动力机械制造与维修课件.pptx

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1、1,谢谢观赏,2019-5-21,第七章电镀工艺Electroplate Technology-概述1 电镀的特点电镀一般在100以下，不会破坏零件的原来的热处理状态，不会使零件产生热应力和变形等；镀层与零件基体结合强度高；镀层质量和厚度比较容易控制；电镀可改善零件表面物理机械性能，如耐磨性，抗腐蚀性，光亮，硬度等；增大零件的几何尺寸（恢复配合性质）；设备复杂、成本高、生产力较低；对工人技术条件要求高，污染大，对人体有一定的害处等。,2,谢谢观赏,2019-5-21,2 电镀基本原理阴极 被镀零件。阳极 通常为被镀金属。镀槽 不溶解的金属或非金属。如铅、铅锑合金、塑料等。4.电解液 通常为被镀

2、金属离子 的盐溶液。3 金属镀层的分类耐磨镀层：借镀层的硬度以增加抗磨损能力。如镀硬铬，松孔镀铬、镀铁等。修复性镀层：恢复磨损零件的原始尺寸，如镀铬，镀铁等。,图 电解原理示意图,3,谢谢观赏,2019-5-21,-镀铬（Chromiumplating）1 镀铬的简单原理 1.电极及电解液 1)阴极 被镀零件。2)阳极 铅锑合金。3)镀槽 铅锑合金或塑料（聚氯乙烯）。4)电解液 rO3+H2SO4+H2O rO3+H2O H2CrO4 2 H2CrO4=H2CrO7+H2O 2.电化学反应 1)阴极：Cr6+6e Cr Cr6+3e Cr3+Cr3+e Cr2+Cr2+2e Cr 2H+2e

3、H2 2)阳极：Cr3+3e Cr6+4OH-4e 2H2O+O2,4,谢谢观赏,2019-5-21,2 镀铬的特点、铬镀层的性质及其应用 1.特点：1)镀铬电解液的主要成分不是金属铬盐，而是铬酸。因此，电流效率极低，-16%。2)镀铬所用的阳极不是金属铬，而是不溶解的铅或铅-锑合金。3)镀铬电流密度高。镀铬电流密度Dk=35-70 A/cm2,而镀铁电流密度Dk=20-30 A/cm2,酸性镀铜电流密度Dk=2-4 A/cm2，碱性镀铜电流密度Dk=0.50.75 A/cm2。4)镀铬过程的槽电压较高,V=12V，一般只需V=6V。5)镀铬电解液分散能力极低，对形状较复杂的零件，必须采用象形

4、阳极。,5,谢谢观赏,2019-5-21,.镀铬层的性质：1)镀铬层硬度高，维氏硬度可达v600-1400左右,相当于洛氏HRC5570以上。2)耐磨性好。铬镀层硬度高，摩擦系数小，耐热及耐腐蚀性能好。耐磨性好。可提高零件使用寿命3倍以上。摩擦系数：钢-钢=0.2 铬-巴氏合金=0.085 铬-铸铁=0.06-0.08 铸铁-铸铁=0.09-0.10 铬-铬=0.12 3)亲油性差。,6,谢谢观赏,2019-5-21,3.镀铬在修造船中的应用：1)防护-装饰性镀铬 一用铜锡合金作底层+Cr。2)耐磨镀铬(1)镀硬铬：是硬度高而又耐磨的光泽铬镀层。用于润滑条件好、负荷不大的零件。如曲轴轴颈。(1

5、)松孔镀铬：松孔镀铬是耐磨镀铬的特殊形式，它的表面经过松孔处理而形成许多网状或点状的沟纹。沟纹便于贮油。用于润滑条件差、负荷大的零件。如缸套、活塞环、活塞销、十字头销等。,7,谢谢观赏,2019-5-21,3镀铬电解液的配制 1.镀铬电解液的成分 CrO3+H2SO4+H2O 2.硫酸和三价铬离子的含量一般 CrO3:H2SO4=100:1,Cr3的含量控制在/l 3.镀铬电解液的种类 1)低浓度：CrO3150 g H2SO4 1.5 g/l 2)中等浓度：CrO3250 g/l H2SO4 2.5 g/l 3)高浓度：CrO3350 g/l H2SO4 3.5 g/l 低浓度电鲜液：分散能

