CN103834973B - 一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法 - Google Patents
一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，所述修复方法包括如下步骤：（1）、导电辊辊面的修磨；（2）、毛化；（3）、除油；（4）、活化；（5）、冲击镀镍；（6）、镀低应力镍；（7）、取出导电辊，对导电辊进行清洗、干燥、磨修抛光处理，最终完成对导电辊的修复。所述修复方法在保证导电辊导电性、耐蚀性和耐磨性前提下，可以循环利用使用失效后的导电辊基体，节约贵重材料。
Description
技术领域
本发明属于金属材料覆层领域，具体地，涉及一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，不仅可用于导电辊的常规修复还可用于报废导电辊的修复。
背景技术
导电辊是连续电镀生产线上的关键部件，用以传送带钢并且在电镀过程中传导强大的阴极电流。目前，连续电镀生产线用导电辊表面一般不使用镀层，辊基体采用哈氏合金制作，经过磨修和抛光后使用。由于导电辊的使用工况恶劣，如一方面导电辊会接触含有腐蚀性介质的电镀液，另一方面导电辊表面与带钢之间不断摩擦而引起磨损。因此，导电辊一般经过0.5~2个月的使用后，其辊面质量就会发生恶化进而影响带钢的镀层质量，需要下机进行表面研磨处理。经过多次研磨，当导电辊表面哈氏合金层减薄到一定程度，辊体直径小于设计尺寸时，贵重的导电辊基体就要报废。
报废哈氏合金导存在电辊重新利用困难、使用寿命短这一问题以及已有研究在获得高致密性、厚电镀层的局限。因此如能循环利用贵重的导电辊基体，对于延长哈氏合金导电辊的使用寿命、保障连续电镀大生产进程和降低生产成本具有重要意义。
中国发明专利“CN200410073498”公开了一种采用复合镀铬修复导电辊的方法，包括导电辊底层镀铬和面层镀铬，底层镀铬时，在镀液中除了加入铬酐和硫酸外，还加入稀土镧和铽；面层镀铬时，在镀液中加入铬酐和硫酸，稀土镧和铽，还加入KIO3和Al2O3微粒，最终可获得硬度高、耐磨性好、与基体结合强度高的镀层。但是在电镀铬过程中，会产生大量氢化铬使内应力过大，导致镀铬层出现微裂纹，裂纹的存在会降低导电辊部件的耐蚀性。此外，由于镀铬层过高的内应力，难以获得较厚的电镀铬层。
中国发明专利“CN200910196141.4”公开了一种不锈钢镀铬导电辊的修复方法，包括失效导电辊表面退铬、修补凹点及划伤后的打磨、抛光、镀镍、毛化和镀铬，它的技术特征在于：用冷焊修补辊体凹点及划伤：对影响使用的凹点、磨损、砂眼、划伤等用1Cr18Ni9Ti厚0.1～1mm、宽1～2mm不锈钢修复带用电火花高频放电对辊面缺陷进行无热堆焊，再抛光、毛化、镀铬。类似前段的专利技术，其在电镀铬过程中，会产生大量氢化铬使其内应力过大，导致镀铬层出现微裂纹，裂纹的存在会降低导电辊部件的耐蚀性。此外，由于镀铬层过高的内应力，难以获得较厚的电镀铬层。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供涉及一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，所述修复方法在保证导电辊导电性、耐蚀性和耐磨性前提下，可以循环利用使用失效后的导电辊基体，节约贵重材料。
为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案：一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，所述修复方法包括如下步骤：
（1）、导电辊辊面的修磨；（2）、毛化；（3）、除油；（4）、活化，其特征在于，在活化后，所述修复方法还包括如下步骤：
（5）、冲击镀镍，镀液中氯化镍含量为200~250g/L，盐酸含量为120~220g/L；
（6）、镀低应力镍，低应力镍镀液中氨基磺酸镍含量为300~500g/L，氯化镍含量为30~40g/L，硼酸含量为25~35g/L，在导电辊表面形成低应力镀镍层；
