化学镀NrP合金非晶态镀层具有硬度高,耐磨抗蚀性好的性能,在工业中应用越来越广,在许多行业中如:制药机械,模具加工等已成为不可替代的工艺。但在实际应用中常因种种原因出现一些问题。
(1)镀层缺陷:如镀件起皮,局部脱落。按常规方法需采用机械或化学方法去除镀层,然后重新起镀,由于二次起镀镀层结合力不好,另外工件镀层全部去除费时、费工。有些带型腔的工件,局部起皮,其余部分镀层良好,此时去除镀层将更加困难。
(2)镀件缺陷:由于化学镀属于最后工序,镀件经常是精加工件,工件在制做和运输中常有磕碰,划伤或加工超差等缺陷,所以在化学镀前必须修补,镀件才能达到要求。
综上所述,化学镀件的镀前、镀后的修复成为化学镀行业一个不可忽视的课题。作者多年从事化学镀及其它表面技术工作,尝试将电刷镀,钎焊和冷补焊等技术用于化学镀零件的修复,解决了生产难题,取得了满意效果。
1 在模具上的应用及修复
化学镀NrP合金有较高的硬度,在常温下NrP合金镀层的硬度为600HV(相当50一55HRC),镀层经时效处理后(400℃保温1h),硬度可达1100HV,镀层和基体如果工艺合理,结合力可达1200MPa,且镀层均匀.镀覆后,经时效处理,只需抛光即可投入使用.对于盲孔、沟槽、螺纹等均可获得均匀的镀层。并提供了自然的平滑性.高的耐磨性和小的摩擦因数.与镀铬相比:脱模更加顺利,极少发生粘模,拉伤等现象,抗腐蚀性能好,镀层在各腐蚀介质中耐蚀能力优于不锈钢,特别适用于有腐蚀性气体排放出的塑料模具。
1.1 化学镀N-P的配方及工艺
配方及工艺条件: 缓冲剂 20~40g/L 稳定剂 适量 添加剂 少许 PH 6.5~7.0 工艺流程:化学除油-水冲洗-活化-水冲洗-活化-化学镀-热水冲洗-钝化-水冲洗-皂化。
1.2 塑料模具的磨损机理
塑料模具可分为拉伸模(如型材成型)和注塑模,这里主要介绍拉伸成型模,如PVC塑料型材在成型过程中,从机筒经机头到定型模具是由熔融状态经软态逐渐转化成硬质PVC塑料制品的,而硬质PVC塑料含有一定的等硬质填料,在摩擦运动过程中充当磨粒,使得摩擦表面受到磨粒磨损较严重,由于2Crl3不锈钢硬度较低,经调质处理后为HRC30左右,磨粒很容易切入基体,造成拉沟效应,拉沟边缘金属发生了塑性变形,尽而被后面的磨粒切削成磨屑,模具迅速磨损。NrP合金镀层是以Ni3-P为基体的非晶态组织,由于它的分散强化作用,使镀层表面具有较高的硬度,可达HRC65以上,所以抗磨性显著提高,采用S-570扫描电镜观测磨损后的表面形貌,用粗糙度6型表面轮廓检查仪测得磨痕的深度试验结果见表1。
1.3 塑料模具的耐蚀试验结果
在多种不同的腐蚀介质中进行NrP合金镀层的腐蚀速率试验。在不同腐蚀介质中进行NrP合金镀层和1Crl8Ni 9Ti不锈钢的耐腐蚀性能试验,环境介质和试验结果条件见表2和表3。
从表2和表3可以看出NrP合金镀层在多种腐蚀介质中都具有良好的耐蚀性,表中所列腐蚀介质比起PVC塑料挤出成形的环境条件要恶劣得多,所以,NrP合金镀层适用于PVC塑料模具,而表3提供的数据说明NrP合金镀层的耐蚀性优于1Crl8N9Ti,所以NrP合金镀可以替代不锈钢。
由此,已将化学镀NrP合金镀层广泛应用于塑料异型材挤塑定型模板,冷冲模冲头。显著提高了凸模硬度,耐磨性和抗胶合性能,能有效地防止冲头磨损和胶合,传统的模具寿命为2万次,而采用化学镀NrP合金强化处理工艺的模具寿命为9万次,提高寿命4倍以上。对于注塑模具同样适用。
1.4 应用
由于NrP合金化学镀具有良好的仿形性且性能优良,任何形状复杂的表面零件都适用,可广泛应用于各种塑料模具的表面处理中,如注塑模具,挤塑模,锻模,冷冲模,挤压模及拉伸模等,模具钢表面NrP合金化学镀层不仅降低了模具的制造成本,而且提高模具的使用寿命。经济效益十分显著。
2 在制药机械上的应用及修复
2.1 应用
某飞机制造公司生产制药机械胶囊分装机,型号:500、1000、1500及2000型,其中外观件均要求采用表面化学镀技术,使整机具备不锈钢的外观,而防腐和耐蚀性能优于不锈钢,如:凸轮盘、运转轮、锁座、垫铁等件;材质有:铸钢、铸铁、铸铝、铝合金、铜合金和45钢,Q235等。经几年的使用,效果良好,质量达到德国原装机的水平。
2.2修复
(1)在生产实践中,由于前处理不当,镀件易起反及局部脱落。按常规方法需采用机械或化学方法去除镀层,然后重新起镀,由于二次起镀镀层结合力不好,另外工件镀层全部去除费时、费工。有些带型腔的工件,局部起皮,其余部分镀层良好,此时去除镀层将更加困难。
(2)因化学镀属于最后工序,镀件经常是精加工件。由于在制作和运输中常有磕碰、划伤或加工超差,所以在化学镀前必须进行修补,镀件才能达到要求。
笔者尝试将电刷镀、钎焊和冷补焊等技术用于化学镀零件的修复,解决了生产难题,取得满意效果。
对于镀件缺陷和小超差件(单面<0.2mm)采用如下方法进行修复,将局部起皮脱落处打磨、抛光,进行脱脂后按照电刷镀工艺进行:
a电净:正极向,电压12V.1-2min,水冲洗。
b.活化2′:反极向,电压12V.1-2min,水冲洗。
c.活化3′:反极向,电压18V,去炭黑,水冲洗。
d.特殊镍:无电擦拭,正极向,电压15V,均匀覆盖即可,水冲洗。
e.龙研4-1#:无电擦拭,正极向,电压10V,镀至所需厚度。
f.抛光:采用3个级别抛光膏抛光,表面粗糙度Ra1.6-0.4,符合尺寸,精度要求。
g.镜面镍:刷镜面镍,厚度0.02-0.04mm,水冲洗。
对于工件磕碰,拉伤和加工超差比较大(单面>0.2mm)的工件,采用冷补焊和钎焊技术将损伤部位填补平,然后进行打磨抛光处理,使修复部位达到尺寸精度要求,然后进行电刷镀或化学镀。
对于旧件修复除采用上述方法外,还应注意使修复部位略低于基准面0.02-0.03mm,采用电刷镀技术恢复尺寸,抛光、刷镀镜面镍,达到外观一致,可取得满意效果。这一方法还可推广到化学镀件的现场维修,可做到不拆机即可以修复镀件的磨损和缺陷。
3 结语
化学镀技术在模具加工和制药机械上的应用达到了使用要求,并可替代不锈钢。作者在化学镀件的镀前、镀后的修复中采用电刷镀、钎焊和冷补焊技术,解决了生产难题,取得了满意的效果,因此修复技术值得在化学镀行业推广应用。