刷镀技术在车床导轨修复中的应用

魏静姿，孟宏杰

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063299）

0 引言

机床导轨是装配机床各部件的基础件，起着支承、导向及确定主要部件相互位置关系的作用。车床在长期使用过程中, 导轨会出现弯曲、表面磨损及硬物划伤等缺陷。目前，导轨的修复主要采用磨削和刮削2种工艺方法。

某车床在长期使用过程中，由于铁屑硬物刮擦使导轨产生磨粒磨损、划伤等缺陷，整个导轨表面出现了许多深浅及长短不一的划痕、凹坑，划伤部位最深深度为1mm, 长度达到800mm， 导致导轨表面失效。由于导轨损伤面积大且部分划痕较深，采用磨削或刮削修复会非常困难、费事、周期长。将刷镀技术应用于该车床导轨的修复, 设备简单、操作方便、成本低、修复质量高，完全满足了导轨使用性能要求。

1 刷镀技术工作原理

刷镀是在镀槽电镀基础上发展起来的新技术，因其操作简便、结合强度高、环保、生产效率高及变形小等优点，使其在设备维修中应用越来越广泛。

刷镀时工件与专用直流电源的负极连接，刷镀笔与电源正极连接。刷镀笔上的阳极包裹着棉花和棉纱布，蘸上刷镀专用的电解液，与工件待镀表面接触并作相对运动。接通电源后，电解液中的金属离子在电场作用下向工作表面迁移，从工件表面获得电子还原成金属原子，结晶沉积在工件表面上形成金属镀层[1]。刷镀工作原理示意图如图1所示。

图1 刷镀工作原理示意图

2 导轨刷镀修复工艺

2.1 镀层设计

修复后的导轨表面应平整，具有足够的强度、硬度及较强的耐磨损、抗腐蚀等性能[2]。力学性能要求：镀层表面硬度 ≥ 450 HV；拉伸强度 ≥350 MPa ; 剪切强度 ≥ 250MPa。

根据车床导轨损伤情况，导轨修复分2个阶段。第1阶段：局部修复。首先对深度≥0 .2 mm的划痕、凹坑进行修复，选用碱性铜（SDY403）镀底层, 碱性铜能够改变钎焊性；然后用Sn-Bi+Cu+Ni合金以钎焊形式填充划痕、凹坑，使划痕、凹坑深度＜0.2 mm。第2阶段：整体修复。对整个导轨表面进行修复，根据导轨表面技术要求，采用复合镀层，复合镀层示意图如图 2所示。选用碱性铜镀底层, 能提高镀层与基体的结合强度及稳定性[3]；选用快速镍镀尺寸层, 尺寸层是专门恢复零件尺寸的镀层，达到节省贵重工作层金属，提高修复层厚度及结合强度的目的；选用Ni -Wu“D”合金镀液镀工作层，满足导轨的物理力学性能要求。

图2 复合镀层示意图

2.2 刷镀流程及工艺参数

2.2.1 第 1 阶段 ：局部修复

1）镀前准备。一是表面清理。用汽油、煤油或丙酮浸泡划痕、凹坑，用钢丝刷去除油污，将表面清理干净。二是打磨。用锉刀、细砂纸打磨修整划痕、凹坑，非镀表面用聚乙烯胶带纸包裹好。三是电净。工件接电源负极，采用SGY—1电净液，电压为10～14V, 刷镀笔运动速度为4～ 8m/min。电净处理使电净液成分解液形成气泡，撕破表面油膜，达到脱脂的目的[4]。电净后用水清洗，刷镀表面应达到完全湿润，不得有挂水现象。四是活化处理。电净之后紧接着是活化处理，其实质是除去工件表面的氧化膜，使工件表面露出纯净的金属层，以提高镀层与基体之间的结合力[3]。活化时，工件接电源正极，电压为10～14V, 刷镀笔运动速度为6～8m/min。先用2号活化液（SHY—2）活化至表面呈灰黑色，水洗，再用3号活化液（SHY—3）活化至表面呈均匀银灰色，用清水将工件表面彻底清洗干净。

2）刷镀及钎焊。一是刷镀底层。将深度＞0.2 mm的划痕、凹坑，用碱性铜刷镀, 刷镀厚度为10～50μm；电压为10 V ; 刷镀笔运动速度为15～30 m/min ; 温度为30～50 ℃ ; 时间为30 s。刷镀后用水清洗干净。二是钎焊。用Sn-Bi+Cu+Ni 合金钎焊填充划痕、凹坑。三是打磨。用锉刀、细砂纸对填充突出的合金进行打磨，使划痕、凹坑深度＜0.2 mm。

2.2.2 第 2 阶段 ：整体修复

从镀前准备到刷镀碱性铜底层工艺流程与第1阶段相同，但底层刷镀厚度为20μm。注意在打磨时应用油石或细砂纸打磨整个导轨表面，打磨去除厚度越少越好，约为200μm。

1）刷镀尺寸层。选用快速镍镀尺寸层, 刷镀厚度为120μm；电压为14 V ; 刷镀笔运动速度为13～ 15 m/min ; 时间为50～ 90s。

2）刷镀工作层。选用Ni -Wu“D”合金镀液镀工作层，刷镀厚度为100μm（留有40μm的修磨余量）；电压为12～14 V ; 刷镀笔运动速度为17～20 m/min ; 温度为30～50 ℃；时间为40～ 80 s。

3）镀后检查。用清水冲净表面残留物并干燥，检查镀层有无脱落或缺陷。

4）修整。用绿色碳化硅砂轮磨削加工导轨表面，用0.02/1000水平仪和百分表进行平面度及直线度检测，确保磨削精度及表面光洁度要求；涂油。

5）验收。检测加工精度、表面粗糙度及导轨表面力学性能，应满足导轨的技术要求。

3 结论

对于损伤面积大且部分划痕较深的导轨表面，用刷镀技术代替传统磨削、刮削方法修复，操作简便、经济、快捷, 修复质量高。该导轨镀层表面经检测：表面硬度≥500HV，拉伸强度≥380MPa,剪切强度≥300 MPa , 力学性能强，完全能满足导轨的使用性能要求。