6、力，电流效率较高，镀层硬度高，主要用于耐磨镀铬。高浓度电鲜液：分散能力，电流效率较低，工作稳定性好，覆盖能力，用于装饰镀铬。中等浓度电鲜液：性能介于两者之间，用于耐磨镀铬和装饰镀铬。称为万能电液。在船机修造中广泛应用。,8,谢谢观赏,2019-5-21,4 镀铬工艺 镀铬工艺过程可分为镀前准备、镀铬和镀后加工三个阶段。1.镀前准备工作 1)镀前的机械加工 目的是使镀件表面具有正确的几何形状，粗糙度Ra3.2以上，对镀后不再进行加工的零件，要求粗糙度低于原图纸的粗糙度1-2级。表面不得有砂眼、裂纹、夹渣等缺陷。一般采用磨削及抛光。2)清洗除油 用有机溶剂-汽油、丙酮洗清除油后，再用四氯化碳，碳酸

7、钙粉末脱脂。3)绝缘与封孔 浸入电解液的不镀部分和挂具应用绝缘材料包扎起来。如用聚氯乙烯薄膜等;油孔、键槽用铅块堵住、敲平。,9,谢谢观赏,2019-5-21,4)装挂具并配阳极(1)挂具要有足够的导电面积，与零件有良好的接触面积，以便足够的电流通过。Dk达50 A/dm2。(2)阳极的形状与被镀零件相似（象形阳极），阳极与阴极之间的距离一般为25-50mm。,10,谢谢观赏,2019-5-21,5)入槽前酸洗除油 入槽前除油是保证镀铬质量的关键。零件镀铬的缺陷多半是由于这道工序未做好。一般用H2SO4或HCl溶液洗刷，清除氧化膜。用水冲洗，再用40-60的Na2CO3饱和溶液去除残留酸液。6

8、)预热及阳极浸蚀 1)预热：零件入槽后，先预热515min。2)阳极浸蚀：阳极浸蚀的目的是使零件表面进一步裸露金属组织。所谓阳极浸蚀即是零件接阳极，铅板接阴极进行反镀，电流密度约为正镀的一半。(1)钢件浸蚀时间为0.5-1 min。(2)铸铁零件浸蚀时间为5-10 s（或不浸蚀）。(3)不锈钢、高合金钢零件浸蚀时间为2 min。阳极浸蚀后立即反镀，一般先采用75 A/dm2的大电流冲击60-90 s后，恢复正常电流密度。,11,谢谢观赏,2019-5-21,2.镀铬1)镀铬的电解规范:指电解液的成分、浓度、温度和电流密度等。铬镀层的性质与电解液的电解规范有密切的关系。右图为在中等浓度电解液中，

9、在电解液成分不变时，改变电解液的温度t和电流密度k可得三种不同的铬镀层。,12,谢谢观赏,2019-5-21,(1)乳白铬（区）：温度高t=65以上，电流密度k范围广。乳白铬层硬度低HV=500-600，韧性好、裂纹少、装饰铬。(2)光泽铬（区）：温度高t=40-65，电流密度k范围广。光泽铬层硬度低HV=900，与基体结合强度高、裂纹较少、光亮、耐磨镀铬。(3)灰暗铬（区）：t=35-40，k任意，硬度高，HV=1200，脆性大、裂纹多，镀量具、刃具。当k很低，约为4-5A/dm2时，不沉积铬。在镀铬过程中，对电解规范必须严格控制，特别是温度，不得超过1-2，否则不能得到良好的铬镀层。,13

