CN113755940A - 一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，首先对电工纯铁零件进行前处理和电化学除油，再在电镀镍层电化学退除处理溶液中进行镍层退除，并设计了电镀镍层电化学退除处理溶液中的组分及其配比，该方法可将电工纯铁零件电镀镍层完全退除，电工纯铁零件基体尺寸精度和表面粗糙度不发生变化，可直接进行再次电镀镍层，节约了资源和生产成本，该工艺方法与外转子轭和内转子等纯铁零件的复杂形状无关，退镍速度快，可批量退镍，而且该方法采用环保型电解退镍溶液，溶液pH显示为中性偏酸溶液，不使用行业传统的氰化物和高浓度酸溶液，不污染环境，对操作者身体健康影响较小，属于环保型电镀镍层退除方法，适用于大规模生产。

Description

一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法
技术领域
本发明属于电工纯铁表面处理技术领域，特别涉及一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法。
背景技术
空间电机是一种航天领域使用的微特电机，多使用于热真空状态下，通电时间较长，因此要求有良好的耐辐照性及较高的可靠性。目前国内航天领域生产的空间电机型号众多，外转子轭、内转子零件基体材料为电工纯铁，工艺流程复杂，加工周期较长，加工难度较大，并且电工纯铁防腐蚀性能较差，需要采用电镀镍层进行表面防护，以提高空间电机的长期稳定性。
在实际生产过程中，部分转子轭、内转子等电工纯铁零件电镀镍层会出现黑斑、脱落、划伤等膜层缺陷(如附图1和附图2所示)，在储存过程中缺陷区域会出现锈蚀现象，影响电工纯铁零件的防腐蚀性能，导致空间电机零件功能失效，不符合设计图纸的要求。外转子轭和内转子零件加工精度较高，部分尺寸精度达到微米级，生产周期较长，而且电镀镍层工序是最后一道工序，如果此道工序报废，工时成本较高，以新投产方式增补返修零件数量，产品的交付周期无法保证。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，首先对电工纯铁零件进行前处理和电化学除油，再在电镀镍层电化学退除处理溶液中进行镍层退除，并设计了电镀镍层电化学退除处理溶液中的组分及其配比，该方法可将电工纯铁零件电镀镍层完全退除，零件经检验计量，电工纯铁零件基体尺寸精度和表面粗糙度不发生变化，可直接进行再次电镀镍层，节约了资源和生产成本，该工艺方法与外转子轭和内转子等纯铁零件的复杂形状无关，退镍速度快，可批量退镍，而且该方法采用环保型电解退镍溶液，溶液pH显示为中性偏酸溶液，不使用行业传统的氰化物和高浓度酸溶液，不污染环境，对操作者身体健康影响较小，属于环保型电镀镍层退除方法，适用于大规模生产。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，包括以下步骤：
(1)将需退除电镀镍层的电工纯铁零件进行前处理；
(2)步骤(1)所得电工纯铁零件进行表面电化学除油后进行冲洗；
(3)将步骤(2)所得电工纯铁零件浸入到电镀镍层电化学退除处理溶液中，进行表面电镀镍层的电化学退除，处理时间为15-50min，电流密度为1.0-1.5A/dm2；
(4)对步骤(3)所得电工纯铁零件进行后处理。
进一步的，所述步骤(1)中，前处理包括外观检查过程和清洗过程；
外观检查过程中，使用丙酮或酒精擦拭电工纯铁零件表面的标记及文字；
清洗过程中，依次采用汽油和酒精溶液对电工纯铁零件进行超声清洗后使用纯净水冲洗。
进一步的，所述步骤(1)清洗过程中所用汽油为90#汽油，清洗时间10-15分钟，超声清洗机频率30-40kHz，汽油温度20-35℃。
进一步的，所述步骤(1)清洗过程中所用酒精溶液为无水乙醇与水的混合物，无水乙醇与水的体积比为9-10：10，清洗时间8-10分钟，超声波清洗机频率30-40kHz，酒精溶液温度25-40℃。
进一步的，所述步骤(1)清洗过程中使用纯净水冲洗时间5-10分钟，冲洗温度为室温。
