应力状态变化镀层内应力的变化与其组织结构的转变是密切相关的。较低温度的热处理,如200℃×1h,镀层的XRD衍射峰虽然没有明显晶化,但镀层内部吸收的气体溢出,并且镀层结构可能有驰豫现象发生,而镀层内的拉应力则一定程度上降低了。温度升高,镀层开始晶化,到400℃左右晶化反应基本完成,引起镀层的缺陷增加,Ni3P相的析出导致镀层体积收缩,拉应力增大。到温度升高至600℃左右时,晶粒发生长大,镀层拉应力增大。由于界面结合力和镀层内应力的表征困难,对内应力和结合强度的研究大部分还停留在定性和半定量的研究上,这方面的文献很少。

采用FEIQuanta200FEG场发射环境扫描电子显微镜,观察镀层的表面形貌。

2.4 热处理对镀层结合强度的影响镀层与基底间结合强度的变化主要与两者间界面处的元素扩散有关。文献研究了钢基Ni-P镀层与钢基底的扩散,化学镀层与基底在镀态主要靠物理结合,经过后续热处理,镀层与基体的扩散不断加剧,镀层与基底间形成较强的化学键合,从而大大提高了钢基与化学镀层之间的结合力。文献也指出,高温长时间热处理,使镀层与钢基体之间形成了较宽连续坚固的Ni-Fe扩散层,加强了镀层与基体的结合。另外,镀层和基体间的结合力还与两者的晶格点阵类型有关。若两者点阵类型相同,晶格常数接近,在界面处两相易于形成共格关系,两者的结合就牢固,否则就差。此外,镍磷合金镀层与基体的结合力还要受到镀层自身塑性的影响。镀态下的镍磷合金镀层脆性很大,随基体发生变形而开裂、起皮、剥落。经过热处理,特别是高于晶化温度的热处理,能明显提高镍磷合金的塑性,从而改善镀层与基体的结合力。

2、结果与讨论

2.5热处理对镀层耐腐蚀性能的影响化学镀Ni-P合金是一种有效提高材料耐腐蚀性的方法。众多文献显示,镀层中含磷量较高且呈非晶态结构时,耐蚀性好。同时,镀层表明形貌对耐蚀性的影响也不可忽视。表面无缺陷,大小均匀、表面光滑的胞状组织比大小不均匀、表明粗糙、凸凹明显的胞状组织耐蚀性好。进一步的研究表明,对于高磷镀层,提高热处理温度,延长热处理保温时间对镀层耐蚀性具有相当大的影响。随热处理温度的升高和保温时间的延长,高磷镀层的耐蚀性先下降,在500℃热处理时耐蚀性差,然后耐蚀性逐渐增强,在750℃热处理时耐蚀性好。其原因主要有三个方面。镀层经500℃热处理,镀层组织由非晶态向晶态转变,出现晶界、相界等晶体缺陷;由于析出Ni3P,引起镀层体积收缩而导致晶界增多,而且Ni3P相在500℃左右均匀弥散分布,使得镀层基体相中磷含量降低,使镀层电位负移且容易形成原电池,加剧腐蚀;同时,Ni3P的析出使合金镀层晶格尺寸发生了变化,造成应力集中。以上因素造成镀层在500℃热处理后的耐蚀性稍有降低。而在750℃高温热处理时,成为晶态组织的镀层经高温加热、保温,镀层经历聚集长大,晶界总面积减小,减小了腐蚀发生的可能性;其次镀层在空气中高温退火时表明形成了一层致密的、较厚的氧化膜,阻止了腐蚀的进行;第三,高温长时间热处理,使镀层与钢基体之间形成了较宽的连续坚固的Ni-Fe扩散层,加强了镀层与基体的结合,使镀层抗蚀性上升。

2.1、镀液的pH值对镀层硬度的影响

三、化学镀复合热处理在模具表面处理上的应用

镀液温度为35℃,电流密度为28A/dm2,电镀时间为30min,镀层为光亮银白色。图1为镀液的pH值对镀层硬度的影响。

模具生产技术水平的高低,不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,而且在很大程度上决定着这个国家产品质量、效益及新产品开发能力。我国模具的低水平问题早已是公认的事实。我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年。而如前述,化学镀Ni-P合金有良好的耐磨、耐腐蚀和润滑性能,经热处理后有较高的硬度(400℃保温1h可达1100HV),镀层与基体具有良好的结合力(工艺合理可达1200Mpa),且镀层均匀,对于盲孔、沟槽、螺纹等均可获得均匀的镀层。而这些优点对于形状复杂的模具成型部件,是非常适用的,所以这些年来,化学镀在模具上的应用也日益广泛。