10、,谢谢观赏,2019-5-21,2)镀硬铬的电解规范 硬铬是指硬度高而又耐磨的光泽铬镀层，区内镀出的铬层。CrO3：230-250g/l H2SO4：2.3-2.5g/l Dk：35-50A/dm2 T:55-63 3)松孔镀铬的电解规范 松孔镀铬是它的表面经过松孔处理而形成许多点状或网状的沟纹，可储存润滑油。松孔镀铬层的耐磨性好坏取决于网纹的密度、宽度和深度。宽度、深度太小，分布稀，则达不到改善润滑条件的目的，太密、太宽，承压面积小，导热性差，工作条件恶劣。一般宽度不小于0.06mm，深度为0.040.09mm,孔隙率为25%35%。所谓孔隙率是指以镀络层表面网纹或点状孔隙所占的面积与镀络层

11、总面积之比来表示。,14,谢谢观赏,2019-5-21,松孔镀铬的电解规范：电解液的浓度：中等浓度或低浓度CrO3与H2SO4配比:100:0.850.9或100:1电解液的温度t:气缸套为6163 活塞环为5860电流密度k:气缸套为3050 A/dm2 活塞环为40-70 A/dm2,图 松孔铬镀层a)大沟纹网铬层；b)中等沟纹网铬层c)小沟纹网铬层,15,谢谢观赏,2019-5-21,4）松孔镀铬层的形成方法(1)机械松孔：用专用工具在镀前将零件表面滚压或铣削出许多有规则的凹坑或小孔，再镀铬。这时镀铬层表面是原来零件表面外形的复制，保留原加工痕迹。(2)电化学松孔：网膜电化学松孔：是利用

12、铝合金或硬质塑料制成衬套，衬套上打好需要的各种形状的小孔，然后将衬套罩在己镀好铬层上，放回镀槽内，进行阳极浸蚀（电流反接）。孔中镀铬层被腐蚀，形成小孔。内应力电化学松孔：就是对己镀好的并且有细小裂纹的铬镀层，再进行阳极浸蚀，使己形成的细小裂纹逐步扩大和加深，而呈现网状或点状的松孔镀铬层。,16,谢谢观赏,2019-5-21,镀铬层产生裂纹的原因：是电镀过程中有内应力（拉应力）产生。内（拉）应力产生的原因：a.晶体有晶格的转变：沉积铬开始无一定结晶形状，而是以金属原子堆的状态析出，当原子堆增厚到一定厚度时，才有结晶形成。随着晶体的长大，不稳定的六方晶格将转变为稳定的体心立方晶格，而体心立方晶格的

13、比容又比六方晶格小。因此，镀层的体积随之缩小。结果镀层中便产生了内应力（拉应力）。b.氢气渗入晶格，组成固溶体，挤歪晶格，增加了内（拉）应力。随着镀层增厚，晶格之间内应力继续增加，使晶格扭曲，镀层破裂，形成裂纹。随着温度的升高，仅有立方晶格的铬晶体产生，没有组织的变化，因而无裂纹产生。一般在75以上，几乎没有裂纹产生。,17,谢谢观赏,2019-5-21,图 铬镀层有裂纹网的界限,(3)周期换向松孔镀铬：它的原理是在整个松孔镀铬工艺过程中，每镀15 min(开始镀30min)，进行36s的阳极处理（阳极化）后，再重新换成阴极.由于改变极性，中断电流,使铬晶粒停止增大,同时零件上的微小镀瘤较其它

14、平滑铬层处溶解得快,零件变成阴极后重新形成新的结晶核心.因此,镀层结晶细致,镀瘤变得非常细小,表面显得光滑,再进行阳极浸蚀松孔处理(6 min)后可以不再进行机械加工。周期换向松孔镀铬工艺应用于活塞环松孔镀铬。,18,谢谢观赏,2019-5-21,3.镀后表面处理及加工：1)热处理：目的为去氢、消除内应力。油煮或在烘箱中加热180200，保温23h,2)机械加工：磨削。,19,谢谢观赏,2019-5-21,5 镀铬安全拔术 1.镀铬时有大量的气体逸出，会从槽中带出铬酸的雾团。铬酸毒性大，必须有抽风装置,车间通风良好。2.铬酸、硫酸、苛性钠等对皮肤有伤害，应十分注意，溅到身上后，应立刻洗掉。3.

