电刷镀表面处理技术在清管阀产品上的应用

西安泵阀总厂有限公司 （陕西 710025） 费友谊

由我厂设计生产的清管阀属于国家专利产品，是一种被广泛应用于石油、天然气及化工管线的阀门，其可以在介质不断流的情况下，对清管器进行发射和接收，来清理输送天然气、油品、化工品等介质的管线。同时清管阀又具有体积小、操作简单、成本相对低廉等优点，在天然气、石油、化工行业中得到肯定和认可，成为倍受欢迎的阀门产品之一。但随着阀门市场经济化发展，优化阀门结构、降低阀门加工成本已迫在眉睫。而目前，我们认为由西北工业大学电刷镀技术研究中心推荐，采用电刷镀技术对清管阀侧体镶阀座用孔及中体上、下轴孔进行表面处理是最简单、最经济、最现实的方法。

电刷镀技术在我国研究开发、应用推广已有二十多年历史，在航空航天、机车车辆、船舶舰艇、石油化工、工程机械、纺织印染等制造工程和民用工业领域中，大量用于工件的修复和中小批量工件的功能性表面强化。该项技术曾获得国家科技进步一等奖，是国家连续三个五年计划重点推广的新技术。

1.电刷镀的基本原理

电刷镀技术是一种不需要镀槽的常温快速电镀方法，只需采用专用的直流电源设备，电源的正极接镀笔，作为刷镀时的阳极；电源的负极接工件，作为刷镀时的阴极。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，并保持适当的压力。在镀笔与工件接触的部位，镀液中的金属离子在电场的作用下扩散到工件表面，并在表面获得电子被还原成金属原子，沉积结晶形成镀层，随着刷镀时间的增长，镀层增厚，从而达到镀覆目的，如图1所示。

图1

2.电刷镀的主要设备、工具及辅料

（1）主要设备 电刷镀主要设备是FEIST刷镀电源，该电源设备输入电压220V，输出电压0～15 V，可进行无级调节电压，刷镀常用电压为8～12.5 V。

（2）主要工具 电刷镀的主要工具是镀笔，由手柄和阳极组成，阳极是镀笔的工作部分，通常采用高纯度细石墨块做成，工作时在石墨阳极表面包扎脱脂棉包套，其作用是储存电镀液，防止两极接触产生电弧烧伤零件表面和防止阳极石墨粒子脱落污染电镀液，但当阳极尺寸极小无法用石墨制作时，可用含碳量很低的不锈钢材料制作。阳极的形状依被镀零件表面形状而定，并保证与零件刷镀表面有一定的接触面积。

（3）辅助材料 电刷镀的辅助材料有镀槽、盛液盆、注水瓶及金相砂布等。

3.电刷镀的溶液

（1）表面预处理溶液 我们选用西北工业大学电刷镀技术研究中心研制的电净液和活化液。电净液是用电解的方法清除零件金属表面上的油污和杂质，被称为电净处理。活化液是用电解的方法除去零件金属表面的氧化膜及残留物，被称为活化处理。

（2）底层镀液 我们选用该研究中心研制的底镍镀液，镀液呈弱酸性、绿色，有醋酸味，用于提高后续镀层与基体的结合力。

（3）工作镀层溶液 由该研究中心技术人员，根据我厂清管阀技术要求和使用工况研制开发的新型溶液，称为镍合金溶液。其主要成分是硫酸镍，呈弱酸性、深绿色，常温条件下无气味，温度升高时有轻微醋酸味。

4.电刷镀工艺

为了解、掌握电刷镀技术，我们多次进行零件电刷镀工艺试验，同时对零件的镀层厚度、硬度、附着力及化学成分进行检测，以确保镀层质量能够达到阀门产品要求，并根据试验结果，制定操作工艺流程，如图2所示。

图2

机械打磨的目的是去除表面缺陷，清除毛刺，获得适合刷镀施工的待镀表面。

零件表面的预处理：被镀表面必须预先进行严格的预处理，这是保证镀层与零件表面结合强度的关键工序，包括电净处理和活化处理。目的是使零件露出银白色或银灰色纯金属表面，表面应无油污、无锈斑和氧化膜等，为镀层与基体金属结合创造条件。

镀底镍渡层：目的是提高工作镀层与零件金属基体的结合力。镀前应无电擦拭，镀底镍应镀至表面呈均匀的亮白色为止，时间约1min，然后再在其上镀覆镍合金镀层。

镀镍合金溶液：镀后表面不需加工，镀层厚度可控制。且由于镀层是在基体金属上以金属原子为基本单元规则堆积而成金属材料，所以镀层致密，与基体结合牢固，提高工件表面的耐腐蚀性和抗磨损性。还需提醒大家，镀后应及时清理干净零件未镀表面残留污渍，并擦干表面。

5.电刷镀的应用效果

我公司生产的清管阀，其侧体与阀座、中体与上轴或下轴完成组装后，应有一定的装配间隙，确保两零件可相互运动，无卡阻。一直以来，提高侧体孔和中体孔耐磨的方法是在内孔表面镀Ni、P或内孔堆焊耐磨抗蚀的不锈钢材料。孔表面镀Ni、P由外协单位完成，镀层收费高，零件周转运费昂贵，加工周期常常失控；而孔内堆焊不锈钢，耗工耗时，工序复杂，生产周期长，这两者均致使阀门成本增大，生产效率低。

我们经过一年多的实践应用，发现采用电刷镀技术对清管阀的侧体孔和中体孔进行表面处理后，刷镀镀层均匀，与基体结合牢固，零件无热变形，提高了零件表面粗糙度，降低了摩擦系数，进一步强化了零件功能，质量稳定，大大降低了生产成本，经济效益显著，得到本公司领导和员工的赞同，同时得到清管阀用户的肯定。

总之，电刷镀技术具有工艺简单，设备轻便，操作方便、快捷，刷镀零件不受尺寸限制；工件溶液沉积速度快，节约能源与工时等特点，故推荐给各类中小型企业应用。（20130702）