（7）、取出导电辊，对导电辊进行清洗、干燥、磨修抛光处理，最终完成对导电辊的修复。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，优选的是，步骤（5）中冲击镀镍，镀液中氯化镍含量为230~240g/L，盐酸含量为160~200g/L。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，优选的是，步骤（6）中镀低应力镍，低应力镍镀液中氨基磺酸镍含量为400-450g/L。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，优选的是，步骤（6）中镀低应力镍，低应力镍镀液中氯化镍含量为35~40g/L。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，优选的是，步骤（6）中镀低应力镍，低应力镍镀液中硼酸含量为30~33g/L。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，步骤（3）除油工序中，采用阳极电解除油，除油溶液中氢氧化钠含量为15~50g/L，碳酸钠含量为15~45g/L，磷酸三钠含量为15~40g/L，温度为60~80℃，电流密度5~10A/dm2，除油时间5~10分钟。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，步骤（4）活化工序中，采用活化溶液去除导电辊表面的钝化膜，所述活化溶液中盐酸浓度为15~20%，温度为常温，活化时间1~2分钟。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，在步骤（5）冲击镀镍工序中，以导电辊为阴极，以镍板为阳极进行镀镍，导电辊预浸时间为1~4分钟，冲击镀镍时间为3~5分钟，电流密度为5~15A/dm2，温度为20~30℃。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，在步骤（6）镀低应力镍工序中，电流密度为4~6A/dm2，温度为50~60℃，溶液采用空气进行搅拌。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，步骤（6）中得到的低应力镀镍层厚度为0.1~20mm。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，在步骤（3）除油工序后，对导电辊表面进行流动水洗，用于去除导电辊表面的油脂。
根据本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，采用的是，在步骤（4）活化工序后，对导电辊表面进行流动水洗，用于去除导电辊表面残留的活化溶液。
本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，由于哈氏合金是一种极易钝化的金属，其表面覆盖有一层极薄的钝化膜，所以冲击镀镍步骤连同先前活化步骤的目的是去除该钝化膜，并且引入与基体结合力良好的冲击镍镀层替换钝化膜。该冲击镍镀层同时起了中间过渡层的作用，但该镀层厚度较薄，无法一次性获得较厚镀层。因此，后续需在此镀层的基础上，采用低应力镀镍配方，获得较厚的可满足实际使用的镀层。基于以上背景，镀镍溶液的组分及其含量选择依据如下：（1）主盐采用氯化镍，其中的氯离子可起到活化钝化膜表面，增强镍镀层与基体结合力的作用。（2）溶液中引入盐酸的目的是去除哈氏合金表面的钝化膜，同样是为了增强镍镀层与基体的结合力。当盐酸含量过高时（如大于220g/L），会使得溶液析氢严重，影响电镀效果，当盐酸含量过低时（如小于120g/L），则会使得钝化膜去除效果不理想。因此，含量区间选择为120～220g/L。
本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，镀低应力镍步骤的目的是获得具有较宽厚度范围的镍镀层（0.1～20mm）。因此，镀液配方的选取需考虑随着厚度增加，镀层内应力累计导致镀层开裂，进而无法获得较厚镍镀层的问题。所以镀液配方中，选取的主要镍盐为氨基磺酸镍，该镍盐相比于其他如氯化镍、硫酸镍等镍盐，更易于获得低应力的镍镀层。其中加入了少量氯化镍，目的是为了在电镀过程中起到活化作用。氯化镍浓度过低，则起不到活化作用，过高则会增加镀层应力。硼酸则作为缓冲剂，维持镀液pH值的稳定。
本发明的有益效果在于：