由图1可知:镀液的pH值在1.9——2.9范围内,镀层的硬度变化不大;pH值为2.4时,镀层的硬度为最大值7370MPa;pH值在2.9——3.6范围内,镀层的硬度逐渐变小。

3.1 化学镀Ni-P合金在塑料模具上的应用化学镀Ni-P合金在塑料模具上的应用最早也最为广泛。目前已经在注塑模具、挤塑模、拉伸模等模具上广泛应用,取得了良好的应用效果。高进等对塑料成型模具表面进行了化学镀Ni-P实验,还与采用其他表面处理工艺的试样进行了比较,结果表明化学镀Ni-P合金镀层除了有良好的表面硬度和耐磨性以外,镀层还具有较好的强韧性且与基体结合良好。高红霞等在45钢塑料模具表面进行了Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀工艺,实验,得到自润滑性和耐磨性优良的复合镀层。傅建等在45钢调质态基体进行化学镀试验,取得了良好的效果。Ni-P合金化学镀对模具工作面强化方法成功地应用于成都某塑料厂分厂。根据用户反馈的消息,Ni-P化学镀对于提高模具使用寿命和工作面的光亮度很有帮助,而且还节省了费用。那明君等采用化学镀制模工艺来代替传统的制模工艺,不仅使材料费降低10%~50%,缩短了制模周期,减少了加工费用,而且经哈尔滨工艺标牌厂生产表明,该技术有推广应用价值。

2.2、镀液的温度对镀层硬度的影响

3.2 化学镀Ni-P合金在压铸模具上的应用压铸模具由于在高温使用,并且有熔融状态的金属液体腐蚀、冲刷,所以工作条件苛刻,对模具表面的要求也更高。所以有些表面技术如:电镀可以应用于其他模具,但对压铸模就不太适用了。据报道,1995年东风汽车集团化油器厂的铜合金压铸模具,工作温度为1000℃左右,采用化学镀复合热处理工艺强化后,平均使用寿命提高50%以上。

在溶液的pH值为2.4,电流密度为28A/dm2,电镀时间为30min的条件下,研究了镀液的温度对镀层硬度的影响,如图2所示。由图2可知:镀层的硬度随温度的上升而增加,从6690MPa逐渐增加到7650MPa。

3.3化学镀Ni-P合金在冲压模具上的应用陈钰秋等采用化学镀Ni-P-SiO2合金复合热处理技术在冷作模具钢GD钢表面进行了实验,结果表明,镀层经处理后,硬度明显提高,为进一步工业应用提供了参考价值。

2.3、电流密度对镀层硬度的影响

3.4化学镀Ni-P合金在铸造模具上的应用铸造模具因为使用温度高,所以应用其上的表面技术也要经受较为苛刻的工作条件。据报道,黄石东贝集团铸造公司的铝合金铸造模具,经过表面化学镀Ni-P合金复合热处理后,提高了表明硬度、耐磨性能,缩短了50%的加工周期。该模具主要用于生产汽车制动器卡钳体的生产,产品外观平整光滑,精度达到要求,预期该模具可以完成超过10000台套的产品铸造。东风汽车公司铸造一厂的水轮叶泵铸造模具,采用化学镀Ni-P合金复合热处理后,镀层与基体结合牢固,耐蚀和耐磨性能优异,大幅提高了模具的使用寿命。该模具使用2年后仍在正常工作。

在溶液的pH值为2.4,镀液温度为45℃,电镀时间为30min的条件下,研究了电流密度对镀层硬度的影响,如图3所示。由图3可知:电流密度在28——45A/dm2范围内,镀层的硬度随电流密度的上升而增加,从7650MPa逐渐增加到7740MPa。导致硬度增加的原因可能是电流密度提高使得阴极极化增强,阴极极化的增强导致镀层颗粒越细。细的颗粒比粗大的颗粒的硬度要高。

