模具電鍍鎳鎢合金工藝和解析

發(fā)布時間：

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，但因為六價鉻是一種有毒的物質(zhì)，嚴重污染環(huán)境。因此，消除污染，保護環(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)晶細致光亮、耐磨性好，與基體結(jié)合力強、硬度高，高溫下維氏硬度達到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、麻點等缺陷，嚴重制約其應(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

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處嚴重不均，甚至角部、R處出現(xiàn)微細裂紋等。

3.1 麻點：麻點是鍍層上的微小白色、黑色點狀缺陷，形狀多樣，有些明顯而規(guī)則，易發(fā)現(xiàn)，相對好控制；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、點蝕、粘附物等不良引起；模具在噴砂時粘附砂粒，或砂質(zhì)不良，或砂質(zhì)被雜質(zhì)、油、異物、塵埃等污染引起；模具在除油時粘附的乳化物、清洗時水中的雜質(zhì)等；配液時使用的壓縮空氣、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。

上述麻點直觀可見，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，粘附力強逐漸會變成耐酸堿、抗振動的高粘度膠狀物。在除油、清洗時不易去除，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。

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、有機配合物等。試驗發(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、麻點增加及白色顆粒。

3.3 鍍層厚度嚴重不均：中央與側(cè)面、角部、R處鍍層嚴重不均，甚至角部、R處出現(xiàn)微細裂紋。

原因分析：鍍液使用較長時間后，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處的微細裂紋尤為明顯。試驗發(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，電鍍質(zhì)量明顯下降。

試驗還發(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。電流分布不均會導(dǎo)致鍍層厚度差達到15μm以上，嚴重時鍍層因為局部金屬沉積量過多而脫落。

另外，模具的形狀、結(jié)構(gòu)、材料等也影響鍍層的質(zhì)量。

4 對策

(1)噴砂前，檢查、消除模具基體的砂眼、氣孔、點蝕、粘附物等。

(2)噴砂時先檢驗砂質(zhì)，若有雜質(zhì)、異物、油污等污染，應(yīng)立即徹底更換。噴砂后及時清掃模具表面殘存的砂粒及其它粘附物。

(3)除油前先檢驗除油液表面，若有油狀乳化劑聚集，應(yīng)及時噴淋沖散；除油后模具表面若有油狀乳化物粘附，必須清洗干凈。

(4)酸活化時要嚴格控制時間，避免模具過腐蝕；同時，控制好模具下槽深度，防止電極板、連接件等腐蝕。其腐蝕物會污染鍍液，導(dǎo)致電鍍不良。

(5)鍍液配制時化學(xué)藥品盡量純度高，并及時分析雜質(zhì)含量。另外，鍍液要定時分析，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，特別有利于提高鍍層質(zhì)量。

(8)及時補充陽極，修理附件，定期清理鍍槽泥渣，并進行“三廢”綜合治理。

(9)凈化、保護工作環(huán)境，遵守工藝規(guī)程，加強操作人員責(zé)任心，避免環(huán)境、機械雜質(zhì)進入鍍液。

5 結(jié)束語