CN1107190A - 无刻蚀电镀铁修复机器零件的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用无刻蚀电镀铁修复机器零件
的工艺方法，特别是用于形状复杂的零件的磨损或腐
蚀表面的修复。其特征是：在准备工序中，对零件的
圆角或其它具有平面相交的局部增加了表面化学活
化处理。使该局部存在导电性离子，加快铁离子迁移
速度，保证了局部与零件其它部位铁离子的沉积速度
的均匀一致，从而提高了新产品修复合格率。
Description
本发明涉及一种用无刻蚀电镀铁修复机器零件的工艺方法。主要用于对几何形状复杂的机器零件磨损或腐蚀后表面的修复。这种工艺能使零件与镀层之间结合强度高，通常可达到35Kgf/mm2，显微硬度可达H500-620。可以恢复磨损或腐蚀前零件的使用尺寸，广泛用于各种轴和销类零件的修复。
低温镀铁技术可分为有刻蚀镀铁和无刻蚀镀铁工艺。有刻蚀镀铁技术采用的工艺特点是，镀前零件的电化学处理，即阳极处理-阳极刻蚀工序。阳极刻蚀的缺点是由于此工序受酸度、温度和浓度等因素的影响，有时刻蚀用的硫酸易于带入镀铁槽污染镀液，因此，导致镀铁层与基体金属结合强度有高有低，不够稳定。无刻蚀镀铁工艺是利用电能转化为化学能，在电场作用下，电极上发生氧化-还原反应。即低碳钢板阳极给出电子，破坏表面金属键，Fe++电解到溶液中。镀液中铁离子迁移至阴极（工件基体）表面放电，与基体金属晶格点阵共用自由电子，被还原为铁而达到修复工件的目的。
无刻蚀镀铁工艺的特点是镀前处理采用常规的除油除锈，入槽后首先进行对称交流活化，然后再用不对称交流电流起镀。因此这种方法较有刻蚀镀铁工艺方法简化了工序，减少了污染，避免了残存硫酸带入镀液中而造成对镀液的污染。但是由于工件的几何形状复杂，造成阳极与阴极的距离不同，使之电场强度和离子迁移距离不同，造成异形面的表面活化程度不均一，镀覆程度不均匀，因此造成几何形状复杂零件的修复质量存在较大差异，成品率低。
如CN88102223A专利中曾提出一种“无刻蚀镀铁液的配制方法，同时还公开了用该方法修复汽车曲轴等贵重零件的磨损表面的工艺，主要工序是：
一、准备阶段，含：测选-清洗-加热处理-除锈-绝缘-组装-除油膜-浸洗-冲洗。
二、镀铁：活化处理-起镀-交流过渡镀-初转直流镀-直流过渡镀-全直流镀-定时测量-中和处理。
三、加工。
以上方法既是一般众所周知的无刻蚀电镀工艺，并未考虑到零件的复杂外形以及几何形状对镀层质量的影响。因此该工艺用于直轴或平面零件可得到较好的镀覆效果，但是对于有拐角的曲轴等工件常常出现局部拐角或凹槽处镀层厚度不够，镀铁层与基体金属结合不牢、起皮，甚至发生整个镀层剥落的现象。究其主要原因是：由于圆角处形成与阳极板垂直或倾斜的表面，在该局部上电流分布有差异，从而造成铁离子在基体上活化程度不均一，均镀能力不同，镀层不均匀。经测试：该方法曲轴处每小时直径可增加0.18-0.25mm，圆角处则每小时增加0.06-0.1mm左右，增加厚度比达2.5-4倍，且镀层也极不均匀。由此可见，用一般的无刻蚀镀铁工艺难以保证此类零件镀层的质量，以致造成的成品率低，仅达20%左右。
本发明的目的是，提高几何形状复杂的机器零件的曲率半径较小处或有平面相交部位的镀铁质量和缩短电镀生产时间，降低成本，提高镀铁修复零件的合格率，从而提供一种可使镀铁层与基体金属结合牢固、镀层均匀致密、光滑的无刻蚀镀铁修复零件的工艺方法。
本发明采取的主要技术措施是：在准备工序中，经测选、清洗除油除锈、绝缘、组装、除油膜后，在零件拐角或其它具有相交平面的局部进行化学表面活化处理，方法是：用除硫酸外的强酸涂刷局部，不经冲洗直接进入电镀槽中，之后开始电化学活化及施镀。使该局部保持有一定量的残酸，这样一方面可对该局部进行较强的表面化学活化处理，又可避免用水冲洗后被空气氧化生锈;另一方面，当化学活化和电镀时，该局部存在的导电性离子使铁离子迁移速度加快。保证了铁离子沉积速度的均匀，克服了零件的几何形状对活化及施镀的影响。
