化學鍍在模具上的應用及修復

0引言

化學鍍NrP合金非晶態鍍層具有硬度高，耐磨抗蝕性好的性能，在工業中應用越來越廣，在許多行業中如:制藥機械，模具加工等已成為不可替代的工藝。但在實際應用中常因種種原因出現一些問題。(1)鍍層缺陷:如鍍件起皮，局部脫落。按常規方法需采用機械或化學方法去除鍍層，然后重新起鍍，由于二次起鍍鍍層結合力不好，另外工件鍍層全部去除費時、費工。有些帶型腔的工件，局部起皮，其余部分鍍層良好，此時去除鍍層將更加困難。(2)鍍件缺陷:由于化學鍍屬于最后工序，鍍件經常是精加工件，工件在制做和運輸中常有磕碰，劃傷或加工超差等缺陷，所以在化學鍍前必須修補，鍍件才能達到要求。綜上所述，化學鍍件的鍍前、鍍后的修復成為化學鍍行業一個不可忽視的課題。作者多年從事化學鍍及其它表面技術工作，嘗試將電刷鍍，釬焊和冷補焊等技術用于化學鍍零件的修復，解決了生產難題，取得了滿意效果。

1在模具上的應用及修復

化學鍍NrP合金有較高的硬度，在常溫下NrP合金鍍層的硬度為600HV(相當50一55HRC)，鍍層經時效處理后(400℃保溫1h)，硬度可達1100HV，鍍層和基體如果工藝合理，結合力可達1200MPa，且鍍層均勻.鍍覆后，經時效處理，只需拋光即可投入使用.對于盲孔、溝槽、螺紋等均可獲得均勻的鍍層。并提供了自然的平滑性.高的耐磨性和小的摩擦因數.與鍍鉻相比:脫模更加順利，極少發生粘模，拉傷等現象，抗腐蝕性能好，鍍層在各腐蝕介質中耐蝕能力優于不銹鋼，特別適用于有腐蝕性氣體排放出的塑料模具。

工藝流程:化學除油-水沖洗-活化-水沖洗-活化-化學鍍-熱水沖洗-鈍化-水沖洗-皂化。

1.2塑料模具的磨損機理

塑料模具可分為拉伸模(如型材成型)和注塑模，這里主要介紹拉伸成型模，如PVC塑料型材在成型過程中，從機筒經機頭到定型模具是由熔融狀態經軟態逐漸轉化成硬質PVC塑料制品的，而硬質PVC塑料含有一定的等硬質填料，在摩擦運動過程中充當磨粒，使得摩擦表面受到磨粒磨損較嚴重，由于2Crl3不銹鋼硬度較低，經調質處理后為HRC30左右，磨粒很容易切入基體，造成拉溝效應，拉溝邊緣金屬發生了塑性變形，盡而被后面的磨粒切削成磨屑，模具迅速磨損。NrP合金鍍層是以Ni3-P為基體的非晶態組織，由于它的分散強化作用，使鍍層表面具有較高的硬度，可達HRC65以上，所以抗磨性顯著提高，采用S-570掃描電鏡觀測磨損后的表面形貌，用粗糙度6型表面輪廓檢查儀測得磨痕的深度試驗結果見表1。

1.3塑料模具的耐蝕試驗結果

在多種不同的腐蝕介質中進行NrP合金鍍層的腐蝕速率試驗。在不同腐蝕介質中進行NrP合金鍍層和1Crl8Ni9Ti不銹鋼的耐腐蝕性能試驗，環境介質和試驗結果條件。

可以看出NrP合金鍍層在多種腐蝕介質中都具有良好的耐蝕性，表中所列腐蝕介質比起PVC塑料擠出成形的環境條件要惡劣得多，所以，NrP合金鍍層適用于PVC塑料模具，而表3提供的數據說明NrP合金鍍層的耐蝕性優于1Crl8N9Ti，所以NrP合金鍍可以替代不銹鋼。

由此，已將化學鍍NrP合金鍍層廣泛應用于塑料異型材擠塑定型模板，冷沖模沖頭。顯著提高了凸模硬度，耐磨性和抗膠合性能，能有效地防止沖頭磨損和膠合，傳統的模具壽命為2萬次，而采用化學鍍NrP合金強化處理工藝的模具壽命為9萬次，提高壽命4倍以上。對于注塑模具同樣適用。

1.4應用

由于NrP合金化學鍍具有良好的仿形性且性能優良，任何形狀復雜的表面零件都適用，可廣泛應用于各種塑料模具的表面處理中，如注塑模具，擠塑模，鍛模，冷沖模，擠壓模及拉伸模等，模具鋼表面NrP合金化學鍍層不僅降低了模具的制造成本，而且提高模具的使用壽命。經濟效益十分顯著。

2在制藥機械上的應用及修復

2.1應用

某飛機制造公司生產制藥機械膠囊分裝機，型號:500、1000、1500及2000型，其中外觀件均要求采用表面化學鍍技術，使整機具備不銹鋼的外觀，而防腐和耐蝕性能優于不銹鋼，如:凸輪盤、運轉輪、鎖座、墊鐵等件；材質有:鑄鋼、鑄鐵、鑄鋁、鋁合金、銅合金和45鋼，Q235等。經幾年的使用，效果良好，質量達到德國原裝機的水平。

2.2修復

(1)在生產實踐中，由于前處理不當，鍍件易起反及局部脫落。按常規方法需采用機械或化學方法去除鍍層，然后重新起鍍，由于二次起鍍鍍層結合力不好，另外工件鍍層全部去除費時、費工。有些帶型腔的工件，局部起皮，其余部分鍍層良好，此時去除鍍層將更加困難。

(2)因化學鍍屬于最后工序，鍍件經常是精加工件。由于在制作和運輸中常有磕碰、劃傷或加工超差，所以在化學鍍前必須進行修補，鍍件才能達到要求。

筆者嘗試將電刷鍍、釬焊和冷補焊等技術用于化學鍍零件的修復，解決了生產難題，取得滿意效果。

對于鍍件缺陷和小超差件(單面<0.2mm)采用如下方法進行修復，將局部起皮脫落處打磨、拋光，進行脫脂后按照電刷鍍工藝進行:

鏡面鎳:刷鏡面鎳，厚度0.02-0.04mm，水沖洗。

對于工件磕碰，拉傷和加工超差比較大(單面>0.2mm)的工件，采用冷補焊和釬焊技術將損傷部位填補平，然后進行打磨拋光處理，使修復部位達到尺寸精度要求，然后進行電刷鍍或化學鍍。

對于舊件修復除采用上述方法外，還應注意使修復部位略低于基準面0.02-0.03mm，采用電刷鍍技術恢復尺寸，拋光、刷鍍鏡面鎳，達到外觀一致，可取得滿意效果。這一方法還可推廣到化學鍍件的現場維修，可做到不拆機即可以修復鍍件的磨損和缺陷。

3結語

化學鍍技術在模具加工和制藥機械上的應用達到了使用要求，并可替代不銹鋼。作者在化學鍍件的鍍前、鍍后的修復中采用電刷鍍、釬焊和冷補焊技術，解決了生產難題，取得了滿意的效果，因此修復技術值得在化學鍍行業推廣應用。