替代硬铬工艺方法及合金电镀发展趋势.pptVIP

替代硬铬工艺的技术途径及工艺特点 课题报告 之 镀硬铬是一种传统的表面电镀技术，已经应用长达70 多年。镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面光亮且工艺相对比较简单，成本较低。长期以来，铬镀层除了作为装饰涂层 外，还广泛作为机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。 电镀硬铬镀层技术常常用来修复破损部件但电镀硬铬工艺会导致严重的环境问题。镀铬工艺使用的铬酸溶液，会产生含铬酸雾和废水，而且还有其它一些缺点，如：硬度一般为800~900 HV，硬度比一些陶瓷和金属陶瓷材料低，且硬度还会随温度升高而降低；镀铬层存在微裂纹，不可避免产生穿透性裂纹，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体，造成镀层表面出现锈斑甚至剥落；电镀工艺沉积速度慢（约25?m/ h），镀0. 2~0. 3mm厚的镀层往往需要2~3个班的时间，也不利于厚镀层的应用。 因此，研究领域一直努力寻找替代电镀硬铬的新工艺。目前已出现许多新工艺并得到应用和发展。 一、硬铬工艺 1.钨基非晶态合金镀 二、新工艺及其特点 电镀钨基非晶态合金代替镀铬工艺是一种非晶态合金电镀技术，镀层的主要成分为W-Fe-Ni和W-Co-Ni及其它少量的合金成分，完全不含铬元素。该工艺从研发开始即引进了清洁生产的概念，能耗小，废弃物处理量少。相对于镀铬工艺，其主要特点为： ①克服了现有镀铬工艺六价铬对环境的严重污染； ②在硬度、耐磨、耐蚀等主要性能上相当或优于镀铬； ③物料利用率高，生产成本较低； ④可以充分利用现有的镀铬工艺设备，改造工程小； ⑤镀液为弱碱性，因而对厂房和设备的腐蚀小，延长了设备的使用寿命。 其性能指标在以下几方面也优于镀铬工艺。 耐蚀性：传统的镀硬铬工艺不能形成耐蚀性强的镀层。 微硬度：此工艺镀层硬度介于600~1300HV。 镀厚能力：镀厚可达到0.3mm，通过对不同的基底材料进行合适的前处理，可以得到与基底材料结合力很好的镀层。与基底接触的部分略带裂纹，远离基体则裂纹消失，因此该镀层镀厚后可以很好地保护基底，克服镀硬铬无法做到的无裂纹镀硬铬。 2.高速火焰喷涂（HVOF） 热喷涂技术是一种将涂层材料（粉末或丝材）送入某种热源（电弧、燃烧火焰、等离子体等）中熔化、并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成覆盖层的工艺。该工艺操作简便，灵活高效，涂层材料种类繁多（金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等）。近年来高能、高速火焰喷涂（HVOF）设备的出现，使得热喷涂涂层孔隙多、结合强度不高的弱点得以克服，涂层质量有了质的飞跃，使得热喷涂涂层代替镀硬铬层有了坚实的技术基础。其中的高速火焰喷涂技术（HVOF），涂层的孔隙率小于1%，结合强度大于80Mpa，涂层沉积的速度很快。这些特性使得HVOF成为最具有吸引力的替代电镀硬铬层的方法。 HVOF与镀硬铬工艺比较。 相较而言，热喷涂涂层不但能达到镀铬层的镜面光洁度，而且在硬度及耐磨性等方面还大大超过镀铬层，完全可以在一些应用中取代硬铬，特别是有严重磨损并有腐蚀的场合。 HVOF工艺的局限性在于不能用于小直径的内喷涂作业。这种工艺采用非常高的动能，因而撞击角度需尽可能地接近90°，以防止颗粒在撞击时变形。再者，HVOF喷涂工艺的喷涂距离约为300mm，若加上喷枪的长度就意味着可喷涂的最小内部尺寸为450mm。 3.镀金刚粉 传统的镀铬，以其镀后表层硬度高、光洁度好、耐磨性佳等一系列优点而受人们青睐。而镀金刚粉这一表面处理新工艺的出现，却使镀铬技术相形见绌。 该工艺采用化学镀，将粒径为1~3?m的金刚粉粒子（或陶瓷粒子、碳化硅粒子）均匀适度地分布于镀槽悬浮液中并与镍离子共沉积，最终获得均匀的镀层。该工艺中镀液的选择、粒子的浓度和搅拌是很重要的，该工艺的广泛推广还需进一步摸索和研究工艺参数的控制。 镀金刚粉后的工件，其外层硬度经热处理后远远超过常规镀铬层面所具有的750~1000HV且更加耐摩擦。 4.离子束注入技术 金属离子注入是通过高能金属离子的轰击来改变金属表面性能的工艺。因为该工艺不生成涂层，零件尺寸和整体性能保持不变，注入后的表面不存在附着力、残余应力和不良的显微组织等问题，离子注入的表面耐磨性和耐蚀性均优于镀铬表面，所以是一种处理温度比较低的工艺，可处理塑料、铝和低合金钢等材料。 金属离子注入技术几乎能处理任何材料，如各种金属、硬质合金、陶瓷、玻璃，大多数塑料、复合材料，一些有机材料等。前处理过程只需要清洗而不需要其它处理过程如酸洗、抛光、磨削、喷砂或热处理等。由于注入后表面尺寸不变化，所以通常也不用夹具。 离子束注入技术优缺点 金属离子注入技术相对于