电刷镀技术 Prepared on 22 November 2020电刷镀技术The brush electroplating【摘要】电刷镀技术是再制造技术和表面工程技术的重要组成部分 ,具有工艺简单,镀层种类多、沉积快、性能优良等特点 ,广泛应用于机械零件表面修复与级化。

本文介绍了电刷镀的原理、特点、常用电刷镀溶液及电刷镀工艺流程和工艺参数,展望了电刷镀技术的发展趋势。

【关键词】电刷镀【Abstract】Brush plating technology is remanufacturing and surface engineering technology is an important component of the process is simple, many kinds of coating, sediment fast, with excellent performance characteristics, widely used in machinery parts repair and level surface. This article describes the brush is the principle, features, common brush plating solution formula and plating and specification parameter, the prospect of a brush plating technology trends.【keyword】brush electroplating1.前言表面工程 (surface engineering )是指经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的化学成分，组织结构，形态和(或)应力状态，以获得所需要表面性能的系统工程。

表面工程技术分类：表面改性、表面处理、表面涂覆、复合表面工程、纳米表面工程技术。

表面工程与人们的生产、生活息息相关。

表面工程技术的应用，带来了材料的节约和优化使用，减少了设备的腐蚀。

据估算，中国主要支柱产业部门每年因机器磨损失效所造成的损失在400亿元人民币以上，而通过表面技术改善润滑，降低磨损可能带来的经济效益约占国民经济总产值的2％以上。

表面工程技术在表面物理、表面化学理论的基础上，融汇了现代材学、信息技术、工程物理、医学、农业、制造技术，显现出了边缘学科的强大生命力。

在知识经济占主导地位的21世纪，表面工程技术将更深地融入高新技术的各个领域。

表面工程的功能可归纳为以下几点:提高零件表面的耐磨性,耐腐蚀性,抗疲劳性,抗氧化性,防辐射性等.既有办法改善零件表面的传热性,又有办法改善零件表面的隔热性既有办法改善零件表面的导电性,又有办法改善零件表面的绝缘性既有办法改善零件表面的导磁性,又有办法改善零件表面的磁屏蔽性既有办法改善零件的反光性或增光性,又有办法改善零件表面的吸波性既有办法改善零件表面的粘着性,又有办法改善零件表面的不粘性既有办法改善零件表面的吸油性,又有办法改善零件表面的干磨性既有办法提高零件表面的摩擦因数,又有办法降低零件表面的摩擦因数电刷镀(electrochemical machining)电刷镀是指用电化学方法，高速地在导体局部表面镀上一层金属的加工方法。

电刷镀是用电解方法在工件表面获取镀层的过程。

其在于强化、提高工件表面性能，取得工件的装饰性外观、耐腐蚀、抗磨损和特殊光、电、磁、热性能；也可以改变工件尺寸，改善机械配合，修复因超差或因磨损而报废的工件等，因而在工业上有广泛的应用。

电刷镀技术（简称刷镀技术）是电镀技术中的一个重要分支，除了有上述的共同作用外，它更偏重于工件的修复应用和中小批量工件的功能性表面强化。

因此在实践上更要求现场或在线施镀，在保证镀层品质的基础上，更强调镀层的快速高效沉积。

刷镀的基本过程是用裹有包套浸渍特种镀液的镀笔（阳极）贴合在工件（阴极）的被镀部位并做相对运动形成镀层，刷镀电源串接于两级之间。

为了稳定地向工件表面液层提供足够的被镀金属离子，高浓度的刷镀液直接泵送或自然回流阴阳极之间。

电刷镀的主要特点★国际领先技术,真正的实现大电流、高频率、大工作比脉冲输出★高效率(≥90%),节电显着(省电30%以上)(6V1500A与硅整流和可控硅相比,年省电费一万元以上★稳压、稳流、均流、恒功率等多种控制★电流、电压、工作时间、频率计（可选）、安分计（可选）等全数字显示精度高,声光报警.★软启动、停止功能,具有过流、过压、欠压、过热、缺相、欠水、短路等自动保护功能,可靠性极高★设备出厂前已经过严格检测和长时间的老化实验,可昼夜满负荷,大电流连续不间断运行,真正可靠耐用.★可使电镀层更加均匀、致密性好、光洁度高、增强了被镀件的耐磨性等★工作时间短、效率高、节省原材料、降低成本、产值效率成倍增长★体积小、重量轻，搬运方便2电刷镀设备电刷镀设备主要包括电刷镀电源、电刷镀笔，转具以及附具等。

电源电刷镀电源为电刷镀主要设备，采用无级调节电压的直流电源.是电刷镀工艺专用设备，目前国内已有许多单位正在研制和生产。

它分为10A(20V)、15A(20V)、30A(30V)、60A(35V)、100A(40V)、120A(40V)、150A(40V)等各种不同的电流(电压)等级和规格，可以适应大、中、小型零部件进行电刷镀的需要，常用电压范围为0～50V。

这些电源主电路的结构形式很多。

如有的把单相或三相交流电经调压、降压后，由硅整流器作全波或桥式整流，输出直流脉动电压’有的为了减小电源设备体积和重量，而制成便于携带的可控硅整流电源的，还有的为了改善镀层质量和适应厚沉积层需要，而采用新型脉冲电路的。

