电铸加工的原理.docx

电镀、涂镀、及复合镀加工电铸、表面涂镀、和复合镀加工在原理和本质上都属于电镀工艺的畴，都 是和电解相反，利用电镀液中金属正离子在电厂的作用下，镀覆沉积到阴极上去 的过程电镀电铸涂镀复合镀工艺目的表面装饰、防锈复制、成形加工增大尺寸，改善表面性能1电镀耐磨镀层制造超硬砂轮或磨具，电镀硬质材料镀层厚度0.001-0.05mm0.05-5mm 或以上0.001-0.05mm0.05-1mm 或以上精度要求表面光亮.光滑有尺寸及形状精度要求有尺寸及形状精度要求有尺寸及形状精度要求镀层牢度要求与工件牢固粘结要求能与原模分离要求与工件牢固粘结要求与基本牢固连接阳极材料用镀层金属同—材料用镀层金属同—材料用石墨.铂等钝性材料用镀层金属同一材料镀液用自配的电镀 液自配的电溶液按被镀金属层选用现成供应的涂镀液用自配的电镀液需用渡槽，工需用镀槽，工不需渡槽，镀需用渡槽，被复工作方式件浸泡在镀液中，与阳极无相对运动件与阳极可相对运动或静止不动液浇注或含吸在相对运动着的工件和阳极之间合镀的硬质材料放置在工件表面1电铸加工的原理、特点及应用1.1电铸加工的原理电铸成型是利用电化学过程中的阴极沉积现象来进行成型加工的，即在原模 上通过电化学方法沉积金属，然后分离以制造或复制金属制品。

但电铸与电 镀又有不同之处，电镀时要求得到与基体结合牢固的金属镀层，以达到防护、 装饰等目的而电铸则要电铸层与原模分离，其厚度也远大于电镀层电铸加工的原理如图4 -12所示，在直流电源的作用下，阳极上的金属 原子交出电子成为正金属离子进入镀液：m-2e- + m2+，并进一步在阴极上 获得电子成为金属原子而沉积镀覆在阴极原模表面:m2+ +2e--m，阳极金 属源源不断成为金属离子补充溶解进入电铸镀液，保持电解液中金属离子的 质量分数基本不变，阴极原模上电铸层逐渐加厚，当达到预定厚度时即可取 出，设法与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件1.2 电铸加工的特点1.21复制精度高，可以做出机械加工不可能加工出的细微形状（如微细花纹、 复杂形状等），表面粗糙度r可达0.1 Rm,一般不需抛光即可使用；1.22母模材料不限于金属，有时还可用制品零件直接作为母模；1.23表面硬度可达35—50hrc，所以电铸型腔使用寿命长；1.24电铸可获得高纯度的金属制品，如电铸铜，它纯度高，具有良好的导电能，十分有利于电加工；1.25电铸时，金属沉积速度缓慢，制造周期长，如电铸镍，一般需要一周左右：1.26电铸层厚度不易均匀，且厚度较薄，仅为4~8 mm，电铸层一般都具有较大的应力，所以大型电铸件变形显著，且不易承受大的冲击载荷。

这样，就使电 铸成型的应用受到一定的限制1.3电铸加工的应用电铸具有极高的复制精度和良好的机械性能，已在航空、仪器仪表、精密机械、 模具制造等方面发挥日益重要的作用电铸也是制造各种筛网、滤网最有效的方 法，因为它无需使用专用设备就可获得各种形状的孔眼，孔眼的尺寸大至数十毫 米，小至5mm其中典型的就是电铸电动剃须刀的网罩1.31制造原模，在铜或铝板上涂布感光胶，再将照相底板与它紧贴，进行曝光、 显影、定影后即获得带有规定图形绝缘层的原模1.32对原模进行化学处理，以获得钝化层，使电铸后的网罩容易与原模分离1.33弯曲成型，将原模弯成所需形状1.34电铸，一般控制镍层的硬度为堆氏硬度500—550 hv之间，硬度过高，则 容易发脆1.35脱模分离2涂镀加工2.1涂镀加工原理涂镀是在工件表面局部快速电化沉积金属的五槽电镀技术，所需设备较为简 单轻便，主要包括一个专用电源设备带有若干支石墨阳极的镀笔和辅具及涂镀熔 液等涂镀时，接在直接电源正极上的镀笔与接在负极上的工件接触并作相对运动， 通电时在电场的作用，吸附在镀笔阳极棉套上的镀液产生电化学反应，溶液 围而定，镀层的厚度则是随着时间的延长和电量的消耗而逐渐增直至索要求的 厚度，其精确度可控制在0.01~0.02mm之，甚至还可以涂镀只需要几微米厚的 镀层。

