電刷鍍技術特點及在電廠檢修領域的應用

崔樺楠+陳杰

（海南核電有限公司 海南 昌江 572733）

摘要：電刷鍍技術利用電化學沉積原理，通過電解方法在工件表面獲取鍍層。主要目的在于強化、提高工件表面性能，獲得工件的耐腐蝕性、耐磨損等特殊性能，也可以改變（增加）工件尺寸，改善機械配合性能，修復因磨損而報廢的工件等。具有成本低、操作方便、表面結合性能好等技術特點，在國內表面工程技術工作中使用廣泛，在電廠修復領域也有較好的應用實踐。

關鍵詞：電刷鍍 特點 應用

電刷鍍技術是表面工程技術的重要組成部分，1979年在國內開始研制，1989年國家經委在全國推廣應用該技術。電刷鍍技術是應用電化學沉積原理，在能導電的工件表面的選定部位快速沉積指定厚度鍍層的表面技術。

電刷鍍技術是根據電化學沉積原理在工件指定部位快速沉積金屬的技術。電刷鍍時電刷鍍電源的負極通過電纜線與刷鍍工件連接；正極通過電纜線與鍍筆陽極連接。陽極經包裹后與工件的刷鍍表面輕輕接觸，含有需沉積金屬離子的鍍液不斷地添加到陽極和工件表面之間。此時在充滿鍍液的陽極和工件表面之間形成了一個“微型電鍍槽”，在工件和陽極之間電場力的作用下，帶正電荷的金屬離子向帶負電荷的工件表面作定向遷移，并在工件表面獲得電子還原成金屬原子，被還原的金屬原子在工件表面按一定的規律沉積形成鍍層，鍍層被“刷”在工件表面上，隨時間的推移，鍍層厚度不斷增加，直至所需厚度為止。

從電刷鍍技術原理中可以知道電刷鍍技術的基本要點是接觸相對運行，其設備簡單、工藝靈活，不但可以用于被損壞設備和工件的修復，還能夠制備工件表面的耐磨、耐腐蝕、裝飾等鍍層，廣泛用于機械修復、冶金、石油、化工等領域。

1、 設備簡單、投入少、收效快

電刷鍍主要設備為專用電源，輔助工具為陽極和鍍筆，消耗材料為包裹材料和溶液，不需要渡槽和大面積的工作場地，不需要備品備件和原材料的儲備的周轉，投入少收效快，只要有水和電源就能實施修復。

2、 鍍層具有優良的力學和物理化學性能

電刷鍍鍍層與基體金屬以及鍍層內部自身間有良好的結合強度，一般比槽渡和噴涂層要高，如鎳電刷鍍層在鋼鐵基體上的結合強度一般不小于70MPa。且其在鈦、鋁、銅、鉻及高合金鋼和石墨等材料上也具有很高的結合強度。

3、 工藝靈活、操作方便、適應范圍廣

可以在各種金屬材料及其他能導電的表面上進行刷鍍。

可以十分方便地獲得不同性能和使用要求的單金屬鍍層、合金鍍層、復合鍍層、組合鍍層、非晶態鍍層及其他特定性能要求的鍍層。

改變陽極的形狀可以在各種表面，如軸、孔、平面以及曲面上進行電刷鍍。

改變陽極的尺寸可以在不同尺寸—小至幾毫米大至上米的表面上進行刷鍍。

可以實施不解體電刷鍍和大型工件及特殊條件下的現場電刷鍍作業。

4、 鍍層質量高

鍍層結合強度高：電刷鍍鍍層與集體金屬之間以原子吸附和鍵連接的形式連接，所以鍍層在各種基體表面上均有滿意的截個強度；

鍍層厚度控制精確：利用電刷鍍專用電源上的厚度控制系統—安培小時計，可以對鍍層厚度實施有效的監控，控制精度為±10%設定鍍層厚度。

表面狀態良好：正常情況下電刷鍍技術是在工件表面均勻的沉積一層鍍層，鍍層表面平整、致密，在鍍層厚度≤0.1mm時，可保持被刷鍍表面原來的表面粗糙度。

孔隙率低：如對孔隙率有要求時，可選擇低孔隙率鍍層。

5、 對工件輸入熱量小

電刷鍍過程中工件的最大溫度不超過70℃，而大部分作業是在常溫下進行的。在此溫度下不會引起工件的變形，不會產生殘余應力以及表面金相組織的變化。

6、 生產效率高、節約能源

電刷鍍的沉積速度快、輔助時間少、修復周期短，可以最大限度的實現原件原用的維修目標。

電刷鍍技術能耗低，就修復工藝本身而言，電刷鍍的耗電量是電鍍和焊接耗電量的幾十分之一。

7、 操作安全，對環境污染小

就電刷鍍溶液本身而言，溶液多為弱堿性或弱酸性，組成中不含氰化物等劇毒物質。在工藝上，溶液在電刷鍍過程中可回收循環使用，因此溶液的消耗量少，不會造成大量溶液和廢汽的排放，對環境的污染小。

該技術在電廠檢修領域的應用，可大大縮短檢修周期，降低檢修成本。主要體現在如下幾個類型的修復工作中：

軸類缺陷的修復：當軸類定期檢驗及日常修復的拆卸過程，對軸外表面摩擦、剮蹭產生的輕微劃痕、軸徑彎曲等，但高速軸的動平衡技術參數要求較高，且劃痕的存在使葉輪等的安裝匹配存在偏差，故缺陷雖小，必須及時處理。修復時，將軸類零件吊裝至車床上，并架表對中，測量跳動偏差，找到跳動較大位置及劃痕位置，在其表面刷鍍一層鎳，填充劃痕凹坑，再使用車削技術加工掉多余部分，以達到安裝運行要求。

端蓋類缺陷修復：與軸類缺陷修復類似，當端蓋與安裝段出現一定間隙或者劃痕，使用電刷鍍技術在待修復表面刷鍍一層鎳，再使用車床進行適當修復以達到要求尺寸。

平面類缺陷修復：平面缺陷即平板類工件表面出現缺陷時，使用電刷鍍技術在其表面刷鍍一層鎳。此類缺陷處理存在一個難點，不像軸類及端蓋類工件的修復，其在車床上利用車床主軸的勻速旋轉，鍍筆在零件上固定位置接觸，從而可保證刷鍍速度的均勻，確保了刷鍍表面的質量和結合強度。而在平面工件上進行刷鍍時，無論是工件還是鍍筆，均無法執行勻速運動，只能是往復運行，無法保證刷鍍速度均勻，這就導致刷鍍層的不均勻，使刷鍍過程持續時間較長，刷鍍厚度增加，且在后期測量、修整上花費更多的工時。額外的，如果刷鍍均勻程度較差，部分區域刷鍍厚度過大（大于0.3mm）會使表面粗糙度變差，如果再增加刷鍍厚度，則結合強度會受到影響。

上述檢修工作，如果使用焊接修復法，則可能會使工件產生熱變形及修復后存在殘余應力，影響修復質量，而直接更換備件，動輒幾萬幾十萬的備件采購費用將大大增加修復成本，給公司維修工作產生經濟負擔?？梢?，在電廠維修工作中，電刷鍍技術的應用可已在保證維修質量的前提下，大大減少維修成本。