[发明专利]电刷镀快速镍厚镀层的制备方法

说明书

技术领域:

本发明属于金属材料表面涂层技术领域，具体涉及一种电刷镀快速镍厚镀层的制备方法。

背景技术:

快速镍镀液是电刷镀工艺中应用最广泛的镀液，其特点是沉积速度快，采用不溶性高精细石墨阳极在高规范条件下每小时可沉积厚度0.40-0.50毫米，在铁、铝、铜和不锈钢上均有较好的结合力，且具有良好的耐磨性，主要用来恢复零件尺寸以及作为耐磨层使用。但是，快速镍镀层的致命缺点是当厚度超过一定值时，由于内应力过大，镀层会出现明显的裂纹。X射线衍射仪对快速镍镀层内应力的测定结果表明，当镀层厚度小于0.015毫米时，镀层受压应力作用；镀层厚度在0.05-0.20毫米之间时，随镀层厚度增加，拉应力逐渐增大；大于0.20毫米后，镀层出现明显的裂纹，且随镀层厚度进一步增大，裂纹率以及裂纹宽度迅速增加，特别是在平面上镀覆时易于引发镀层起皮剥落，严重制约了快速镍镀层在修复超差尺寸较大零件上的应用。

为了解决这一问题，即实现电刷镀镀覆快速镍厚镀层，人们试图通过预先提升镀液的温度以改变镀层内应力的性质，但发现随着镀覆的进行，镀液温升过快而引起镀液蒸发严重，且镀层粗糙，虚镀现象非常显著；此外有采用在镀层厚度达临界尺寸前进行“夹心层”镀覆，即镀覆一层很薄的压应力性质的其他镀层，但由于镀层中出现拉应力与压应力之间的突变，层间应力差较大，对于缓解镀层应力作用有限。查新检索结果表明，目前尚未有解决电刷镀快速镍厚镀层这一问题的有效方法。

发明内容:

综上所述，本发明的目的是针对电刷镀快速镍厚镀层存在裂纹及剥落的问题，而提供一种电刷镀快速镍厚镀层的制备方法，具体地说，是在不改变原有快速镍镀液组成基础上，设计一定成分范围的Ni-Cu合金作为阳极材料，替代原来利用不溶性石墨阳极进行电刷镀快速镍镀层的工艺方法。采用这种可溶性Ni-Cu合金作为阳极材料镀覆快速镍，其优势在于在快速镍镀层中溶入微（少）量的Cu，由于Cu有良好的塑性，可有效缓解单一Ni镀层形成的拉应力，使快速镍镀层可一次性镀厚至少0.30毫米。同时微（少）量的Cu对快速镍镀层原有的硬度和耐磨性影响甚微；可溶性Ni-Cu合金阳极的溶解还可补充镀液中Ni的消耗，使镀覆速率得到进一步提升。

本发明的技术方案是这样实现的：

电刷镀快速镍厚镀层的制备方法，包括以下步骤：

第一步、称取纯镍和纯铜，纯镍、纯铜以重量百分比计为：Ni 85-98%、Cu 2-15%；

第二步、纯镍和纯铜置于真空电弧炉里加热熔炼，为保证Ni-Cu合金成分均匀，反复熔炼3-4遍；

第三步、根据镀覆工件对阳极形状进行仿型设计，即将Ni-Cu合金溶液浇注成不同形状或圆柱形或月牙形或平板型或方条型；

第四步、按照电刷镀快速镍工艺流程：水砂纸打磨→抛光→无水乙醇清洗→电净→活化→镀特殊镍或碱铜打底层→镀快速镍工作层施镀，每道工序之间用自来水冲洗；其中电净-活化-镀特殊镍或碱铜打底层依然使用不溶性石墨阳极，快速镍镀层镀覆采用Ni-Cu合金阳极。

所述的步骤（1）纯镍、纯铜是指，进行熔炼使用的纯镍含镍量≥99.9%，纯铜含铜量≥99.9%。低于此含量可能导致过多杂质元素参与沉积对镀层造成不利影响。

所述的步骤（2）真空电弧炉是在真空度达到10⁰-10^-1Pa条件下电弧炉内冶炼。以防冶炼过程中真空炉内残余的氧与Cu发生氧化反应，改变Ni-Cu合金阳极的组成。

所述的步骤（4）的工艺流程，电净-活化-镀特殊镍或碱铜打底层依然使用不溶性石墨阳极是指，若使用可溶性阳极，电净时由于正接，Ni-Cu合金阳极溶解可能会导致电净液污染或在工件表面发生沉积现象；活化时由于反接，工件表面氧化膜溶解后会沉积在Ni-Cu合金阳极表面而影响阳极的组成；镀特殊镍或碱铜打底层时由于正接，Ni-Cu合金阳极溶解会参与沉积，而影响特殊镍或碱铜打底层与基材优异的结合性能，快速镍镀层镀覆采用Ni-Cu合金阳极。

本发明的积极效果是：

1、本发明的快速镍厚镀层镀覆由于采用可溶性Ni-Cu合金阳极，在快速镍镀层中溶入微（少）量的Cu，由于Cu有良好的塑性，可有效缓解单一Ni镀层形成的拉应力，使快速镍镀层可一次性镀厚至0.30毫米以上，不受不溶性石墨阳极一次性镀覆厚度不能大于0.20毫米的制约，可以解决快速镍厚镀层易发生微裂纹以致脱落的问题。