15、不能遇明火，和混合后，点火会爆炸。,20,谢谢观赏,2019-5-21,-镀铁(Iron-plating)1 镀铁原理 1电极及电解液 1)阳极 低碳钢板 2)阴极 零件 3)电解液 FeCl24H2O+HCl+H2O 2电化学反应 1)阳极反应：Fe-2e Fe2+4OH-4e 2H2O+O2 2)阴极反应：Fe2+2e Fe 2H2+2e H2,21,谢谢观赏,2019-5-21,2 镀铁的特点 1.结合强度高:剪切强度一般为160MPa以上，最高可达320MPa。2.镀层晶粒细，硬度高：晶粒为亚结构组织也有称为超细晶组织。硬度一般可达HRC5658，最高可达HRC62,3.沉积速度快，镀

16、厚能力强：Fe:0.4-0.7mm/h，Cr:0.04-0.06mm/h。4.镀层厚度:Fe:2mm以上;Cr:1mm以下。5.电流效率高:Fe:90%以上；Cr:816%。6.原料广、成本低、污染少。,22,谢谢观赏,2019-5-21,3 镀铁工艺 1.镀前准备:清洗、酸洗及活化等。2.镀铁 1)不对称交流电起镀目的:使底层内应力小，硬度低，结合强度高，一般有效电流密度为2-4A/dm2，1-3min，不对称比=D正/D负=1.3，(D有效=D正-D负)。2)不对称交流电过渡镀 起镀后，均匀改变，在45 min内从1.3改变为8，保持5-10 min。使应力与硬度均匀增加，防止中间脱层。3

17、)直流镀 过渡镀后，在不断电的情况下，把交流电转换成直流电。3-5 min内调整到要求的电流密度。,23,谢谢观赏,2019-5-21,3.镀后处理 1)碱钝化：镀后的工件立即用清水冲洗干净。在10%20%的苛性钠溶液中停留1530 min。用水冲洗干净。生成一层碱性钝化膜，防止生锈，保持光滑。2)热处理：去氢，消除内应力。与镀铬相同。3)机械加工：磨削。,24,谢谢观赏,2019-5-21,7-4电刷镀镀加工(涂镀、刷镀、无槽电镀(Electrochemical Plating(ECP)1 涂镀加工原理、特点及应用范围,1.原理：工件接负极、镀笔接正极，镀液中的金属正离子在电场作用下在阴极表

18、面获得电子而沉积涂镀在阴极表面，满足工件尺寸和表面性能的要求。厚度可达到0.001-0.5mm),图涂镀加工原理1-盛液盘；2-电解液；3-零件4-输液管；5-阳极及抱套；6-镀笔；7-稳压电源,25,谢谢观赏,2019-5-21,2.特点：1)设备简单、施工方便、特别适合于现场施工。2)涂镀层种类多，可实现复合镀层以满足表面性能的要求。如，硬度(HRC40-50)，耐磨性，耐腐性等。3)镀层与基体的结合力高(高于槽镀的结合强度)，生产效率高(比常规电沉积高5-50倍)，镀层厚度的可控性强。4)生产效率低，劳动强度较大。3.应用范围 1)恢复零件的尺寸和几何形状。2)填补零件表面上的划伤、凹坑

19、、斑蚀、孔洞等缺陷。3)改善表面性能：如大型、复杂、单个小批工件的表面局部镀镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防腐层、耐磨层等。,26,谢谢观赏,2019-5-21,2 电刷镀的基本设备 1.电源：电压在3-30V无级可调，电流自25-500A。要求：1)附有安培小时计，用以控制消耗电量来控制镀层厚度。2)输出直流应能很方便地改变极性，以便进行反接电解处理。3)应有短路快速切断保护和过载保护功能。2.刷镀笔：由导电手柄、阳极及包套组成。阳极采用不溶性石墨块(铂-铱合金)+脱脂棉+涤棉套组成。对于窄缝、小孔、深孔等表面的涂镀，需采用钝性铂等作为阳极。3.刷镀液：刷镀液由金属络合物水溶液及少量添加剂成份

