一、电刷镀简介

　　电刷镀在大型设备的材料表面强化、机械设备磨损的尺寸恢复、特殊件功能性表面处理等方面得到了各行各业的广泛应用。

　　电刷镀是电镀的一种高速电镀新技术，即通过阴极、阳极反应使电源流出电子，经电解液中的阴离子、阳离子定向迁移，构成一个完整的回路。在镀笔与工件接触部位之间，镀液中的金属离子Mn+在电场作用下便向工件表面移动，在阴极表面获得电子e后，被还原成金属电子M，沉积结晶成镀层，在阴极反应为Mn+Ne—M。

　　二、精艺达电刷镀的技术特点

　　（1）设备先进轻便灵敏，便于携带，工艺先进、操作灵活不需要镀覆的部位保护成本低，适用于野外及现场修复，尤其对于大型、精密设备的现场不解体修复更具有经济实用价值。

　　（2）操作过程中阴极与阳极之间相对运动，故允许使用较高的电流密度，比槽镀使用的电流大几倍到几十倍。局部修复效果显著。

　　（3）电刷镀使用的镀液中金属离子含量高，所以沉积速度快(比槽镀快5 ~ 50倍)，提高了工作效率、缩短维修工期、维修价值显著。

　　（4）镀液种类多、应用广泛、根据不同基材选用镀液，适用各行的维修需要、超厚镀层镀层厚镀可达2mm以上。

　　（5）镀液性能稳定 ，使用效果可靠，对环境污染小，不燃、不爆、易储存、运输方便。

　　（6）配有专用的除油除锈的电解液，对不同的基材预处理采取不同的工艺处理，结合力高，镀层质量高。

　　（7）不同型号的镀笔，并配有型状不同、大小不一样的不溶性阳极，对各种几何形状以及结构复杂的零部件都可修复。

　　（8）镀层厚度的均匀性可以控制、即可均匀镀，也可不均匀镀。

　　（9）修复过程不升温、不变形、表面光洁度高，镀厚一般不需要机械加工。 三、刷镀作为一种特殊的修复工艺，在提高金属表面耐磨、防蚀、工件超差、表面强化方面被机械、冶金、水电、石油化工、印刷机械、塑料橡胶模具、纺织印染、电力、电子、电器、航空、舰船、兵器等行业广泛应用，修复了许多大型设备、工件，节约了大量资金。电刷镀技术已被国家列为重点推广项目。电刷镀有效地解决了传统修复工艺如热喷涂技术存在结合力问题、胶粘技术存在老化和结合力差问题，冷焊技术存在效率低、修复精度差等问题。

　　电刷镀与传统工艺

　　电镀修复技术是一种在低温条件下恢复零部件尺寸的常用修复技术，与焊修技术相比，不会出现因局部高温而带来的种种问题，而且电镀层与基体结合牢度接近焊修技术。电镀修复技术是利用电解的原理将镀液中的金属离子还原成金属原子并沉积在金属表面形成具有较高结合力和一定厚度的修复层。虽然电镀的种类很多，但是可以用于修复的主要有两类，一类是镀硬铬，另一类是低温镀铁。

　　一、镀铬修复技术

　　从修理后工件的使用效果来看，镀铬层较其它金属镀层具有更好的性能，其突出特点如下:

　　（1）镀铬层的硬度高，一般认为镀铬层的显微硬度可达到６００～１０００Hv，实际使用厚铬镀层的硬度多在６００Hv左右。太硬的镀铬层因内应力太大，常常存在微观裂纹或出现起皮现象，不宜用于修复厚度要求较大工件。

　　（2）镀铬层有较低的摩擦系数，因此与镀铬层配合的摩擦副有较长的使用寿命。

　　（3）镀铬层有较好的耐热性能，在５００℃以下使用，镀层硬度不降低，适合修复工作温度较高的零部件（如缸套、活塞环等）。

　　（4）无表面缺陷的镀铬层有很好的耐腐蚀性（铬层不宜太厚，太厚就有微观缺陷。镀铬层一旦存在表面缺陷，还会加速基体材料的腐蚀），对于在野外、潮湿环境下工作的零部件（如液压杆、工程机械、矿山机械等），一般采用多层镀层，先用铜作底层、用镍作防腐层、用铬作面层。

　　镀铬修复工艺的以下缺点在一定程度上限制了镀铬层的使用:

　　（1）镀铬层的油附性不好，润滑油很难在完整、光滑的铬层上形成油膜，当润滑不良时，局部易出现干摩擦现象。

　　（2）难以电镀出既有较高硬度、又有较大厚度的铬层，当修复厚度超差较大的工件时，常常出现质量问题。

　　（3）镀铬时采用的原料（铬酐）有毒性，对人体有害，对环境有污染。

　　（4）镀铬时电流效率低、沉积速度慢。镀液分散能力、深镀能力差常常出现漏镀现象。高电流密度区镀层粗糙、甚至产生毛刺。

　　标准的镀铬修复工艺一般包括:镀铜（提高镀层与基体的结合力）→ 镀镍（提高镀层的耐腐蚀性）→ 镀铬（提高镀层的耐磨性、改善镀层外观），

　　为了降低生产成本，近年来，有人镀铬时省去了镀铜、镀镍不足，直接在基体材料上镀铬。用这种简化工艺镀出的铬层，虽然从外光上看不出什么问题，但镀层的使用性能降低，主要表现为镀层的耐腐蚀能力下降、结合力不高，一旦出现表面破坏，可修复性差（常常是把破损部位修好了，在破损部位周边的铬层再次出现脱落。

　　对于局部破损（压坑、划伤）的镀铬件，近年来有人采用先填坑（如补焊、钎焊、冷焊等），后电刷镀铬的办法修复，但是这种工艺有两大缺点:

　　1.修复可靠性差；

　　2.刷镀铬时铬雾对人体危害巨大，因为在刷镀过程中，人体不可避免的会与镀铬液接触，或呼吸含有铬雾的气体。

　　在国外，对于需要批量镀铬零部件的镀铬加工（主要是满足表面防腐、耐高温的要求，而不是用于镀铬零部件的修复），逐步采用气相沉积法镀铬。由于该方法不使用含有Cr6+-的原料，因此解决了安全环保问题。

　　二、低温镀铁修复技术

　　由于电镀铬修复工艺存在难以克服的缺点（主要是安全、环保问题），近年来传统的低温镀铁修复技术又再次成为人们关注的热点。

　　早在上世纪６０年代，前苏联开发出了低温镀铁工艺，之后该工艺被引入我国并用于农业机械、工程机械以及汽车工业的维修。由于采用不对称交——直流电源（通过改变可控硅整流器的导通角调整电源输出的不对称性），可以实现在低温（３０～５０℃）条件下电镀出具有不同硬度的镀铁层。相对于传统的高温（９０～１００℃）镀铁工艺，这种接近常温的镀铁工艺被称为低温镀铁技术。

　　低温镀铁技术的主要优点如下:

　　（1）镀铁层与基体的结合强度高（可达到３００～３５０MPa），满足工程机械镀层与基体结合力的要求。

　　（2）镀铁层硬度可以通过调整电流波形的不对称比（β）进行认为控制，不对称比低时镀层硬度低，不对称比高时对称硬度高，镀层硬度能够在４０～６０HRC范围内变化。

　　（3）镀层厚度大（大于１mm），可以修复尺寸超差较大的工件。

　　（4）镀层沉积速度快，每小时镀层尺寸增加约０.５mm以上，修复效率高。

　　（5）镀液温度低（３０～５０℃），蒸发少，不需要辅助加热设施，能耗少。

　　（6）消耗材料价格低廉，生产成本低。

　　（7）镀铁液组成简单，不含强污染物质，废水处理简单。

　　低温镀铁工艺也存在一些不足之处，主要缺点如下:

　　（1）镀铁液中的二价铁离子（Fe2+）容易氧化成三价铁离子（Fe3+），镀液稳定性差，需要搞好日常维护。

　　（2）镀液中含有浓度较高的盐酸，有废水、废气需要处理。

　　（3）适合批量生产，不适合单件维修。

　　（4）镀铁后，工件的疲劳寿命有所下降。

　　低温镀铁的核心技术在于使用不对称交直流电源，由于该电源的使用减少了镀铁过程中氢的共沉积量，从而改善了镀铁层的性能。

　　用低温镀铁方法修复轴类零件时（如曲轴等），一般采用如下工艺:

　　机械修磨（整体磨光）→ 镀前处理（包扎、去油、阳极刻蚀等）→ 低温镀铁 → 中和 → 浸油 → 机械修磨（磨削加工至符合尺寸及光洁度要求）

　　为了提高镀铁层的耐腐蚀能力和耐磨性，通常在镀铁层表面再镀一层薄铬。对于液压杆、油缸这类在户外工作的部件，用低温镀铁恢复尺寸，经修磨后表面罩铬是最常用的修复方法。

　　虽然低温镀铁是一种修复磨损件的有效方法，但其只适合在电镀车间进行批量生产。对于单个磨损件的修复，有时并不实用。电刷镀、热喷涂（焊）技术出现后，采用热喷涂（热喷焊）、电刷镀技术修复单个磨损件显得更有生命力。