控制电路的主要组成部分是镀层厚度控制器。

其实质是一个高精度电量计，即安培小时计。

它的最主要部分是压频转换(v-f)电路(1)电源应具有直流输出的功能，且具有平直或缓降的外特性(见图6—3)，即要求负载电流在较大范围内变化时，电压的变化很小。

(2)供给的直流电压应能从零到额定值之间进行无级调节，以满足各道工序和不同溶液的需要。

常用电压为o～30V，最高不超过60V。

(3)有可靠而迅速的短路和过载保护，以保护设备、零件不被损坏和操作者的安全。

(4)电刷镀电源应具有相当精度的镀层厚度控制系统，以显示或控制镀层的厚度。

(5)电刷镀电源应具备方便、可靠的极性转变装置，以满足各工序的需要。

(6)电刷镀电源应体积小、重量小、安全可靠．镀笔镀笔是电刷镀的主要工具，是由手柄和阳极组成。

阳极是镀笔的工作部分，石墨和铂合金是理想的不溶性阳极材料，但石墨应用最多，只在阳极尺寸极小无法用石墨时才用铂铱合金。

在石墨阳极上包扎脱脂棉包套，其作用是储存电镀液，防止两极接触产生电弧烧伤零件表面和防止阳极石墨粒子脱落污染电镀液。

石墨阳极的形状依被镀零件表面形状而定。

①阳极材料。

刷镀阳极材料要求具有良好的导电性，能持续通过高的电流密度，不污染镀液，易于加工等。

通常使用高纯石墨、铂-铱合金及不锈钢等不溶性阳极。

②阳极形状。

根据被镀零件的表面形状，阳极可以加工成不同形状，如圆柱、圆棒、月牙、长方、半圆、细棒和扁条等，其表面积通常为被镀面的三分之一3电刷镀的基本原理电刷镀是应用电化学沉积的原理，在能导电的零件表面的选定部位，快速沉积金属镀层。

电刷镀不需要镀槽，而使用专门研制的系列刷镀溶液，带有不溶性阳极的镀笔，以及专用的直流电源。

工作时，零件接电源的负极，不溶性仿形阳极接电源正极。

阳极前端包裹棉花，用耐磨的涤棉套浸满镀液，与零件表面接触，并保持适当的压力，这样，当阳极与被镀零件以一定的相对运动速度移动时，在电场作下，镀液中的金属离子定向迁移到零件表面，在表面获得电子被还原成金属原子M n+ + ne → M还原的金属原子在零件表面结晶形成镀层。

镀层的厚度由镀覆电流的大小和镀覆时间的长短决定4电刷镀溶液镀液分类电刷镀溶液质量好坏以及能否正确使用，对镀层性能有关键性影响。

一般按作用不同可分为四大类：表面预处理溶液、金属刷镀溶液、退镀溶液、钝化和电抛光溶液。

表面预处理溶液(又称表面准备溶液)为了提高镀层与基体的结合强度，被镀表面必须预先进行严格的预处理，包括电净处理和活化处理，所以有电净液和活化液。

电净液电净液是用化学方法去除被镀零件表面油脂的溶液，呈无色透明，手摸有滑感，-10℃不结冰，-40℃冰冻后性能不变。

可长期存放，无闪点。

具有很强的去油脂作用及轻度去锈能力。

活化液活化液是用化学腐蚀和电解腐蚀方法去除被镀零件表面有机、无机膜层的溶液。

国内外研制的活化剂约有十多种，其中最常用的为1～3号活化液，其配方、特征及操作条件如下沉积金属溶液电刷镀溶液一般分为酸性和碱性两大类。

酸性溶液比碱性溶液沉积速度快～3倍，但绝大部分酸性溶液不适用于材质疏松的金属材料，如铸铁，也不适用于不耐酸腐蚀的金属材料，如锡、锌等。

碱性和中性电镀溶液有很好的使用性能，可获得晶粒细小的镀层，在边角、狭缝和盲孔等处有很好的均镀能力，无腐蚀性，适于在各种材质的零件上镀覆。

退镀溶液是在反向电流作用下，阳极(镀层)产生溶解，从而将不合格镀层除去的专用溶液,用于除去不需镀覆表面上的镀层，主要退除铬、铜、铁、钴、镍、锌等镀层。

镀液特点(1)电刷镀溶液大多数是金属有机络合物的水溶液。

这类有机络合物在水溶液中有相当大的溶解度，并且有极好的稳定性，并具有良好的电化学性能，即使在大电流密度下操作，仍能获得结晶细、平滑、致密的镀层。

(2)镀层中的金属离子浓度高，所以能获得比槽镀快5～50倍的沉积速度。

(3)镀液工艺性能稳定，使用时不需要化验和调整，能在较宽的工作温度范下用并能长期存放。

(4)镀液具有低毒性，一般不含氰化物等剧毒物质和强腐蚀物品，pH值一般为4～10，对操作者的危害小，环境污染小，便于运输和储存。

(5)镀液的均镀能力和深镀能力较好，因而在零件的深凹处及镀层均匀度方面能获得较好的效果。

(6)镀液能保证获得低孔隙率的镀层(比等厚度的槽镀层小75％)。

5电刷镀工艺工艺特点(1)工艺简单，操作灵活，无需特殊熟练技术，并且受镀表面形状不受限制，凡镀笔能触及到的地方均可镀覆。

(2)镀笔与零件作相对接触摩擦运动，这是刷镀区别于其他电镀工艺的重要特征。

正是由于镀笔与工件表面的断续接触，从而形成的晶格缺陷较多，因此，刷镀层比一般的电镀层具有更高的强度、硬度。

同时，阴阳极的相对运动，有利于零件散热，因而允许有更大的旋镀电流密度。

(3)镀层沉积速度快。

阴阳极之间的距离很近(一般不大于5～10mm)，大大缩短了金属离子的扩散过程，加之刷镀液离子浓度大，并允许有更大的电流，使得沉积速度加快，提高了生产效率。