1）、导电辊辊面镀层采用低应力电镀镍，可以获得具有很大厚度范围的镀层（0.1~20mm），不仅可用于导电辊的常规修复还可用于报废导电辊的修复，使报废导电辊的辊体直径达到设计尺寸；
2）、经低应力镀镍后，所获镍镀层组织均匀、致密，不容易发生电烧蚀，所得组织为纳米晶镍结构，具有较高的硬度和耐蚀性；
3）、采用复合镀镍工艺，与哈氏合金层相接触的一侧，采用冲击镀镍层作为过渡层，可使整体镀镍层具有很高的结合强度，镀层使用中不出现开裂或剥落现象。
4）、导电辊达到使用寿命后，可采用电解退镍，快速除去镍镀层，重新电镀镍，简化了修复周期，还可以循环利用原来的导电辊基体。
5）、所述修复方法适应性强、操作简便、规范性强、生产成本低，具有较大的实用价值。
具体实施方式
本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法的具体工艺流程如下：
（1）修磨：去除失效导电辊表面的各种缺陷，如腐蚀坑、凹点、磨损、砂眼或划伤等；
（2）毛化：对导电辊表面进行喷砂、喷丸、电火花或激光毛化处理，增强后续镀镍层与导电辊基体的结合力；
（3）除油：采用阳极电解除油去除导电辊表面的油脂。除油溶液中氢氧化钠含量为15~50g/L，碳酸钠含量为15~45g/L，磷酸三钠含量为15~40g/L，温度为60~80℃，电流密度5~10A/dm2，除油时间5~10分钟；
（4）流动水洗：去除导电辊表面残留的除油溶液；
（5）活化：去除哈氏合金表面的钝化膜，活化溶液中盐酸浓度为15~20%，温度为常温，活化时间1~2分钟。哈氏合金是一种表面极易钝化的合金，形成的钝化膜将严重影响合金基体和表面镀层的结合力。采用活化工艺，除去哈氏合金表面的钝化膜，为下一步的冲击镀镍做好准备；
（6）流动水洗：去除导电辊表面残留的活化溶液；
（7）冲击镀镍：以导电辊为阴极，在其辊面进行冲击镀镍。镀镍溶液中氯化镍含量为200~250g/L，盐酸含量为120~220g/L，预浸时间为1~4分钟，冲击镀时间为3~5分钟，电流密度为5~15A/dm2，温度为20~30℃，阳极板为镍板；
（8）镀低应力镍，以导电辊为阴极，阳极板为镍板。电镀液中氨基磺酸镍含量为300~500g/L，氯化镍含量为30~40g/L，硼酸含量为25~35g/L。电流密度为4~6A/dm2，温度为50~60℃。溶液采用剧烈空气搅拌，以降低电镀扩散阻挡层的影响，获得高质量的电镀层。最终根据导电辊修复所需达到的尺寸要求，电镀到所需厚度（0.1~20mm）；
（9）最后取出导电辊、清洗、干燥、进行磨修抛光处理，达到导电辊所要求的尺寸精度。
下面结合实施例对本发明所提供的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法作进一步详述：
实施例1
将一辊面长度为1800mm、辊身直径D为350mm的哈氏合金导电辊上磨床磨削加工，去除辊面的各种缺陷，如腐蚀坑、凹点、磨损、砂眼或划伤等。然后用40号石英砂在导电辊表面上进行喷砂毛化处理，辊面粗糙度达到7μm时，进行清洗和阳极除油处理，除油溶液中氢氧化钠含量为35g/L，碳酸钠含量为30g/L，磷酸三钠含量为20g/L，温度为70℃，电流密度6A/dm2，除油时间7分钟。流动水洗去除导电辊表面的残留溶液后，进行活化处理，活化溶液中盐酸浓度为20%，温度为常温，活化时间1分钟。流动水洗后，进行冲击镀镍处理。导电辊为阴极，阳极板为电解镍板。镀镍溶液中氯化镍含量为230g/L，盐酸含量为160g/L，预浸时间为2分钟，冲击镀时间为3分钟，电流密度为8A/dm2，温度为25℃，冲击镀镍层厚度为4μm。在获得冲击镀镍层的基础上，进行电镀低应力镍，导电辊为阴极，阳极板为镍板。镀液中氨基磺酸镍含量为400g/L，氯化镍含量为35g/L，硼酸含量为30g/L。电流密度为5A/dm2，温度为60℃，溶液采用剧烈空气搅拌，镀镍面层厚度为0.87mm。
所获镀层表面为纳米晶镍组织结构，致密无任何缺陷，硬度为430HV。镀镍后进行抛光处理，表面粗糙度为0.7μm。
实施例2