进一步的，所述步骤(2)中，电化学除油的方法为，将步骤(1)得到的电工纯铁零件浸入电化学除油溶液中，电化学除油过程中保持溶液温度为45-65℃，除油时间5-8分钟，电流密度为8-10A/dm2；所述步骤(2)中，步骤(1)所得电工纯铁零件进行表面电化学除油后使用纯净水进行冲洗。
进一步的，所述步骤(2)中，电化学除油溶液是氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠和水的混合溶液，其中氢氧化钠：碳酸钠：磷酸钠：硅酸钠：水＝10-15g：20-25g：10-15g：15-20g：1000mL。
进一步的，所述步骤(3)中，电工纯铁零件表面电镀镍层电化学退除溶液为硼酸钠、硝酸钠、硝酸和水的混合溶液，其中硼酸钠：硝酸钠：硝酸：水＝85-110g：110-150g：10-15mL：985-990mL。
进一步的，所述步骤(4)中，后处理包括采用净水进行冲洗并在自然条件下晾干。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，采用环保型电解退镍溶液，溶液主要成分为硼酸钠和硝酸钠，溶液pH显示为中性偏酸溶液，不使用行业传统的氰化物和高浓度酸溶液，不污染环境，对操作者身体健康影响较小，属于环保型电镀镍层退除方法，适用于大规模生产；
(2)本发明电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，通过大量试验设计了电解退镍溶液各组分的配比，可将电工纯铁零件电镀镍层完全退除，零件经检验计量，电工纯铁零件基体尺寸精度和表面粗糙度不发生变化，零件基体表面无腐蚀坑和烧蚀现象，可直接进行再次电镀镍层，节约了资源和生产成本，该工艺方法与外转子轭和内转子等零件的复杂形状无关，退镍速度快，可实现批量退镍；
(3)本发明电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，通过汽油清洗、酒精清洗、电化学除油和纯净水冲洗，可以彻底清洗电工纯铁零件表面的油污、灰尘等污迹，使得在后续的镍层电化学退除溶液能够均匀的浸润到零件的表面，提高零件表面与退除溶液的浸润性，增强了零件表面镍层的退除效果；
(4)本发明电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，具有工艺组成简单，可操作性强的优点，可用于工业化生产，在电工纯铁表面处理技术领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为实际生产过程中电工纯铁零件的电镀镍层黑斑缺陷示意图；
图2为实际生产过程中电工纯铁零件的电镀镍层脱落缺陷示意图；
图3为本发明电工纯铁零件电镀镍层退除工艺方法的原理图；
图4为采用本发明电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法进行电工纯铁零件镍层退除后的实物图；
图5为本发明电工纯铁零件电镀镍层退除工艺方法的流程图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
经过大量的试验和研究，本发明提出一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，可将电工纯铁零件电镀镍层完全退除，零件经检验计量，电工纯铁零件基体尺寸精度和表面粗糙度不发生变化，可直接进行再次电镀镍层，节约了资源和生产成本，该工艺方法与外转子轭和内转子等零件的复杂形状无关，退镍速度快，可批量退镍，空间电机零件的生产周期得到了有力保证，而且该方法采用环保型电解退镍溶液，溶液pH显示为中性偏酸溶液，不使用行业传统的氰化物和高浓度酸溶液，不污染环境，对操作者身体健康影响较小，属于环保型电镀镍层退除方法，适用于大规模生产。
