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自补偿电刷镀镍

      电刷镀作为一种新型表面改性技术,已在新产品的表面强化、磨损件的尺寸恢复、特殊零件的功能性表面处理等方面得到广泛的应用。但是,以使用不溶性阳极为特征的电刷镀技术存在很多问题,最大的问题是,在刷镀过程中,形成镀层所消耗掉的金属离子不能通过阳极溶解得到补充,随着刷镀工作的进行,镀液的组成、镀层的结构与性能均发生变化。当镀液的组成变到一定程度后,镀液就会丧失其应有的性能。尽管镀液中仍含有待镀的金属离子,但镀液已不能继续使用下去。实践证明,镀液的利用率不到60%。
      常规电刷镀技术之所以使用高纯石墨等作不溶性阳极,而不使用由镀层金属制成的可溶性阳极,主要是因为刷镀时的阳极电流密度很高,金属阳极很容易发生表面钝化,阳极的导电性变差、甚至不导电,镀层沉积速度低。因此,若能开发出在高的阳极电流密度下仍保持金属阳极处于活性溶解状态的系列刷镀液,刷镀液的消耗量可以下降5~10倍,刷镀成本显著降低。
在种类繁多的电刷镀溶液中,镍及其合金镀液的消耗量最大。研制具有自补偿特性的电刷镀镍及其合金溶液,使用可溶性镍阳极代替不溶性阳极,不仅可以提高镀液的利用率,而且刷镀时所消耗掉的Ni2+可以从阳极上得到补充,从而提高镀层质量的稳定性,也能使刷镀成本大幅度降低。解决问题的关键之处在于,具有自补偿特性的电刷镀镍基合金溶液,应满足在很高的阳极电流密度下,能使镍阳极在该镀液中能够正常溶解,不出现表面钝化现象。但是,到目前为止,很少有人使用真正具有自补偿特性的电刷镀镍溶液。即使是电刷镀行业国际知名的赛来创(Selectron)、达立克(Dalic)、以及波音飞机工业公司(Boeing Co.),在实际电刷镀生产中使用的仍然是不溶性阳极。国内有人提出可溶性阳极刷镀镍技术,但使用的是以添加盐酸和氯化物的镀镍溶液,镀液呈酸性,刷镀时析氢严重,容易产生氢脆,降低强度钢的疲劳性能。此外,镀层脆性大,镀液需要经常补加盐酸才能使用也是其固有的缺点。
为此,西北工业大学研制成功了一系列具有自补偿特性的中性镍基合金系列电刷镀溶液(如Ni、Ni-Co、Ni-Fe、Ni-Co-P等),并利用该系列镀液在超音速风洞实验段内表面上电刷镀出了硬度高、全光亮的镍基层,在其它工业领域也取得了广泛的应用。
     通过对全光亮超快镍镀液自补偿特性的测试、分析可知,使用这种镀液进行刷镀,可以用金属镍作可溶性阳极。在刷镀过程中,工件上形成镀层所消耗掉的Ni2+可以通过镍阳极的溶解来补充。因镀液中Ni2+的浓度变化甚微,所以,镀液组成稳定,镀层性能稳定。
全光亮超快镍镀液的pH值为4.5—5.0,呈弱酸性。刷镀时,对工件或设备不会产生明显的腐蚀,也不会造成钢铁工件的表面钝化。对于镀层厚度不太大(<0.3mm)的工件,可以不镀底层,经活化后可直接全光亮超快镍就可恢复尺寸。
            对于常用的电刷镀镍溶液,其阳极电流密度一般小于50A/dm2,而全光亮超快镍镀液工作电流密度范围为50—250A/dm2,通常在100A/dm2上下工作,所以它的沉积速度为常用快速镍镀液5-10倍。修复一个超差0.2mm的工件(大多数待修工件的超差尺寸都处在该尺寸范围内)只需几分钟的刷镀时间,这样既减轻了操作工人的劳动强度,也提高了劳动生产率。


选用我公司的FJY系列自补偿刷镀技术、使用金属活性阳极具有更多的优点。
1) 自补偿全光亮超快镍镀液具有沉积速度快、镀厚能力强、镀层硬度高、施工方便等特点,克服了传统电刷镀镍溶液沉积速度慢、镀厚能力差、镀层质量不稳定的缺点。
2) 用多种测试方法对镀液的性能进行了分析、测试。研究结果表明,在被测镀液中,只有全光亮超快镍镀液具有自补偿特性,且各项性能指标均高于常规电刷镀镍溶液。
3)自补偿全光亮超快镍镀液具有自补偿特性,使刷镀成本大幅度降低,约为传统电刷镀镍技术的1/5-1/10。该技术在国家重点国防建设项目(超音速风洞)中的成功应用,表明该技术可以在设备维修或功能性表面处理方面发挥更大的作用。
 
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