此涂镀技术国外在五十年代就发展起新迅速得到广泛应用在国经过近 三年额研究和应用也取得较好的效果为了满足涂镀技术的需要国已经研制成 功了四种涂镀专用电源和0多种涂镀液我所在综合这些电源的基础上，新设 计了一种负载可调节结构紧凑、使用灵活、价格便宜的涂镀专用电源同时也成 功的试制了10多种常用涂镀液，供省各单位参考3、金属涂镀技术的特点：2.2涂镀加工特点特点：2.21金属涂镀技术的设备简单投资少、上马快只需要一台专用电源若干支镀笔， 若干种需要的涂镀液即可就国目前情况讲在投资方面多则5~6千元、少则1千元就 能搞起来有电源的地方可以涂镀无电源的地方也可以涂镀在无电源的地方利用电 瓶也可以涂镀，因此涂镀技术大厂搞的起来小厂也搞的起如果和其他修理手段比较， 投资就节省很多，一套精镀铬货铁设备至少要万元以上，而且安装麻烦，厂房占地 面积大，一套振动电焊设备投资得万元左右⑵、金属涂镀技术工艺灵活，操作简 单容易掌握因为取消了镀槽，不仅可以在车间涂镀，还可以到现场进行不解体涂镀 并且一套涂镀设备可以涂镀各种各样的品种根据工况不同的要求换一换镀液就可以 了，不像镀槽那样，一个品种要一套设备一个没有涂镀只是的工人通过短时间的培 训即可以掌握。

2.22金属涂镀的沉积速度比槽镀高因为在槽时，阴阳两极无相对运动，而在涂镀时 候，镀笔和工件之间有相对接触运动镀液不断补充流动，可以大大减少浓差化极电 流密度可以比槽镀大几倍到几十倍尽管涂镀时镀液中的金属离子浓度很高：槽镀大 10 ~20倍而仍能得到均匀致密结合良好的镀层2.23金属涂镀技术维修质量高，设备容积小，功率小，耗电省涂镀使用了安倍小时 计，能准确的控制镀层厚度精确度达到:0.01mm在要求不太高的场合下可以不必 机械加工，不管电焊、热喷涂（焊）槽镀均达不到这样的要求，涂镀设备容量一般为 0.4~1.2千瓦，而一般电焊机容量为~26千瓦，一般槽镀要6千瓦，振动焊接设备容量 也不少于5千瓦所以涂镀耗电功率极小是一般电镀接耗电量的几十分之一加之省 去机械加工，用电就更节省例如，一台汽车的半轴套管恢复尺寸用电若槽镀则耗电 4.5度，若采用对焊耗电则需要度，还需要机械加工，而涂镀则只要耗电度2.24金属涂镀时,工件输入热量小，在涂镀过程中工件的热温度小于）C对基体金 属不会产生变形和金相组织的变化这是焊接和热喷浏焊）等工艺无法与之竞争的2.25金属涂镀时，可只用一小杯镀液进行施镀，镀液中不含氰化物和剧毒药品，溶液 消耗很少，不会造成大量废液排放污染，故对环境污染较小。

2.26用金属涂镀工艺所获得的某些金属镀层，具备良好的机械性能，如硬度高、耐磨 性好，通过测试在室温时高速镍硬度V为578,相当于洛氏硬度HRC52左右，铁镀 层HV为662,相当于洛氏硬度HRC56钛合金镀层硬度HV693相当于HRC57,经 不同温度回火三种镀层硬度都有提高产生二次硬化效应镍镀层00C回火时HRC54, 铁镀层400C回火时，HRC59钛合金在3003回火时，HRC64通过试验，上述三种镀 层的耐磨性均优于45号淬火钢HRC55)和20Cr渗碳淬火HRC60),因此用涂镀工 艺修复机械零件货修复加工超差的新俱使用寿命均比原工件有所提高具有显著的 技术经济效果2.27在镀液方面，采用不溶性阳极，金属离子全靠镀液提供平时不需要对镀液化验 调整，有些工厂虽有镀槽车间但是一般只有几个镀种每个镀种又需要一套设备而 涂镀技术目前已经发展到一套设备可镀积金、银、铜、铁、锡、镍、铬、锌、镉、锢、 铑、镓、钯、铼等30多种单一金属或者其合金同一种金属又可以获得不同特点的 镀层，以镍为例就有L0种溶液，有的可获得较高的沉积速度，有的可获得较高的致密 度；有的可获得较好的电效率有的镀层光亮美观有的镀层乌黑吸光性好有的镀层 应力低;有的镀层耐磨性好等等另外根据镀液说明书可将单一金属溶液按一定比例配 制成多种的合金镀液。

