模具電鍍鎳鎢合金工藝和解析
發(fā)布時(shí)間：
2018-11-19 10:11
1 前言
模具的質(zhì)量與制件質(zhì)量緊密相關(guān)。許多模具(如壓鑄模)的表面必須進(jìn)行電鍍，以提高其耐蝕性、耐磨性、抗氧化性及硬度等性能。傳統(tǒng)的鍍鉻技術(shù)盡管工藝成熟，質(zhì)量比較穩(wěn)定，但因?yàn)榱鶅r(jià)鉻是一種有毒的物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，消除污染，保護(hù)環(huán)境，清潔生產(chǎn)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。
電鍍鎳鎢合金是提高模具質(zhì)量、延長(zhǎng)模具壽命、清潔生產(chǎn)的良好選擇。鎳、鎢金屬硬度高、耐磨性好，與熔融態(tài)基體粘附溫度高。鎳鎢合金鍍層結(jié)晶細(xì)致光亮、耐磨性好，與基體結(jié)合力強(qiáng)、硬度高，高溫下維氏硬度達(dá)到1000以上。該技術(shù)近年來受到各方的關(guān)注，將逐步取代模具電鍍鉻，但是，該技術(shù)目前普遍存在鍍層粗糙、不均、麻點(diǎn)等缺陷，嚴(yán)重制約其應(yīng)用發(fā)展。
2 鍍液配方及工藝流程
鍍液主要由鎢酸鈉、硫酸鎳和檸檬酸鈉組成，其含量分別為40～45gL、20～30gL、40～50gL。
工藝流程：噴砂→檢查→除油→清洗→電鍍→檢驗(yàn)
3 鍍層質(zhì)量缺陷及其原因分析
常見鎳鎢鍍層質(zhì)量缺陷是麻點(diǎn)較多，側(cè)面及球面的鍍層粗糙有白色顆粒，中央鍍層與側(cè)面、角部和R處嚴(yán)重不均，甚至角部、R處出現(xiàn)微細(xì)裂紋等。
3.1 麻點(diǎn)：麻點(diǎn)是鍍層上的微小白色、黑色點(diǎn)狀缺陷，形狀多樣，有些明顯而規(guī)則，易發(fā)現(xiàn)，相對(duì)好控制；少量的肉眼“看不見”的，只能用儀器檢查。
原因分析：模具基體的砂眼、氣孔、點(diǎn)蝕、粘附物等不良引起；模具在噴砂時(shí)粘附砂粒，或砂質(zhì)不良，或砂質(zhì)被雜質(zhì)、油、異物、塵埃等污染引起；模具在除油時(shí)粘附的乳化物、清洗時(shí)水中的雜質(zhì)等；配液時(shí)使用的壓縮空氣、純水及其管路、工具及環(huán)境中的雜質(zhì)等污染引起；鍍液、活化液中的未溶化的鹽顆粒、酸化的電極金屬物等均可引起麻點(diǎn)。
上述麻點(diǎn)直觀可見，而模具表面的有些薄層粘附物，經(jīng)分析主要為鍍前污染砂質(zhì)中的碳類化合物。它牢固，粘附力強(qiáng)逐漸會(huì)變成耐酸堿、抗振動(dòng)的高粘度膠狀物。在除油、清洗時(shí)不易去除，一旦疏忽，流入電鍍工序，必然被鍍層覆蓋，肉眼不易發(fā)現(xiàn)，也無法彌補(bǔ)。
3.2 鍍層粗糙：原因分析：鍍液基本組成是硫酸鎳、檸檬酸鈉、鎢酸鈉等，還有鹽類、有機(jī)配合物等。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：模具電鍍的缺陷主要與鍍液中的雜質(zhì)含量有關(guān)。化學(xué)藥品的純度不高，鍍液中的異物，鍍液的頻繁使用，使鍍液中金屬雜質(zhì)Cu、Fe、Cr、Co含量超出了允許范圍等，均可導(dǎo)致鍍層粗糙、麻點(diǎn)增加及白色顆粒。
3.3 鍍層厚度嚴(yán)重不均：中央與側(cè)面、角部、R處鍍層嚴(yán)重不均，甚至角部、R處出現(xiàn)微細(xì)裂紋。
原因分析：鍍液使用較長(zhǎng)時(shí)間后，鍍層出現(xiàn)缺陷的幾率增加，側(cè)面及球面的白色顆粒，角部、R處的微細(xì)裂紋尤為明顯。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)鍍液中的雜質(zhì)Cu、Fe、Cr、Co含量分別顯著增加到20、20、20、50mgl時(shí)，電鍍質(zhì)量明顯下降。
試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)：電鍍電流的分布情況直接影響鍍層的均勻度。模具的邊緣、角部、R處電流密度明顯比其它部位的高，相應(yīng)金屬沉積量多，鍍層厚度大。正常情況下，中央與側(cè)面、角部、R處的鍍層厚度差為4μm左右。電流分布不均會(huì)導(dǎo)致鍍層厚度差達(dá)到15μm以上，嚴(yán)重時(shí)鍍層因?yàn)榫植拷饘俪练e量過多而脫落。
另外，模具的形狀、結(jié)構(gòu)、材料等也影響鍍層的質(zhì)量。
4 對(duì)策
(1)噴砂前，檢查、消除模具基體的砂眼、氣孔、點(diǎn)蝕、粘附物等。
(2)噴砂時(shí)先檢驗(yàn)砂質(zhì)，若有雜質(zhì)、異物、油污等污染，應(yīng)立即徹底更換。噴砂后及時(shí)清掃模具表面殘存的砂粒及其它粘附物。
(3)除油前先檢驗(yàn)除油液表面，若有油狀乳化劑聚集，應(yīng)及時(shí)噴淋沖散；除油后模具表面若有油狀乳化物粘附，必須清洗干凈。
(4)酸活化時(shí)要嚴(yán)格控制時(shí)間，避免模具過腐蝕；同時(shí)，控制好模具下槽深度，防止電極板、連接件等腐蝕。其腐蝕物會(huì)污染鍍液，導(dǎo)致電鍍不良。
(5)鍍液配制時(shí)化學(xué)藥品盡量純度高，并及時(shí)分析雜質(zhì)含量。另外，鍍液要定時(shí)分析，過濾，并定期更換。
(6)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)形狀，科學(xué)地設(shè)計(jì)合理的電流均衡板，可以有效抑制金屬局部沉積過厚，保證鍍層質(zhì)量。
(7)在保證模具滿足生產(chǎn)工藝的前提下，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，特別有利于提高鍍層質(zhì)量。
(8)及時(shí)補(bǔ)充陽極，修理附件，定期清理鍍槽泥渣，并進(jìn)行“三廢”綜合治理。
(9)凈化、保護(hù)工作環(huán)境，遵守工藝規(guī)程，加強(qiáng)操作人員責(zé)任心，避免環(huán)境、機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入鍍液。
5 結(jié)束語
電鍍鎳鎢合金新技術(shù)，有著廣闊的應(yīng)用前景。但提高電鍍質(zhì)量，必須從工藝技術(shù)、生產(chǎn)管理等方面綜合控制和管理。
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