如图3所示，电工纯铁零件电镀镍层退除工艺方法的技术原理，是将电工纯铁零件置于一定组成的溶液中进行阳极电解，电工纯铁作为阳极接直流电源的正极，用铅、不锈钢等电解液不腐蚀的导电材料作为阴极，接直流电源的负极，阴阳极之间相距一定的距离浸入电解液中，在一定的温度、电压和电流密度下，通电一定时间，铁基零件与电镀镍层的发生电化学反应的电极电势不同，电镀镍层首先发生电化学反应，从零件表面脱落或溶解，铁基零件在该电流和电压下不会发生电化学反应，从而尺寸精度不发生变化。
本发明提供的电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，包括以下步骤：
1)将需退除电镀镍层的电工纯铁零件进行外观检查，使用丙酮或酒精擦拭其表面的标记及文字。
2)将步骤1)得到的电工纯铁零件用汽油进行超声清洗，除油溶剂为90#汽油，除油清洗时间10-15分钟，超声清洗机频率30-40kHz，除油溶剂温度20-35℃。
3)将步骤2)得到的电工纯铁零件用酒精溶液进行超声清洗，酒精溶液为无水乙醇与水的混合物，无水乙醇与水的体积比为9-10：10，清洗时间8-10分钟，超声波清洗机频率30-40kHz，酒精溶液温度25-40℃。
4)将步骤3)得到的电工纯铁零件用纯净水进行冲洗，纯净水清洗时间5-10分钟，清洗温度为室温。
5)电工纯铁零件表面电化学除油：将步骤4)得到的电工纯铁零件浸入电化学除油溶液中，电化学除油过程中保持溶液温度为45-65℃，除油时间5-8分钟，电流密度为8-10A/dm2，电化学除油溶液是氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠和水的混合溶液，其中氢氧化钠：碳酸钠：磷酸钠：硅酸钠：水＝10-15g：20-25g：10-15g：15-20g：1000mL。
6)将步骤5)得到的电工纯铁零件再次用纯净水进行冲洗。
7)电工纯铁零件表面电镀镍层电化学退除处理：将步骤4)得到的电工纯铁零件浸入到电镀镍层电化学退除处理溶液中，进行镍层退除处理，处理时间为15-50min，电流密度为1.0-1.5A/dm2，电工纯铁零件表面电镀镍层电化学退除溶液的成分是硼酸钠、硝酸钠、硝酸和水的混合溶液，其中硼酸钠：硝酸钠：硝酸：水＝85-110g：110-150g：10-15mL：985-990mL。
8)将步骤7)得到的电工纯铁零件再次用纯净水进行冲洗。
9)将步骤8)得到的电工纯铁零件在自然条件下晾干。
如图5所示，本发明提供的电工纯铁零件表面电镀镍层退除的工艺流程如下：电工纯铁电镀镍层零件→外观检查→汽油超声清洗→酒精超声清洗→纯净水冲洗→电化学除油→纯净水冲洗→镍层退除→纯净水冲洗→晾干
实施例1
将需退除电镀镍层的电工纯铁零件进行外观检查，使用丙酮或酒精擦拭其表面的标记及文字。然后90#汽油进行超声清洗，清洗时间10分钟，超声清洗机频率40kHz，除油溶剂温度35℃。再将电工纯铁零件用酒精溶液进行超声清洗，酒精溶液中无水乙醇与水的体积比10：10，清洗时间10分钟，超声波清洗机频率40kHz，酒精溶液温度25℃。电工纯铁零件使用纯净水进行冲洗10分钟，清洗温度为室温。将纯净水冲洗后的电工纯铁零件浸入电化学除油溶液中，溶液温度为45℃，除油时间8分钟，电流密度为10A/dm2，电化学除油溶液的氢氧化钠：碳酸钠：磷酸钠：硅酸钠：水＝15g：25g：15g：20g：1000mL。然后再对电工纯铁零件再次用纯净水进行冲洗，室温下冲洗5分钟。
清洗完成的电工纯铁零件浸入到电镀镍层电化学退除处理溶液中，进行镍层退除处理，处理时间为50min，电流密度为1.5A/dm2，电工纯铁零件表面电镀镍层电化学退除溶液的成分是硼酸钠、硝酸钠、硝酸和水的混合溶液，其中硼酸钠：硝酸钠：硝酸：水＝110g：150g：15mL：985mL。
电工纯铁零件镍层完成退除后，再次用纯净水室温下冲洗5分钟，在自然条件下晾干即可。
实施例2：
改变实施例1中电工纯铁零件表面电镀镍层电化学退除溶液的成分的比例，其中硼酸钠：硝酸钠：硝酸：水＝85g：110g：10mL：990mL,其余条件同实施例1。
实施例3：
改变实施例1中电化学除油溶液成分比例，其中氢氧化钠：碳酸钠：磷酸钠：硅酸钠：水＝10g：20g：10g：15g：1000mL，其余条件同实施例1。