20、组成。其金属离子量比一般电沉积高5-25倍，它包括电净液、活化液、镀底层溶液和工作层溶液，可根据所镀金属和用途不同而选用。4.回转台：用于刷镀回转体的工作表面，可用旧车床改装，需增加电刷等导向机构。,27,谢谢观赏,2019-5-21,3 电刷镀加工的工艺过程及要点工艺过程包括：表面预加工-除油、除锈-电净-活化处理-镀底层-镀工作层和镀后防锈处理等。1.镀前准备 1)表面预加工：除掉毛刺、不平度、疲劳层等使Ra2.5m 2)清洗除油、除锈：采用砂布打磨除锈，用汽油、丙酮等除油。3)电净处理：目的是进一步除去微观上的油污。对于有色金属和易氢的超高强度钢，电净时工件接正极，使表面阳极溶解；对于钢

21、、铁等材料，电净时工件阴极上产生氢气泡，使表面的油污去除，脱落。4)活化处理：去除工件表面的氧化膜、钝化膜或析出的碳元素，微粒黑膜，活化后用水冲洗。采用1号液时，工件可接阳极或阴极；采用2号、3号液时，工件接阳极，活化后用水冲洗。,28,谢谢观赏,2019-5-21,2.涂镀 1）刷镀底层：需先用特殊镍、碱铜或低氢脆镉液预镀一薄层底层，厚度为0.001-0.002mm，以提高结合强度，对于不同的材料工件可选用不同的涂镀底层。(1)特殊镍底层：适用于不锈钢、铬及镍材料和高熔点金属等。(2)碱铜底层：适用于难镀的金属如铝、锌或铸铁等。(3)低氢脆性镉：适用于对氢特别敏感的超高强度钢。2)镀尺寸镀层

22、和工作镀层 单一镀层不能超过0.03-0.05mm的安全厚度，快速镍和高速铜不能超过0.3-0.5mm，若待镀工件的磨损量大，则需先刷镀“尺寸镀层”来增加尺寸，或用不同镀层交替，迭加，最后镀工作镀层。镀后清洗及防锈：冲洗后用压缩空气吹干或用理发吹风吹干，并涂以防锈油或防锈液。,29,谢谢观赏,2019-5-21,4电刷镀技术的应用范围 1.恢复磨损零件的尺寸精度与几何精度 2.填补零件表面的划伤沟槽、压坑：如机床导轨、压缩机的缸体、活塞、液压的油缸及柱塞等。3.补救加工超差产品。4.强化零件表面：如在模具型腔表面刷镀0.01-0.02mm的非晶态镀层，可以使寿命延长20%-100%。5.提高零

23、件表面导电性：在电解槽汇流铜排接头部位镀银，可减少电阻，降低温升，在大型计算机的电路接点处电刷镀金处理，能降低接触电阻，防止金属氧化造成的断路。,30,谢谢观赏,2019-5-21,6.提高零件的耐高温性能：Co-Ni-P-Nb非晶态镀层的晶化温度可达320，在400500高温下，镀层由非晶态向晶态转变后，同时析出第二相组织，由此提高镀层的高温磨损的性能。7.改善零件表面的钎焊性。8.减小零件表面的摩擦系数：选用铟、锡、铟锡合金及巴氏合金等镀层，能使摩擦系数下降，镀0.6-0.8m的铟镀层时不仅能降低摩擦系数，并且能防止粘着磨损，加入MoS2，石墨等微粉自润滑。9.提高零件表面的防腐性：阴极性镀层：金、银、镍、铬等；阴极性镀层有锌、镉等。10.装饰零件表面：金属制品、首饰上镀金、镀银层；仿古刷镀；秦兵马俑上刷镀仿青铜色。,31,谢谢观赏,2019-5-21,32,谢谢观赏,2019-5-21,