浅谈低温镀铁（合金）工艺要点

凌家伦

（简阳市新力电镀厂，四川 简阳 641400）

浅谈低温镀铁（合金）工艺要点

凌家伦

（简阳市新力电镀厂，四川 简阳 641400）

0 前言

低温镀铁（合金）工艺由于具有成本低、效率高、质量好、原料丰富、节水、节能、减排、绿色环保等优点，广泛应用于国民经济的机械、矿山、交通、冶金、石油、化工、水电、军工等行业部门，被列为“绿色维修、机械再制造”的项目之一，已经引起各部门的高度重视和关注。

近年来，笔者到辽宁、河北、河南、山西、陕西、江苏、山东、重庆等地调研，发现还有不少问题须指出，供有关厂家、人员参考。

1 镀液配方及工艺条件

氯化亚铁350～400g/L，氯化钠5～10g/L，添加元素（如V，Ni，Mn等）适量，pH值1.0～1.5，10～30A/dm2，30～50℃。

2 影响因素分析

2.1 pH值

通常pH值应控制在1.0～1.5范围内。pH值过高时，Fe2＋易氧化成Fe3＋，生成Fe（OH）3沉淀，从而使镀液恶化、镀层氢脆；pH值过低时，镀层渗氢严重，导致结合力下降，阴极电流效率降低，阳极溶解加快，主盐的质量浓度增加。pH值对镀铁液的作用复杂，对镀层机械性能的影响还需进一步研究。铁的标准电极电位（－0.44V）比氢的负，只有当氢的过电位超过铁的很多时，铁才有可能在阴极上析出。可见，镀铁过程对H＋非常敏感。

2.2 温度

低温镀铁（合金）工艺的温度控制在30～50℃的范围内。在相同的电流密度下，随着温度的升高，镀层的硬度下降。由于受到磨削加工的限制，通常采用车削加工，可将温度提高到50℃以上，但是要注意pH值的变化。

2.3 氯化亚铁

氯化亚铁的质量浓度一般控制在200～500 g/L范围内，其最佳的质量浓度为400g/L。该镀液的分散能力和深镀能力均较好，适用于电镀维修一般零件及复杂零件（如曲轴等）。如果经常修复形状简单的零件（如煤矿综采设备上的液压支柱），氯化亚铁的质量浓度可提高，有利于加快沉积速率，但是镀件的硬度有所降低；反之，氯化亚铁的质量浓度较低时，硬度有所提高，可能与镀层渗氢机会多及铁晶核畸变有关。

2.4 电流密度

电镀铁（合金）过程中，电流密度控制在10～30 A/dm2。由于电流密度不大，一般形成垂直于镀面的超细晶的纤维状晶粒。

如果电流密度增加，沉积速率加快，晶粒畸变大，储存能大，导致再结晶温度降低，形成的镀层粗糙；在镀件的尖端及棱角部位，因电流的边缘效应和阴极浓差极化，镀层还出现气孔、凹坑等缺陷。

电流密度小，沉积速率慢，镀液的分散能力和深镀能力相应降低，尤其电镀曲轴、阴阳转子等复杂零件时更明显。可见，电流密度对镀层的机械性能有影响。控制适中的电流密度很有必要，可以使镀层达到理想的硬度、耐磨性、结合力、粗糙度等性能。

2.5 Fe3＋的作用

正常电镀铁（合金）溶液中，允许有少量的Fe3＋存在，其质量浓度应小于5g/L。若Fe3＋的质量浓度超标，镀层容易产生氢脆、脱皮等现象。为了维护镀液的稳定性，不电镀时，加入足量的盐酸，使pH值保持为1，可防止Fe3＋的生成。

2.6 设备可控硅的导通角

常规电镀对设备波形、导通角的要求不是太高。但对于电镀铁（合金）工艺而言，可控硅导通角是与温度、主盐的质量浓度、电流密度、pH值一样重要的参数之一。

可控硅设备输出电流的波形，随可控硅导通角的大小而发生变化。设备电流表反映输出的平均电流。当可控硅导通角为30°时，其峰值电流是正常输出电流的20倍以上，因断电时间长，化学溶解严重，析出的氢渗入镀层，引起镀件质量差。所以镀铁设备的选择应该与主要修复零件的面积相匹配。国外资料要求设备的输出功率应达到80%以上，而在实践中，国内镀铁设备的输出功率应不小于50%，这就是大功率可控硅镀铁设备电镀小零件往往失败的原因。

2.7 原材料的纯洁度

原材料的纯洁度是镀铁工艺成败的关键因素，切忌疏忽大意，除应该审核质量合格证书外，还要多与材料检测分析部门配合，杜绝有害材料进入镀铁电解液。

（1）铁屑、铁粉

宜用Q 235材料铁屑或边角，也可以用还原纯铁粉。

（2）水质

因地域不同，水质状况存在差异。河北邢台矿区的地下水中含硫；陕西神木地区的地下水中含氟，该地自来水都不宜饮用。实际生产中，最好使用蒸馏水、纯净水配料。

（3）盐酸

盐酸的纯度也因地而异，水质状况好的地区，可使用工业级盐酸；水质状况差的地区，宜使用试剂级盐酸，不要经常更换供货厂家。

（4）添加剂

提供镀层硬度、强度、耐磨性的添加剂材料，一律使用化学纯级别以上的试剂，排除故障及分析原料更不能例外。

3 总结

介绍了低温镀铁（合金）的工艺配方及各种工艺规范的作用、利弊和最佳参数，强调了原材料纯洁度是整个工艺成败的关键因素。

该技术发展前景广阔，作为“绿色维修、机械再制造”的项目之一，应该引起有关决策部门的重视并提供较好的扶持，以便让这项节能、减排、环保的高新技术在国民经济的各部门中发挥更大的作用。

TQ 153

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1000-4742（2013）01-0048-02

2011-09-29