实施例4：
改变实施例1中电化学除油过程中保持溶液温度为45℃，除油时间8分钟，电流密度为9A/dm2，其余条件同实施例1。
实施例5：
改变实施例1中汽油超声清洗时间12分钟，超声清洗机频率30kHz，除油溶剂温度33℃，其余条件同实施例1。
如图4所示，上述实施例1-5均使电工纯铁零件电镀镍层完全退除，零件经检验计量，电工纯铁零件基体尺寸精度和表面粗糙度不发生变化，零件基体表面无腐蚀坑和烧蚀现象。
对比例1
将电工纯铁零件电镀镍层使用浓硝酸(98％)，在50℃温度下，退除10min，然后用流动的清水清洗。退膜过程中会产生黄褐色氮氧化物气体，具有毒性。退膜后表面呈现鳞片状腐蚀现象，表面粗糙度降低一个等级，基体尺寸变小3微米，不满足电机零件的设计指标要求。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将需退除电镀镍层的电工纯铁零件进行前处理；
(2)步骤(1)所得电工纯铁零件进行表面电化学除油后进行冲洗；
(3)将步骤(2)所得电工纯铁零件浸入到电镀镍层电化学退除处理溶液中，进行表面电镀镍层的电化学退除，处理时间为15-50min，电流密度为1.0-1.5A/dm2；
(4)对步骤(3)所得电工纯铁零件进行后处理。
2.根据权利要求1所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中，前处理包括外观检查过程和清洗过程；
外观检查过程中，使用丙酮或酒精擦拭电工纯铁零件表面的标记及文字；
清洗过程中，依次采用汽油和酒精溶液对电工纯铁零件进行超声清洗后使用纯净水冲洗。
3.根据权利要求2所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)清洗过程中所用汽油为90#汽油，清洗时间10-15分钟，超声清洗机频率30-40kHz，汽油温度20-35℃。
4.根据权利要求2所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)清洗过程中所用酒精溶液为无水乙醇与水的混合物，无水乙醇与水的体积比为9-10：10，清洗时间8-10分钟，超声波清洗机频率30-40kHz，酒精溶液温度25-40℃。
5.根据权利要求2所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)清洗过程中使用纯净水冲洗时间5-10分钟，冲洗温度为室温。
6.根据权利要求1所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，电化学除油的方法为，将步骤(1)得到的电工纯铁零件浸入电化学除油溶液中，电化学除油过程中保持溶液温度为45-65℃，除油时间5-8分钟，电流密度为8-10A/dm2；所述步骤(2)中，步骤(1)所得电工纯铁零件进行表面电化学除油后使用纯净水进行冲洗。
7.根据权利要求1或6所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，电化学除油溶液是氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠和水的混合溶液，其中氢氧化钠：碳酸钠：磷酸钠：硅酸钠：水＝10-15g：20-25g：10-15g：15-20g：1000mL。
8.根据权利要求1所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(3)中，电工纯铁零件表面电镀镍层电化学退除溶液为硼酸钠、硝酸钠、硝酸和水的混合溶液，其中硼酸钠：硝酸钠：硝酸：水＝85-110g：110-150g：10-15mL：985-990mL。
9.根据权利要求1所述的一种电工纯铁零件表面电镀镍层退除工艺方法，其特征在于，所述步骤(4)中，后处理包括采用净水进行冲洗并在自然条件下晾干。
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