模具電鍍鎳鎢合金工藝及解析
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(lái)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。
1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40～45ｇ Ｌ、20～30ｇ Ｌ、40～50ｇ Ｌ。
工藝流程:
噴砂→檢查→除油→清洗→電鍍→檢驗(yàn)
2 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。
2.1 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(wú)法彌補(bǔ)。
2.2 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。
2.3 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、50ｍｇ Ｌ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。
3 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(yáng)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
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