将一辊面长度为1800mm、辊身直径D为350mm的哈氏合金导电辊上磨床磨削加工，去除辊面的各种缺陷，如腐蚀坑、凹点、磨损、砂眼或划伤等。然后用40号石英砂在导电辊表面上进行喷砂毛化处理，辊面粗糙度达到9μm时，进行清洗和阳极除油处理，除油溶液中氢氧化钠含量为15g/L，碳酸钠含量为15g/L，磷酸三钠含量为15g/L，温度为80℃，电流密度10A/dm2，除油时间5分钟。流动水洗去除导电辊表面的残留溶液后，进行活化处理，活化溶液中盐酸浓度为15%，温度为常温，活化时间2分钟。流动水洗后，进行冲击镀镍处理。导电辊为阴极，阳极板为电解镍板。镀镍溶液中氯化镍含量为200g/L，盐酸含量为120g/L，预浸时间为4分钟，冲击镀时间为5分钟，电流密度为5A/dm2，温度为20℃。在获得冲击镀镍层的基础上，进行电镀低应力镍，导电辊为阴极，阳极板为镍板。镀液中氨基磺酸镍含量为500g/L，氯化镍含量为40g/L，硼酸含量为35g/L。电流密度为6A/dm2，温度为50℃，溶液采用剧烈空气搅拌，镀镍面层厚度为20mm。
实施例3
将一辊面长度为1800mm、辊身直径D为350mm的哈氏黑金导电辊上磨床磨削加工，去除辊面的各种缺陷，如腐蚀坑、凹点、磨损、砂眼或划伤等。然后用40号石英砂在导电辊表面上进行喷砂毛化处理，辊面粗糙度达到7μm时，进行清洗和阳极除油处理，除油溶液中氢氧化钠含量为50g/L，碳酸钠含量为45g/L，磷酸三钠含量为40g/L，温度为60℃，电流密度5A/dm2，除油时间10分钟。流动水洗去除导电辊表面的残留溶液后，进行活化处理，活化溶液中盐酸浓度为20%，温度为常温，活化时间5分钟。流动水洗后，进行冲击镀镍处理。导电辊为阴极，阳极板为电解镍板。镀镍溶液中氯化镍含量为250g/L，盐酸含量为220g/L，预浸时间为1分钟，冲击镀时间为4分钟，电流密度为15A/dm2，温度为30℃。在获得冲击镀镍层的基础上，进行电镀低应力镍，导电辊为阴极，阳极板为镍板。镀液中氨基磺酸镍含量为300g/L，氯化镍含量为30g/L，硼酸含量为25g/L。电流密度为4A/dm2，温度为60℃，溶液采用剧烈空气搅拌，镀镍面层厚度为0.1mm。
Claims (7)
1.一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，所述修复方法包括如下步骤：
(1)、导电辊辊面的修磨；(2)、毛化；(3)、除油；(4)、活化，其特征在于，在活化后，所述修复方法还包括如下步骤：
(5)、冲击镀镍，镀液中氯化镍含量为200～250g/L，盐酸含量为120～220g/L；
(6)、镀低应力镍，低应力镍镀液中氨基磺酸镍含量为300～500g/L，氯化镍含量为30～40g/L，硼酸含量为25～35g/L，在导电辊表面形成低应力镀镍层；
在步骤(5)冲击镀镍工序中，以导电辊为阴极，以镍板为阳极进行镀镍，导电辊预浸时间为1～4分钟，冲击镀镍时间为3～5分钟，电流密度为5～15A/dm2，温度为20～30℃。
2.根据权利要求1所述的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，其特征在于步骤(3)除油工序中，采用阳极电解除油，除油溶液中氢氧化钠含量为15～50g/L，碳酸钠含量为15～45g/L，磷酸三钠含量为15～40g/L，温度为60～80℃，电流密度5～10A/dm2，除油时间5～10分钟。
3.根据权利要求1所述的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，其特征在于步骤(4)活化工序中，采用活化溶液去除导电辊表面的钝化膜，所述活化溶液中盐酸浓度为15～20％，温度为常温，活化时间1～2分钟。
4.根据权利要求1所述的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，其特征在于在步骤(6)镀低应力镍工序中，电流密度为4～6A/dm2，温度为50～60℃，溶液采用空气进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，其特征在于步骤(6)中得到的低应力镀镍层厚度为0.1～20mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，其特征在于在步骤(3)除油工序后，对导电辊表面进行流动水洗，用于去除导电辊表面的油脂。
7.根据权利要求1或3所述的一种哈氏合金导电辊辊面的电镀修复方法，其特征在于在步骤(4)活化工序后，对导电辊表面进行流动水洗，用于去除导电辊表面残留的活化溶液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |