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船舶机械修理工艺学. 第 6 章 船机零件 的修复 工艺 (A) . 丁彰雄 武汉理工大学能源与动力工程学院 2013.7. 第 6 章 船机零件修复 工艺 Repair Technology of Marine Machinery Components 内容： 6.1 机械加工修复 6.2 电镀工艺 6.3 热喷涂工艺 6.4 焊补修理技术 6.5 激光熔敷 6.6 金属扣合工艺 6.7 塑性变形修复技术 6.8 粘接修复技术 6.9 研磨技术 6.10 船机零件修复原则
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船舶机械修理工艺学 第6章 船机零件的修复工艺(A) 丁彰雄 武汉理工大学能源与动力工程学院2013.7
第6章船机零件修复工艺 Repair Technology of Marine Machinery Components • 内容： 6.1 机械加工修复 6.2 电镀工艺 6.3 热喷涂工艺 6.4 焊补修理技术 6.5 激光熔敷 6.6 金属扣合工艺 6.7 塑性变形修复技术 6.8 粘接修复技术 6.9 研磨技术 6.10 船机零件修复原则 • 重点：船机零件修复工艺的原理、特点及应用范围，修复工艺的选择。 • 难点：修复方法的选择。
§6-1 机械加工修理 一.修理尺寸和尺寸选配法 1. 修理尺寸法 (Method of Repairing Size)： 1）概念： • 所谓修理尺寸法是将零件的损伤工作表面进行机械加工，消除损伤缺陷，使零件的原始尺寸改变为另一尺寸 -—修理尺寸, 以恢复它们的正确几何形状。 • 要求与被修理零件相配合的零件，亦必需具有相应的修理尺寸，使得它们之间的配合性质符合规定。
δ1 δ2 2）修理尺寸的方法： （1）最小加工余量法：修理尺寸等于实际测得的尺寸减去（或加上）为消除损伤缺陷所需要的最小加工余量。 a. 轴：d轴= d原-δ1-δ２ 式中：d轴－轴修理后的直径，mm； d原－轴磨损后，修理前测得的最小直径，mm； δ1、δ２－分别为轴的单边加工余量，mm； 一般 δ1≠δ２mm。 b. 孔：Ｄ孔=Ｄ原+δ１+δ２ 式中：Ｄ孔－孔修理后的直径，mm； Ｄ原－孔磨损后，修理前测得的最小直径，mm； δ1、δ２－分别为孔的单边加工余量，mm； 一般δ1≠δ２mm。 c. 特点：零件使用寿命最长；修理周期长，单件生产，修理经济性低。
（2）分级修理 (Grade Repair)： a. 概念：零件按预先规定好的分级修理尺寸进行机械加工。这时加工余量不一定是最小加工余量。而与之相互配合的零件可以预先按相应的分级修理尺制造好，直接选配，无须单件制造。 b. 实例：曲轴主轴颈Φ200mm，分为Φ199.75、Φ199.50、Φ199.25、Φ199,……，轴颈磨损后，按下一级修理尺寸加工，消除椭圆度、圆柱度误差后，配以加大一级的轴瓦。 缸套Φ300mm,分为Φ300.50、Φ301、Φ301.50、Φ302，……，缸套磨损后，按下一级修理尺寸镗缸，消除椭圆度、圆柱度误差后，配以加大一级的活塞和活塞环。 c. 特点： • 成批，大量生产； • 修理周期短，修理经济性高； • 零件使用寿命最短，对贵重零件本身而言，不经济。
尺寸分级间隔数值的大小是根据相互配合零件的配合间隙、磨损情况、加工条件等方面的因素综合考虑确定的。并且首先是针对相互配合的零件中价值较贵、尺寸较大、生产加工较难的零件来考虑，以求它的修理尺寸分级合理，延长它的使用寿命，从而使经济性更好。尺寸分级间隔数值的大小是根据相互配合零件的配合间隙、磨损情况、加工条件等方面的因素综合考虑确定的。并且首先是针对相互配合的零件中价值较贵、尺寸较大、生产加工较难的零件来考虑，以求它的修理尺寸分级合理，延长它的使用寿命，从而使经济性更好。 • 选择分级修理尺寸的原则：当一对组合零件磨损后，为了恢复它们的几何形状，用精加工方法扩大(或缩小)一个零件的直径尺寸时，也要相应地扩大(或缩小)另一个零件的直径尺寸，而每次扩大或缩小的尺寸应成等差数列。
两配合件中保留轴的情况 • 轴的直径分级尺寸为： • DH • D1＝DH－W； D2＝D1－W； D3＝D2－W； • …… • 式中：DH—轴的标准直径，mm；D1—轴的第一级修理尺寸，mm； • D2—轴的第二级修理尺寸，mm；D3—轴的第三级修理尺寸，mm； • W—每一级修理尺寸的差值，mm。 • 孔的直径分级尺寸为： • D´H • D´1 = D´H–W；D´2 = D´1–W；D´3 = D´2–W • …… • 式中：D´H—孔的标准直径，mm；D´1—孔的第一级修理尺寸，mm； • D´2—孔的第二级修理尺寸，mm；D´3—孔的第三级修理尺寸，mm；
两配合件中保留孔的情况 • 孔的直径分级尺寸为： • D´H • D´1 = D´H + W • D´2 = D´1 + W • D´3 = D´2 + W • …… • 轴的直径分级尺寸为： • DH • D1＝DH＋W • D2＝D1＋W • D3＝D2＋W
修理尺寸差值的确定 • 修理尺寸差值W的确定应根据零件组合性质、磨损后尺寸、几何形状及恢复几何形状精度的加工余量等因素来决定。现就轴与轴承组合的具体例子说明如下： • 轴与轴承修理尺寸差值W为： W = [(Sm-Sh)/(1+E)]A+δ+F • 式中：Sm—组合件最大磨损极限间隙，mm； • Sh—组合件装配间隙，mm；E—轴承较轴颈易损的系数； • A——轴颈修理间隔年限； δ—圆度误差 mm；F—加工余量mm。 • 例如：某柴油机曲轴主轴颈直径D＝115mm，Sm＝0.23mm, Sh＝0.075mm, E＝5, 假定A为3年，δ=0.75mm, F=0,15mm，每年更换轴承一次，则： • W=[(0.23-0.075)/(1+5)]×3+0.075+0.15 ≈0.30(mm) • 轴与轴承的修理尺寸差值W可取为0．25mm左右。
2. 尺寸选配法 （Method of Selecting and Matching Size） 1) 概念：尺寸选配法是将磨损后的相配合的零件，先分别进行机械加工，使其具有正确的几何形状，然后根据配合要求进行选配。 2) 例如：油泵柱塞和套筒、喷油器针阀和针阀体等。 3) 特点：当磨损零件的批量较大时才可能用，但不能修复所有的零件。
二、附加零件法（Method of Adding Components） 1. 附加零件法的概念： 附加零件法是将零件磨损的工作表面加工至可安装附加衬套的尺寸，然后将附加衬套压入或套入，最后再对衬套进行必要的机械加工，使其恢复原有尺寸或加工成修理尺寸。 2. 实例： 气缸盖气门座、尾轴轴颈的铜衬套、工程船的柱塞油泵的油缸、蒸汽机的汽缸套和汽车柴油机的干式缸套等等。
3. 要求： • 采用附加零件法应保证零件机械加工后的强度要求，附加的零件壁厚不能过薄，否则刚度过低，压力有困难，钢衬套厚度不小于2 ~ 5 mm，铸铁衬套厚度不小于4 ~ 5 mm。 • 衬套材料应与零件材料具有相同的热膨胀系数等。当两者受热后它们的膨胀一致，不产生附加应力或松脱。一般应使衬套材料与零件材料相同，采用热套法或压入法安装衬套。 • 衬套与被修复零件的配合必须有一定的过盈，以使两者紧密贴合，满足传热和传力的要求。过盈量的大小应根据零件的尺寸大小、材质及工况而确定。 • 附加零件法可恢复零件原设计尺寸，也可加工成修理尺寸，使之恢复配合性能，延长使用寿命。
图5活塞顶部裂缝修复结构形式 1-活塞；2-压板；3-塞头；4-止动螺钉 图6活塞顶部换新用焊接连接 1-活塞；2-焊缝 局部更换法是从零件上去除损伤部分，制造这部分的新品，使其与零件的余留部分结合在一起。但是，此法一般是临时性的措施。 如：活塞顶部烧损，车去，另做一塞头，用压板压上，安装几颗止动螺钉。图6 为活塞头部产生裂纹，割去活塞头部，用同样的材料制造一只头部，焊上，再进行必要的机械加工。 三、局部更换法 (Method of Replacing Component)
四、成套换修 • 为了缩短修理时间，拆下有严重磨损或损伤零件的部件或设备，迅速换上备件继续运转，称为成套换修。设备或部件经修理后作为备件使用或供同类机型的船舶使用。 • 例如柴油机运转中高压油泵柱塞—套筒偶件咬死，立即换上备用油泵，而损坏的油泵经修理后作为备件使用。 五、调头法和调整法 1.调头法：某些船机零件局部磨损后，可以采用调头或转向的方法重新满足使用要求。 • 例如，承受单向力的齿轮磨损后，可以翻转重新安装，使得未磨损的齿面继续工作。 • 又如，轴、孔中的键槽损坏后，可以转位后重新加工键槽后继续使用。 2.调整法：有些船机零部件中的滑动配合间隙在过度磨损后会变大，但可以调整垫片的数量或厚度来调整配合间隙，此种修理方法称为调整法。 • 例如，柴油机的十字头滑板－导板的配合间隙磨损变大后可以通过抽减或增加垫片的数量或厚度来调整滑动配合大小。
§6-2 电镀工艺 （Electroplate Technology） 一. 概述 1. 电镀的特点 • 电镀一般在100℃以下，不会破坏零件的原来的热处理状态，不会使零件产生热应力和变形等； • 镀层与零件基体结合强度高； • 镀层质量和厚度比较容易控制； • 电镀可改善零件表面物理机械性能，如耐磨性，抗腐蚀性，光亮，硬度等； • 增大零件的几何尺寸（恢复配合性质）； • 设备复杂、成本高、生产力较低； • 对工人技术条件要求高，污染大，对人体有一定的害处等。
2. 电镀基本原理 • 电镀是使金属离子在阴极表面上还原，析出并获得金属薄膜的一种镀覆技术。 • 金属离子的还原反应： Mn++ne→M • 在水溶液中可能存在的反应有： 2H++2e→H2（酸性溶液） 2H2O+2e→H2+2OH-（中性或碱性溶液） • 能在水溶液中优先电沉积的金属主要有：Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Ag、Cd、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb等。 • 铝的电镀需要从非水溶液体系中实现电沉积。 • 阴极 — 被镀零件。 • 阳极 — 通常为所镀金属。 • 镀槽 — 不溶解的金属或非金属。 • 电解液 — 通常为被镀金属离子的盐溶液。 图6-7 电解原理示意图
1) 电镀时所析出的金属质量 （1）法拉第第一定律： G=CIt 式中：G- 电镀时析出的物质质量，g； C- 电化当量，g/(A·h)；C=A/n·F I- 电流，A； t- 电镀时间，h。 （2）电流效率： 式中:η- 电流效率； GB- 实际质量； GA- 理论质量.
2）电镀时间 （1）电流密度 式中：DK- 电流密度，A/dm2； A- 电极面积，dm2； （2）电镀时间： 式中：δ– 镀层厚度，cm； ρ– 所镀金属密度，g/cm2；
3. 金属镀层的分类 1）防护性镀层: Zn及Ni镀层； 2）防护 - 装饰性镀层: Cu-Cr镀层, Cu-Ni-Cr镀层; 3）耐磨和减摩镀层：镀Cr, 镀Sn及PbSn合金等; 4）修复性镀层：Fe及Cr镀层; 5）其它镀层：高温抗氧化镀层、导电性镀层、磁性镀层等。
图6.8 气缸盖上装气门座圈的孔的镀镍装置 1-电极（阳极）；2-阳极套；3-电解液；4-覆盖环（合成材料）； 5-气缸盖（阴极）；6-被镀表面；7-堵塞冷却水进、出孔之用的塞头； 8-密封；9-用以入除电解液的有塞软管；10-拉紧螺栓；11-定位电极的封闭盖
二、耐磨镀铬（Chromium―plating） 1. 镀铬原理 1）电极及电解液 • 阴极— 被镀零件。 • 阳极— 铅锑合金。 • 镀槽— 铅锑合金或塑料（聚氯乙烯）。 • 电解液— ＣrO3 + H2SO4 + H2O ＣrO3 + H2O → H2CrO4 2 H2CrO4 = H2CrO7 + H2O 2）电化学反应 （1）阴极：Cr6+ + 6e → Cr↓ Cr6+ + 3e → Cr3+ Cr3+ + e → Cr2+ Cr2+ + 2e → Cr↓ 2H+ + 2e → H2↑ （2）阳极：Cr3+ - 3e → Cr6+ 4OH - 4e → 2H2O + O2↑
2. 镀铬的特点、铬镀层的性质及其应用 1） 特点： • 镀铬电解液的主要成分不是金属铬盐，而是铬酸。因此，电流效率极低，η＝８~16 %。 • 镀铬所用的阳极不是金属铬，而是不溶解的铅或铅一锑合金。 • 镀铬电流密度高。镀铬电流密度Dk=35~70 A/cm2, 而镀铁电流密度Dk=20~30 A/cm2, 酸性镀铜电流密度Dk=2~4 A/cm2，碱性镀铜Dk=0.5~0.75 A/cm2。 • 镀铬过程的槽电压较高(12V)，一般只需6V。 • 镀铬电解液分散能力极低，对形状较复杂的零件，必须采用象形阳极。
2）镀铬层的性质： （1）镀铬层硬度高：维氏硬度可达600~1400Ｈv左右, 相当于洛氏55~70HRC以上。 （2）耐磨性好：∵铬镀层硬度高，摩擦系数小，耐热及耐腐蚀性能好。∴耐磨性好。可提高零件使用寿命3倍以上。 摩擦系数μ： 铬-巴氏合金 μ= 0.085 铬-铸铁 μ= 0.06~0.08; 钢-钢 μ= 0.2 铸铁-铸铁 μ= 0.09~0.10; 铬-铬 μ= 0.12 （3）结合强度高: 钢上镀铬的结合强度可达300MPa。 （4）亲油性差。
3）镀铬在修造船中的应用： （1）防护-装饰性镀铬：Cu+Cr、Cu+Ni+Cr等。 （2）耐磨镀铬： • 镀硬铬：是硬度高而又耐磨的光泽铬镀层。用于润滑条件好、负荷不大的零件。如曲轴轴颈。 • 松孔镀铬：松孔镀铬是耐磨镀铬的特殊形式，它的表面经过松孔处理而形成许多网状或点状的沟纹。沟纹便于贮油。用于润滑条件差、负荷大的零件。如缸套、活塞环、活塞销、十字头销等。
3. 镀铬电解液的配制 1）镀铬电解液的成分：CrO3 + H2SO4 + H2O 2）硫酸和六价铬离子的含量 一般 CrO3 : H2SO4 =100 : 1 Cr6＋的含量控制在３~７ｇ/l 3）镀铬电解液的种类 • 低浓度：CrO3150 g/l H2SO4 1.5 g/l • 中等浓度：CrO3250 g/l H2SO4 2.5 g/l • 高浓度：CrO3350 g/l H2SO4 3.5 g/l 低浓度电鲜液：分散能力↑，电流效率↑，镀层硬度高，主要用于耐磨镀铬。 高浓度电鲜液：分散能力↓，电流效率↓，工作稳定性好，覆盖能力↑，用于装饰镀铬。 中等浓度电鲜液：性能介于两者之间，用于耐磨镀铬和装饰镀铬。称为万能电液。在船机修造中广泛应用。
4. 镀铬工艺 镀铬工艺过程可分为镀前准备，镀铬和镀后加工三个阶段。 1）镀铬前准备工作 （1）镀铬前的机械加工 目的是使镀件表面具有正确的几何形状，粗糙度Ra3.2以上，对镀后不再进行加工的零件，要求粗糙度低于原图纸的粗糙度1~2级。表面不得有砂眼、裂纹、夹渣等缺陷。一般采用磨削及抛光。 （2）清洗除油 用有机溶剂-汽油、丙酮洗清除油后，再用四氯化碳，碳酸钙粉末脱脂。 （3）绝缘与封孔 浸入电解液的不镀部分和挂具应用绝缘材料包扎起来。如用聚氯乙烯薄膜等; 油孔、键槽用铅块堵住，敲平。 （4）装挂具并配阳极 a)挂具要有足够的导电面积，与零件有良好的接触面积，以便足够的电流通过。Dk达50 A/dm2。 b)阳极的形状与被镀零件相似（象形阳极），阳极与阴阳极之间的距离一般为25~50mm。
图6-9 气缸套镀铬挂具图 1-气缸套级心铜；2-绝缘物；3-撑铁；4-铁板；5-气缸套； 6-铅锑合金阳极；7-定位器；8-绝缘物
（5）入槽前酸洗除油 入槽前除油是保证镀铬质量的关键。零件镀铬的缺陷多半是由于这道工序未做好。一般用H2SO4或HCl溶液洗刷，清除氧化膜。用水冲洗，再用40~60℃的NaCO3饱和溶液去除残留酸液。 （6) 预热及阳极浸蚀 • 预热：零件入槽后，先预热5~15min。 • 阳极浸蚀：阳极浸蚀的目的是使零件表面进一步裸露金属组织。所谓阳极浸蚀即是零件接阳极，铅板接阴极进行反镀，电流密度约为正镀的一半。 a.钢件浸蚀时间为0.5~1 min。 b.铸铁零件浸蚀时间为5~10 S（或不浸蚀）。 c.不锈钢、高合金钢零件浸蚀时间为2 min。 阳极浸蚀后立即反镀，一般先采用75 A/dm2的大电流冲击60~90 S后，恢复正常电流密度。
2) 镀铬 (1) 镀铬的电镀规范: 指电解液的成分、浓度、温度和电流密度等。铬镀层的性质与电解液的电镀规范有密切的关系。见图7-3为在中等浓度电解液中，在电解液成分不变时，改变电解液的温度t和电流密度Ｄk可得三种不同的铬镀层。 图6-10 中等浓度电解液中获得各种铬镀层的区域范围 Ⅰ-光泽铬（硬铬）；Ⅱ-乳白铬；Ⅲ-灰暗铬
乳白铬（Ⅱ区）：温度高t = 65℃以上，电流密度Ｄk范围广。乳白铬层硬度低HV = 500~600，韧性好，裂纹少，装饰铬。 • 光泽铬（Ⅰ区）：温度高t = 40~65℃，电流密度Ｄk范围广。光泽铬层硬度低HV = 900，与基体结合强度高，裂纹较少，光亮，耐磨镀铬。 • 灰暗铬（Ⅲ区）：t = 35~40℃，Ｄk任意，硬度高，HV = 1200，脆性大，裂纹多，镀量具，刃具。 当Ｄk很低，约为4~5A/dm2时，不沉积铬。 在镀铬过程中，对电镀规范必须严格控制，特别是温度，不得超过±1~2℃，否则不能得到良好的铬镀层。
(2) 镀硬铬的电镀规范 硬铬是指硬度高而又耐磨的光泽铬镀层，Ⅰ区内镀的铬层。 CrO3： 230~250g/l H2SO4： 2.3~2.5g/l Dk： 35~50A/dm2 T: 55~63℃ (3) 松孔镀铬的电镀规范 松孔镀铬是耐磨铬镀的一种特殊形式，它的表面经过松孔处理而形成许多点状或网状的沟纹，可储存润滑油。 松孔镀铬层的耐磨性好坏取决于网纹的密度，宽度和深度。宽度、深度太小，分布稀，则达不到改善润滑条件的目的，太密、太宽，承压面积小，导热性差，工作条件恶劣。一般宽度不小于0.06mm，深度为0.04~0.09mm, 孔隙率为25~35 %。所谓孔隙率是指以镀络层表面网纹或点状孔隙所占的面积与镀络层总面积之比来表示。如图7-4所示为松孔镀铬的沟纹.
图6-11 松孔铬镀层 a) 大沟纹网铬层；b) 中等沟纹网铬层c) 小沟纹网铬层
松孔镀铬的电解规范： a. 电解液的浓度：中等浓度或低浓度 b. CrO3与H2SO4配比: 100:0.85~0.9或100:1 c. 电解液的温度T: 气缸套为61~63℃ 活塞环为58~60℃ d. 电流密度Ｄk:气缸套为30~50 A/dm2 活塞环为40~70 A/dm2
(4) 松孔镀铬层的形成方法 • 机械松孔：用专用工具在镀前将零件表面滚压或铣削出许多有规则的凹坑或小孔，再镀铬。这时镀铬层表面是原来零件表面外形的复制，保留原加工痕迹。 • 电化学松孔： • 网膜电化学松孔：是利用铝合金或硬质塑料制成衬套，衬套上打好需要的各种形状的小孔，然后将衬套罩在己镀好铬层上，放回镀槽内，进行阳极浸蚀（电流反接）。孔中镀铬层被腐蚀，形成小孔。 • 内应力电化学松孔：就是对己镀好的并且有细小裂纹的铬镀层，再进行阳极浸蚀，使己形成的细小裂纹逐步扩大和加深，而呈现网状或点状的松孔镀铬层。
图6-12 电化学松孔铬镀层形成过程示意图 图6-13 结晶体大小与自由能的关系 a) 网状；b) 点状 1-六方晶体；2-体心立方晶格
镀铬层产生裂纹的原因：是电镀过程中有内应力（拉应力）产生。镀铬层产生裂纹的原因：是电镀过程中有内应力（拉应力）产生。 内（拉）应力产生的原因： (a) 晶体有晶格的转变：沉积铬开始无一定结晶形状，而是以金属原子堆的状态析出，当原子堆增厚到一定厚度时，才有结晶形成。随着晶体的长大，不稳定的六方晶格将转变为稳定的体心立方晶格，而体心立方晶格的比容又比六方晶格小。因此，镀层的体积随之缩小。结果镀层中便产生了内应力（拉应力）。
(b)氢气渗入晶格，组成固溶体，挤歪晶格，增加了内（拉）应力。(b)氢气渗入晶格，组成固溶体，挤歪晶格，增加了内（拉）应力。 随着镀层增厚，晶格之间内应力继续增加，使晶格扭曲，镀层破裂，形成裂纹。 随着温度的升高，仅有立方晶格的铬晶体产生，没有组织的变化，因而无裂纹产生。一般在75℃以上，几乎没有裂纹产生。见图6-14 。
c) 周期换向松孔镀铬：它的原理是在整个松孔镀铬工艺过程中，每镀15 min (开始镀30min)，进行36 S的阳极处理（阳极化）后，再重新换成阴极. 由于改变极性，中断电流, 使铬晶粒停止增大, 同时零件上的微小镀瘤较其它平滑铬层处溶解得快, 零件变成阴极后重新形成新的结晶核心. 因此, 镀层结晶细致, 镀瘤变得非常细小, 表面显得光滑, 再进行阳极浸蚀松孔处理 (6 min) 后可以不再进行机械加工。 周期换向松孔镀铬工艺应用于活塞环松孔镀铬。
3) 镀后表面处理及加工： (1) 热处理：目的为去氢、消除内应力。油煮或在烘箱中加热180~200℃，保温2~3h。 图6-15 松孔镀铬层断面示意图 1-沟纹；2-疏松层；3-边缘凸起 (2) 机械加工：磨削及磨珩。
5. 镀铬安全拔术 1) 镀铬时有大量的气体逸出，会从槽中带出铬酸的雾团。铬酸毒性大，必须有抽风装置, 车间通风良好。 2) 铬酸、硫酸，苛性钠等对皮肤有伤害，应十分注意，溅到身上后，应立刻洗掉。 3) 不能见明火，Ｏ２和Ｈ２混合后，点火会爆炸。
三、镀铁 (Iron-plating) 1. 镀铁原理 1）电极及电解液 • 阳极— 低碳钢板 • 阴极— 零件 • 电解液— FeCl2•4H2O + HCl + H2O 2）电化学反应 （1）阳极反应： Fe - 2e → Fe2+ 4OH- - 4e → 2H2O + O2↑ （2）阴极反应： Fe2++ 2e → Fe 2H2++ 2e → H2↑
2. 镀铁的特点 1）结合强度高: 剪切强度一般为160MPa以上，最高可达320MPa。 2）镀层晶粒细，硬度高：晶粒为亚结构组织也有称为超细晶组织。硬度一般可达HRC56~58，最高可达62HRC。 3）沉积速度快，镀厚能力强: Fe: 0.4-0.7mm/h，Cr: 0.04-0.06mm/h。 4）镀层厚度: Fe: 2mm以上; Cr: 1mm以下。 5）电流效率高: Fe: 90 %以上；Cr:8~16 % 。 6）原料广，成本低，污染少。
3. 镀铁工艺 1）镀前准备:清洗、酸洗及活化等。 2）镀铁 (1) 不对称交流电起镀 目的: 使底层内应力小，硬度低，结合强度高，一般有效电流密度为2-4A/dm2，1-3min，不对称比: β=D正/D负=1.3，(D有效= D正- D负)。 (2) 不对称交流电过渡镀 起镀后，均匀改变β，在4~5 min内β从1.3改变为8，保持5-10 min。使应力与硬度均匀增加，防止中间脱层。 (3) 直流镀 过渡镀后，在不断电的情况下，把交流电转换成直流电。3-5 min内调整到要求的电流密度。
4. 镀后处理 (1) 碱钝化：镀后的工件立即用清水冲洗干净。在10～20 %的苛性钠溶液中停留15～30 min。用水冲洗干净。生成一层碱性钝化膜，防止生锈，保持光滑。 (2) 热处理：去氢，消除内应力。与镀铬相同。 (3) 机械加工：磨削。
5、镀铁工艺的发展 1）无刻蚀低温镀铁 （1）特点： • 无刻蚀镀铁工艺省去了硫酸阳极刻蚀处理，减少了工序，减省了设备和降低了污染，从而保证了镀铁的质量和降低了成本。 • 无刻蚀镀铁的镀层结合强度高、耐磨性更好，质量稳定可靠。 （2）应用: 修复磨损失效的柴油机曲轴长度可达4m以上，使大批报废曲轴重新投入使用，节省了大量经费。 2）铁基合金镀铁再制造技术: • 所获得的合金镀铁层比单金属镀铁层具有更好的结合强度、耐磨性等力学性能，应用该技术已修复舰船、机车柴油机曲轴等贵重零部件上万件。 3）铁基复合镀技术: • 由铁基质金属和不溶性固体颗粒组成。不溶性固体颗粒最常见的有SiC、SiO2、Al2O3、MoS2、金刚石、石墨等。
四、电刷镀镀加工(涂镀、刷镀、无槽电镀 (Electrochemical Plating (ECP) • 1.加工原理： • 工件接负极、镀笔接正极。 • 镀液中的金属正离子在电场作用下在阴极表面获得电子而沉积涂镀在阴极表面，满足工件尺寸和表面性能的要求。 • 厚度可达到0.001-0.5mm。 图6-16 涂镀加工原理 1-盛液盘；2-电解液；3-零件 4-输液管；5-阳极及抱套； 6-镀笔；7-稳压电源
特点： • 设备简单、施工方便、特别适合于现场施工。 • 涂镀层种类多，可实现复合镀层以满足表面性能的要求。如，硬度(HRC40-50)，耐磨性，耐腐性等。 • 镀层与基体的结合力高(高于槽镀的结合强度)，生产效率高(比常规电沉积高5-50倍)，镀层厚度的可控性强。 • 生产效率低，劳动强度较大。 3. 应用范围 • 恢复零件的尺寸和几何形状。 • 填补零件表面上的划伤、凹坑、斑蚀、孔洞等缺陷。 • 改善表面性能：如大型、复杂、单个小批工件的表面局部镀镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防腐层、耐磨层等。