2.3涂镀技术在工业部门应用围有以下几个方面：金属涂镀技术近两年在国引起了人们的极大重视，他们为这一技术能以很小的代价 换的较大的经济效益而赞叹不已又由于这一技术能修复那些以其他技术难以修复的零 部件，使一些频临报废的贵重机械得以起死回生而被人们成为“机械的起死回生术” 大量实际应用离子表明涂镀技术是一项符合我国国情途广泛、有强大生命力的新技 术为此，这一技术与热喷涂一起被列入国家"六五”期间四十项重点推广项目之一 金属涂镀技术已经在国外广泛应用于飞机、导弹、船舰、汽车坦克、我所它应用涂镀 技术仅几个月的时间修复了船用舵杆变速箱体，空压机曲轴，汽缸芯、铝合金环、 花键轴、密封环、车床主轴、车床丝杆、印刷滚筒、车床尾轴刻线、大型柴油机 主轴承座以及各种大小不同的滚珠轴承等上百件各类型的工件，这些工件都是用 通常方法难以修复或用这些方法修复从经济上不合算的，晚会直接损失达上万 元例如，某机务段有一台从罗马尼亚进口的燃机车，价值100多万元，其中主 轴承孔第三道轴承位置优于烧坏变形，按以往的办法是运往重型机厂镗孔、镶套， 还难以保证质量，怒用说镗孔、镶套，往返运输费用大，就是时间也难以保证 我们和该段通知一起采用涂镀，在现场就2.31然而任何一种修理方法都有其应用的局限性，金属涂镀也是一样为了获得 小面积。

薄厚度的镀层时，在需要局部不解体现场修理时，在遇到大型机件、机 座不便于拆卸和搬运时，在精密零件不便于应用其他方法修理时，在贵重零件加 工中不慎超差时，运用涂镀技术修复常可得到十分令人满意的效果，充分展现了 涂镀技术的优越性和独到之处但是此工艺不适于大面积、大厚度、大批量修复， 对于这些情况全面衡量不如槽镀，因此作为机械加工车间，装配车间，维修车间 掌握一种机动修复手段作为一部分零件，原件的一种常规修理方法，仍是十分 必要的和有效的2.32恢复零部件尺寸：⑴ 零部件在使用过程中由于发生磨损擦伤、腐蚀，或者优于在机械加工 过程中造成超差等原因，需要恢复尺寸，可应用金属涂镀技术它特 别适用于精密的结构或部分精密结构的维修例如在轴类零部件方面 有：各种不同型号柴油机、汽油机、空压机等的曲轴，船用主轴、风 机轴、水泵轴、电机轴、汽轮机转子轴、油泵柱塞、传动箱轴、车床 主轴等等，大至①500mm以上，小至几毫米均能涂镀对于这些高 精密度产品局部磨损、腐蚀、加工超差后，过去没有适合的方法修复， 一般均报废处理，现在可采用涂镀修复，使零部件获得重新使用，在 孔类零部件方面有各种大小型号不同的柴油机车底座，汽油机座轴承 孔，各类机床轴承座孔，液压传动箱箱体孔，连杆孔、减震器孔、变 速箱箱体孔、柴油机水套孔，其孔的直径大小不限，小的可到几毫米 均能采用金属涂镀孔型偏磨也好，还是超差，涂镀技术修复这类孔型 零件比电镀货热喷涂（焊）都方便得多。

⑵⑵修复各种运动面磨损，腐蚀的零部件⑶ 这类零件的修复要求，除了恢复外形尺寸外，还要求能耐磨、耐腐蚀、 减磨、抗擦伤等能力例如汽车活塞、活塞环、活塞缸套，各种柴油 机车缸体、活塞、油压泵体、柱塞、水泵叶轮，各种机床导轨等等， 应用金属涂镀技术都可以满足这些要求⑶改善轴承和配合面的过 盈配合性能⑷在我们日常所接触的大部分机械设备中，其运动连接部位多安装滚珠 轴承，在平时运转过程中或者在拆装检修时,往往会造成孔的扩大（一 般约扩大0.05~0.10mm）,引起滚珠轴承松动，采用涂镀修复，很 。