此外，在电镀液中加入了4克/升H3BO4使电解液pH值得到缓冲。加入1克/升KCL，使电镀液进一步增加导电性。加入1克/升KI，以抑制二价铁离子的被氧化。
本发明的效果：本发明在实现整体零件的无刻蚀工艺的同时，对局部采用特殊的化学表面处理，使局部表面充分活化，并能避免氧化，大大提高了局部导电性，进而解决了局部Fe++的沉积速度和结合牢度，提高了一次镀层厚度，缩短了零件电镀时间，方法简便、可靠，成品率高，曲轴类零件成品合格率可达99.7%，比普通工艺提高近3-5倍。
下面结合电镀汽车曲轴的实例对本发明的方案和效果进一步说明。
一、准备工序：
a、零件测选：汽车曲轴，轴颈磨损约2-3mm，圆角半径r-2.6mm。
b、清洗除锈：用10%HCL涮洗除锈。
c、绝缘：对曲拐及不施镀处用绝缘塑料胶带包扎绝缘。
d、组装挂具：将一组曲轴（约4根）竖直挂装。
e、清洗除油膜：用洗涤剂或电石渣，再次清洗表面。
f、局部表面处理：用强浓酸，涂刷拐角处，最好是浓HCL，其次是H3PO4和HF，将局部带有上述残留浓酸的曲轴，不经水冲洗立即放入电镀槽内施镀。该强电介质酸不包括硫酸。
二、电镀工序：
a、镀液配制：FeCl3：300克/升，HCl：32% 20-22克/升，NaCl：0.1克/升，MnCl2.4H2O：2.5克/升，H3BO4：4克/升，KCL：1克/升，KI1克/升。
b、电极配比：电极间距为300mm，阳极面积为阴极面积0.8-1.5倍。
c、施镀
电化学活化过程：5-10分钟，采用交流对称活化法，电流230-250A，电压2－3V。
交流起镀过程：10－20分钟，采用不对称交流电，电流230-250A，电压2.5V。
交流过渡镀：20分钟，直流电流280A。
初转直流镀：直流电流400-540A，温度一般在40℃-50℃，比重控制在1.20-1.28。
三、测试加工：
出槽后测试：轴颈磨损处一次镀增加3.2mm，圆角半径2mm，经加工、磨圆，合格包装。
本发明与原工艺测试数据见附表1。
本发明将部分酸液带入镀液中，由于量很少，不致影响镀液pH，在施镀一段时间后，进入镀液中的HCL有助于镀液的稳定。
附表1.
| 轴颈镀层 | 圆角处镀层 | |||
| 原工艺 | 本发明 | 原工艺 | 本发明 | |
| 结合强度（Kgf/mm2) | 33.4-35 | 35.4 | 15.4(起皮） | 30.4 |
| 沉积速度（mm/hr) | 0.3-0.5 | 0.3-0.5 | 0.07-0.11 | 0.10-0.15 |
| 一次镀铁厚度（mm) | 1.0 | 1.2-2.0 | 0.4-0.6 | 0.5-0.8 |
Claims (3)
1、一种无刻蚀镀铁修复机器零件的工艺方法，包括：准备、电镀、加工工序，其中准备工序中依次按照：测选、清洗除锈、绝缘、组装挂具、清洗油膜步骤处理，其特征在于：下槽前，对零件的圆角或两面相交处的局部表面涂刷除硫酸之外的强酸，将这些局部表面带有浓酸的零件直接放入电镀液中迅速进行活化、施镀。
2、根据权利要求1所述工艺方法其特征在于所涉及的强酸主要是HCL，其次可用H3PO4、或HF。
3、根据权利要求1所述工艺方法，无刻蚀镀铁液的组成为：FeCL3：300克/升，HCL32%、20-22克/升，NaCL：0.1克/升，表面活性剂0.1克/升，MnCl·4H2O：2.5克/升，H3BO4：4克/升，KCL：1克/升，KI：1克/升。
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