3.5化学镀技术在快速原型模具上的应用快速原型技术制造模具是近年来发展起来的新技术,其极高的材料利用率、较低的制造成本和较短的制造周期使得这种技术成为21世纪制造业的重要组成部分。刘传慧等将复合化学镀技术应用于熔融沉积产生的快速原型ABS零件芯模上,得到Ni-P/PTFE复合镀层,使得该零件芯模更加耐磨、耐腐蚀,而且表明具有不粘性和导电性,使该芯模进行硅胶注塑时脱模容易,经久耐用,也使得电铸成型有了实施的条件。吴福生等人研制出适合于精密模具开发的电铸化学镀镍工艺,可以在以成型机制作的快速原型芯模上制备导电层。并在此基础上开发了用于精密模具制造的电铸成型机。金洙吉等人经过大量实验,探索出一种在LOM纸质原型上进行化学镀铜的工艺,可在LOM纸质原型一层均匀的导电层,为后续的电铸做好准备,从而把LOM工艺快速制造原型、电铸工艺精确复制原型和电弧喷涂紫铜快速背衬的特点结合在一起,快速制造出了EDM电极。经实验证明,该方法的电极性能良好、尺寸精度较高、完全能满足电火花加工的需要,为电火花加工电极及模具的快速经济制造提供了新的途径。

2.4、热处理温度对镀层硬度的影响

四、结语

在溶液的pH值为2.4,镀液温度为45℃,电镀时间为30min,电流密度为45A/dm2的条件下,镀层分别在25℃,200℃,250℃,300℃和350℃下热处理2h,常温退火。热处理温度对镀层硬度的影响,如图4所示。由图4可知:热处理温度在25——350℃范围内,随着热处理温度的提高,镀层的硬度逐渐增加,从7740MPa逐渐增加到9450MPa。热处理温度为350℃时,镀层的颜色略发黄。

化学镀Ni-P合金技术可在被处理零件表面形成厚度均匀的镀层,镀层内应力为拉应力类型。经过热处理之后,镀层由非晶体转变为晶体,镀层与基体结合力增强,耐腐蚀性与热处理温度密切相关,在高温750℃处理后的镀层耐蚀性提高。化学镀Ni-P合金复合热处理技术在模具表面处理上的应用日益广泛,尤其在塑料模具上的应用日渐成熟,在铸造模具和压铸模具上也有一定程度的应用,在冷冲压模具上的应用较少,在快速原型制造模具上的应用主要限于制备导电层,其他方面的应用仍在研究中。

2.5、镀层的摩擦性能

在溶液的pH值为2.4,镀液温度为45℃,电镀时间为30min,电流密度为45A/dm2的条件下,镀层的摩擦系数为0.816,磨损量仅为0.03mg,镀层具有较好的耐磨性。

2.6 镀层结构

在溶液的pH值为2.4,镀液温度为45℃,电镀时间为30min,电流密度为45A/dm2的条件下,镀层分别在25℃,200℃,250℃,300℃和350℃下热处理2h,常温退火。不同热处理温度时镀层的X射线衍射图,如图5所示。由图5可知:常温时,镀层呈非晶态。热处理温度在25——350℃范围内,2θ=44.166°处的衍射峰,逐渐由宽变窄,对应于单斜Cr晶格晶面;2θ=64.529°和2θ=74.455°处的衍射峰逐渐形成,对应于单斜Cr晶格和晶面,镀层由非晶态向晶态转化。镀层的硬度增加的原因可能是镀层由非晶态向晶态转化所致。

2.7、镀层的微观形貌

图6为镀层分别在25℃,200℃,250℃,300℃和350℃下热处理2h,常温退火的扫描电镜照片。由图6可知:热处理温度在25——350℃范围内,随着热处理温度的升高,镀层表面的裂痕密度和深度变大。这是由于镀层在25——350℃范围内进行热处理时,镀层由非晶态向晶态转化所致。

3、结论

硫酸盐体系三价铬镀铬,溶液的pH值为2.4,镀液温度为45℃,电流密度为45A/dm2时,镀层的硬度为7740MPa,镀层为光亮银白色。

镀层分别在25℃,200℃,250℃,300℃和350℃下进行热处理,镀层的硬度逐渐变大,从7740MPa逐渐增加到9450MPa。镀层的硬度增加的原因可能是镀层由非晶态向晶态转化所致。

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