　　电镀修复技术是一种在低温条件下恢复零部件尺寸的常用修复技术，不会出现焊修等修复技术存在的种种问题，而且电镀层与基体结合牢度接近焊修技术。但是电镀修复技术需要在电镀厂内进行批量生产，不适合单件维修，也无法进行现场维修。有些电镀技术存在安全、环保问题，不是维修技术发展的新方向。新型电刷镀技术出现后，用电刷镀技术代替电镀技术解决一些特殊问题可能更合适。在电刷镀工程中，制备一些必要的工装，电刷镀技术也可以进行批量加工，一些机械工程再制造领域已开始进行有益的尝试，并取得了突出成果。

　　液压缸修复简介及工艺流程

　　工程机械常见的破坏形式主要包括摩擦副的磨损和局部破坏（拉伤、电击伤、压坑等）。对于磨损件的修复，传统的修复方法包括:机械加工修理法（如修理尺寸法、附加零件法、局部更换法等）、焊接修理法（堆焊、补焊、钎焊等）和电镀修理法（低温镀铁、镀铬）等。对于结构简单的零部件也可以采用热喷涂（热喷焊）修复技术。对于重要零部件的局部破坏（如液压杆、油缸的拉伤、电击伤、压坑等），采用上述维修方法常常是费工、费时、费料甚至无法修复。

　　以下主要介绍一些局部破坏的修理方法，并详细说明每种方法的优缺点。

　　一、焊修技术的优缺点

　　对于局部损伤，常用的焊修方法包括补焊、堆焊、钎焊等，每一种焊修方法都有其自身的特点和不足。

　　1、补焊

　　焊接技术用于修复零部件的局部缺陷时称之为补焊。补焊的最大特点是施工简便、修复成本低、时间短。补焊时应根据材质的种类选用恰当的补焊材料和补焊工艺。对于普通碳素钢，应根据材质的碳当量（而不是含碳量）确定补焊方法。对于不锈钢、铸铁、铝及铝合金应的补焊应特别注意材质的性能和工件的使用环境，做到基体问题具体分析，把握好焊前处理、施焊、焊后处理方法及施工参数。

　　既然补焊是焊接的一种特殊形式，在施焊过程中不可避免地会在焊修部位形成熔池（产生局部高温），从熔池到工件本体之间的不均匀加热必然造成焊区及热影响区产生热应力，导致焊修件变形、裂纹（如铸铁件、高碳钢件炸口等）、局部硬化、相组织变化、疲劳性能下降等缺陷。焊修过程中还会导致熔池及熔池附近产生气孔、相变、机械性能降低等问题。因此，用补焊方法修复局部缺陷，常常是一种不得已而为之的选择。

　　2、钎焊

　　为了降低焊修时的施焊温度，人们使用熔点较低的焊料进行热熔焊——人们常称之为钎焊。补焊与钎焊的最大不同之处在于钎焊时在工件上不形成熔池，在钎焊过程中熔化的只是钎料（钎料的熔点较低），基体并未真正熔化，利用钎料熔化后的浸润作用粘附基体并在钎焊部位形成修复层。如果钎料、焊剂选择恰当，钎料与基体间的微扩散有助与提高钎焊层与基体间的结合强度。因此，与熔化焊相比，钎焊时工件的热影响小，零件很少变形，机械性能也不会受到太大的影响。目前，很多人采用钎焊——电刷镀复合修复技术修补压坑，具体方法是先钎焊锡－铋合金钎料（钎料熔点135～140℃），经刮研后再刷镀一层耐磨镀层，从而实现对压坑的修复。

　　钎焊的最大缺点是焊层软、强度低，当钎料或助焊剂选用不当时，钎焊层与基体结合不牢。为了提高钎焊层与基体的结合力，对于铸造缺陷、易在金属表面形成氧化膜的材料（不锈钢、铝及其合金），应在钎焊之前，先刷镀铜，然后再钎焊锡－铋合金。镀铜的作用就是为了改善基材的可钎焊性。

　　3、冷焊修复技术之一（补片修复技术）

　　冷焊（补片）修复技术是利用电阻焊的原理开发出来的一种新型维修方法。当基体金属和补片金属之间有较高的接触电阻时，脉冲电源瞬间输出的大电流脉冲所产生的电阻热将金属片与基体粘结在一起。在单位面积上产生的电脉冲越多，粘结点越多，金属片与基体的粘结强度越高。这就如同传统的纳鞋底一样，针线越密，纳出的鞋底越结实。由于补片时只是在电极接触部位出现瞬间高温，在补片过程中工件本身不会升温，因此热影响小。

　　补片修复技术的缺点是，当凹坑深度远高于金属片厚度时，需要多次修磨、多次补修，施工效率低下。因为补片是局部粘结，而不是整体焊接，所以金属片与基体间的结合强度不高，层间夹杂很多空隙。另外，由于补片层与基体之间无法形成一个完美的整体，所以对冷焊后的工件进行修磨时，在基体与补片部位之间不能形成平滑过渡。对于导电良好的基材（铜、铝等），由于其具有较低的表面接触电阻，无法用补片方法进行维修。