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铸铁机床导轨的刷镀修复工艺

发布时间：2012-03-16 浏览次数：707

作者：王占合

　　1　引言
　　机床导轨出现严重磨损以及深度拉伤划痕等缺陷，均需进行恢复性修理，常规采用的机加工方法，通过刨削、磨削等去除导轨表面的不平金属，质量稳定可靠，但对所需设备要求较高，加工过程费时费力，修理成本高。除此之外，每次加工都使导轨表面热处理层厚度减薄，硬度降低，耐磨性下降，使用周期缩短。人工刮削也是修复机床导轨不平的一种方法，虽不需要专用设备，但对工人操作技术要求较高，且刮研速度慢，工作量大，只适于作小范围轻微磨损的局部修理。近年来，应用刷镀技术修复机床导轨取得满意效果，与其它修理方法相比，刷镀具有质量可靠、成本低，经济效益显著、修理速度快、修复周期短、操作简单等优点，是一种值得推广的机床导轨修复新方法。
　　2　铸铁机床导轨的刷镀工艺及要点
　　刷镀修复铸铁机床导轨的主要工艺分为除油、活化、镀底层、镀工作层和镀后处理。
　　(1)除油
　　操作步骤：
　　①金属清洗剂清洗，去除导轨表面的油污、腐蚀锈斑等。
　　②丙酮擦洗。
　　③电净，推荐使用0^#电净液，工件接负级，工作电压10～20V，镀笔相对运动速度10～20m/min，电净时间30～90s。0^#电净液主要成份：NaOH，25g/L，Na₂CO₃，21.7g/L；Na₃PO₄，50g/L ；NaCl，2.4g/L。工艺要点：由于铸铁显微组织结构疏松，表面存在大量微隙，具有良好的贮油性，使得除油难度大，采用一般的电净工艺往往除油不彻底，是造成镀层与基体金属结合强度低的重要原因。严格按照上述工艺除油，可获得满意效果。
　　上述方案中0^#电净液除油效果好，主要通过电化学作用在工件表面产生析氢撕裂油膜与碱性溶液发生皂化反应。为了减少渗氢可能造成的氢脆，电净时间要尽可能的短，以工件表面浸润良好，形不成水珠，溶液分布均匀无花斑为标志。电净结束后，用清洁水冲洗工件表面，清除残留电净液。
　　(2)活化
　　活化的目的是通过阳极刻蚀的电化学作用，彻底去除工件表面的金属氧化物、疲劳层及其它杂质，保证镀层与工件表面可靠地结合。根据铸铁的显微组织特点，可采用以下工艺：
　　①先用2^#活化液活化：工件接阳极，工作电压8～12V，镀笔相对运动速度6～12m/min，活化时间30～60s，活化结束后用清洁水冲洗工件表面。
　　2#活化液是由盐酸组成的强酸溶液，对铸铁中的不同显微组织都有一定的腐蚀作用，具有较强的去除金属表面氧化膜和除锈能力。但是由于2^#活化液对铸铁中的石墨组织腐蚀作用较小，所以用2^#活化液活化后的铸铁表面，覆盖一层黑灰色石墨组织，影响镀层与基体金属的结合强度。为了去除覆盖在金属表面的石墨组织，在用2^#活化液活化后，再用3^#活化液进行活化处理。
　　2^#活化液主要成份：HCl(浓度36～38%)，25g/L；NaCl，140.1g/L。
　　②3^#活化液活化：工件接阳极，工作电压15～20V，镀笔相对运动速度6～12m/min，活化时间30～90s，活化结束后，用清洁水冲洗工件表面。
　　3^#活化液是一种较为特殊的弱酸性溶液，一般不单独使用，在对铸铁材料进行活化时，主要用来去除经2^#活化液活化后残留在金属表面的石墨碳。活化时要注意采用较高的工作电压和适当延长活化时间，直到工件表面呈现光亮的银白色。
　　3^#活化液主要成份：柠檬酸三纳141.2g/L；柠檬酸94.2g/L；氯化镍3g/L。
　　(3)镀底层
　　镀底层是为了增强工作层与基体金属间的结合强度，对导轨修复后的使用可靠性影响很大，资料显示对于象铸铁这类组织疏松的材料不宜用酸性镀液起镀，采用中性或碱性镀液起镀可获得更好的结合强度。因此选择合适的打底镀层对保证铸铁导轨的修复质量尤为重要。通常认为特殊镍结晶细密，与基体金属结合良好，是难镀金属常用的首选打底镀层。亦适用于铸铁材料。但修理实践证明其效果并不理想，这可能与其酸性较强(PH值小于2)有关，而采用快速镍(中性镀液PH值约为7.5)或碱铜效果更好。
　　镀快速镍底层：工件接负极，先不通电擦试3～5s，然后再接通电源，这样做有利于提高镀层与基体金属的接合强度。接通电源后再缓慢调整工作电压至12V，以后进入正常镀。
　　(4)镀工作层
　　快速镍具有较高的硬度(HRC50以上)和良好的耐磨性，可做为机床导轨工作层。施镀时工件接负极，根据不同的修复目的适当调整刷镀工艺参数。
　　①刷镀平面：工作电压8～12V，镀笔相对运动速度9～15m/min。
　　②修复拉伤沟痕凹坑等：工作电压10～14V略高于刷镀平面时的工作电压，镀笔相对运动速度6～10m/min。
　　如果一次修复厚度过大，超过了快速镍单一镀层安全厚度(约0.4mm左右)，或在施镀过程中出现晶粒增大、表面粗糙、沉积速度减慢等现象时，可考虑采用镀复合镀层的方法，用碱铜做夹心层，厚度不超过0.05mm，施镀前对已镀快速镍表面重新进行活化处理。需要指出的是在进行夹心镀时各镀层都必须按各自的活化方法进行处理，不但麻烦，而且一旦处理不当容易造成各层间结合强度降低，影响整体镀层质量。所以除非必要应避免使用。
　　上述施镀过程中，工件表面活化以后极易氧化，所以各工序间的间隔时间应尽可能短，间隔期间工件表面要保持湿润，以减少氧化膜的生成数量。
　　(5)镀后处理
　　根据铸铁易腐蚀易生锈的特点，必须做好镀后清洗和防锈处理。
　　①用清洁水反复冲洗，清除残留电解液。
　　②用压缩空气吹干或用抹布抹了之后充分晾干。
　　③导轨表面均匀涂覆一层润滑油防锈。
　　总之，用刷镀工艺修复铸铁机床导轨，做好工件表面予处理和正确选择打底镀层是保证修理质量的两个关键性环节。

来源：《机床与液压》

收稿时间：1998-12-11