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前言
與不溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液相比，可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液具有使用成本低、沉積速率快、刷鍍效率高等特點(diǎn)口]。本文對(duì)可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提高鍍層的沉積速率。
1試驗(yàn)
1.1材料與設(shè)備
試驗(yàn)所用材料為45 #圓鋼，尺寸為直徑40 mm×400 mm。用絕緣膠帶包裹不鍍部位，刷鍍部位長(zhǎng)20 mm。試棒在機(jī)床上夾持旋轉(zhuǎn)，每次溶液量為250 mL，采用塑料燒杯澆溶液，刷鍍時(shí)間為10 min。
采用南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司生產(chǎn)的TDN-60型電刷鍍電源。
1.2工藝流程
除油—一電凈—一一次活化—一二次活化—一預(yù)鍍鎳—一快速刷鍍鎳
1.3主要工序說(shuō)明
(1)除油
采用丙酮或洗衣粉除去試棒表面的機(jī)油。
(2)電凈
電凈液TGY-1，正極性，12 V，30 s。
(3) -次活化
活化液THY-2，反極性，12 V，20 s。
(4)二次活化
活化液THY-3，反極性，18 V，40 s。
(5)預(yù)鍍鎳
特殊鎳溶液TDY-101，正極性，15 N18 V，30 s。
(6)快速刷鍍鎳
快速鎳溶液TDY-112，正極性，5V起鍍，3～5 min后升至8～10 V。
2 結(jié)果與討論
2.1 鎳鹽的質(zhì)量濃度對(duì)沉積速率的影響
圖1為鎳鹽的質(zhì)量濃度對(duì)沉積速率的影響。由圖1可知：隨著鎳鹽的質(zhì)量濃度的增加，允許的電流密度增大，沉積速率加快。對(duì)于可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液而言，主鹽的質(zhì)量濃度過(guò)高，溫度稍低，主鹽極易結(jié)晶析出，給操作帶來(lái)麻煩。可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液陽(yáng)極鎳溶解的電流效率大于陰極鎳沉積的電流效率，隨刷鍍時(shí)間的增加，溫度升高，水分蒸發(fā)，鎳鹽的質(zhì)量濃度增加。當(dāng)鎳鹽的質(zhì)量濃度增加到一定程度時(shí)，溶液產(chǎn)生結(jié)晶，可用專用的稀釋液調(diào)整溶液的密度到標(biāo)準(zhǔn)值1. 15 g/L。
2.2 pH值對(duì)沉積速率的影響
圖2為pH值對(duì)沉積速率的影響。由圖2可知：隨著pH值的升高，沉積速率加快。可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液隨刷鍍時(shí)間的增加，pH值升高，可用專用的稀釋液調(diào)整溶液的pH值至2.5。
2.3溫度對(duì)沉積速率的影響
圖3為溫度對(duì)沉積速率的影響。由圖3可知：隨著溫度的升高，沉積速率先加快后趨于平穩(wěn)。溫度對(duì)鍍層的結(jié)合力有較大的影響，當(dāng)溫度較低時(shí)，為了保證鍍層的結(jié)合力，溶液需加熱。可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液隨刷鍍時(shí)間的增加，溫度升高，當(dāng)采用高電流密度刷鍍大面積工件時(shí)，若溫度過(guò)高易出現(xiàn)局部干斑，造成局部鍍層的結(jié)合力變差。一般溶液溫度不宜超過(guò)70℃。為了控制溶液溫度，宜采用較充足的鍍液，循環(huán)供液。若提高溶液流量，工件溫度還繼續(xù)上升，必須降低電流密度來(lái)確保工件溫度，采用雙陽(yáng)極或多陽(yáng)極，減少被鍍面在空氣中的持續(xù)暴露時(shí)間，使工件表面不會(huì)出現(xiàn)干斑。
2.4陰陽(yáng)極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率
提高陰陽(yáng)極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率，是降低鍍液濃差極化的重要手段。選擇相對(duì)運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)為：鍍層平整、光滑，鍍液在工件離心力作用下不產(chǎn)生飛濺。提高陰陽(yáng)極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率可以降低鍍層的粗糙度。刷鍍較厚的鎳層時(shí)，適當(dāng)提高工件轉(zhuǎn)速，還可以用油石、水砂紙等邊打磨邊刷鍍，與研磨刷鍍效果相當(dāng)，有利于提高鍍層的一次鍍厚能力。
2.5 電壓與電流密度
電壓低，鍍層光亮，沉積速率慢;電壓高，沉積速率快，鍍層粗糙。過(guò)高的電壓和電流密度會(huì)使鍍層結(jié)瘤、起毛刺、應(yīng)力增加、鍍液溫度升高過(guò)快且氣化嚴(yán)重，影響刷鍍質(zhì)量。可溶性陽(yáng)極電刷鍍的電壓一般控制在10～12 V范圍內(nèi)，電流密度一般控制在300～500 A/dm2范圍內(nèi)。
2.6工藝比較
可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳溶液與不溶性陽(yáng)極快速鍍鎳溶液的異同，如表1所示。
3 結(jié)論
(1)為了提高沉積速率，可升高溶液的溫度，使用合適的電壓、電流密度及陰陽(yáng)極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率。
(2)為了延長(zhǎng)溶液的使用壽命，要用專用的稀釋液調(diào)整溶液以確保鍍層的性能及降低電刷鍍?nèi)芤旱氖褂贸杀尽?/p>
(3)可溶性陽(yáng)極快速刷鍍鎳是一種應(yīng)用廣、效率高、成本低、易掌握、好管理的常規(guī)電刷鍍?nèi)芤骸?/p>
