专利名称：大型成形模具电刷镀强化的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电刷镀强化技术，特别涉及一种用于大型成形模具进行电刷镀强化的方法及其装置。
背景技术：
大型成形模具因机械加工困难，很多是采用直接铸造的方法，而铸铁材料不耐磨。因此，一般大型模具需要进行强化处理，以提高其耐磨性。目前，大型成形模具的强化方法主要有两类，一类是电镀铬，缺点是一、需要大型的电镀设备，投资大；二、模具必须搬离生产现场，对大型模具而言搬运困难；三、镀层厚度不均匀，镀后修理困难；四、污染大。第二类是电刷镀，目前应用较多的是刷镀镍、刷镀镍钨钴合金及镍的复合刷镀层。电刷镀的优点是一、设备投资少；二、模具不需要搬离生产现场；缺点是镍镀层硬度不高，镍钨钴合金及一些镍的复合刷镀层虽然耐磨，但用于成形模具上镀层容易脱落。
发明内容
为了解决现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种大型成形模具电刷镀强化装置。
本发明的另一目的在于提供利用上述大型成形模具电刷镀强化装置进行电刷镀强化方法。本发明所采用的刷镀工艺和热处理工艺，可以有效地解决大型成形模具的强化问题。刷镀层为镍磷二硼化钛，磷在镀层中的含量为2～4％(重量百分比，下同)，镍为96～98％，二硼化钛有微量；通过现场热处理后，镀层硬度为890～950Hv，二硼化碳硬质点嵌于镀层中，镀层非常耐磨，与基体表面结合良好。
本发明的目的是由下述技术方案实现的一种大型成形模具电刷镀强化装置，包括电源、自动小车和模具等，电源的一个电极通过电极线一连接到模具上，另一个电极通过电极线二连接到连杆二上，依次通过连杆一和连接夹头与刷镀头相连，连杆二通过可锁紧转动付一与连杆一连接，连杆一通过可锁紧转动付二与连接夹头相连，位于液体回收盆中的耐蚀抽液泵通过胶管与刷镀头相连，自动小车位于自动小车导轨上，旋钮设置于自动小车上。旋钮用于刷镀头的手动进给(左右移动)，可锁紧转动付一和可锁紧转动付二主要是便于刷镀头的调节；连接夹头便于刷镀头的快速换接。
所述刷镀头由连接杆、刷镀电极、刷镀头组件和胶管接头构成，连接杆通过刷镀电极与刷镀头组件螺纹连接；胶管接头一端与刷镀头组件螺纹连接，另一端与胶管连接。
所述连接杆材料为黄铜，刷镀电极材料为铅，刷镀头组件材料为尼龙66；胶管接头材料为尼龙66。
所述刷镀电极和刷镀头组件的底部曲线与模具形状相配；所述底部曲线为刷镀电极下曲线x1、刷镀头下曲线x2、刷镀电极上曲线x3和刷镀头上曲线x4；刷镀电极下曲线x1与刷镀头下曲线x2相对位移是2mm，以保证刷镀电极与模具不短路；刷镀电极上曲线x3与刷镀头上曲线x4的相对位移是4mm，以保证镀液在多孔的电极分散流出。
所述刷镀电极上的孔为φ1～2.5mm。
利用大型成形模具电刷镀强化装置进行电刷镀强化方法，依次包括如下工艺步骤模具电解除油、电解除锈、除炭黑、预镀、复合电刷镀镍磷二硼化钛和现场热处理。
所述模具电解除油、电解除锈、除炭黑、预镀和复合电刷镀镍磷二硼化钛操作过程如下将电源的一个电极连接到模具上，另一个电极与刷镀头相连，两电极通过刷镀头中的刷镀液形成电源回路；液体回收盆中的刷镀液通过耐蚀抽液泵和胶管进入刷镀头中，从刷镀头中流出的刷镀液通过液体回收盆回收，使刷镀液循环；自动小车在导轨上前后移动，带动刷镀头以同样的速度在模具表面移动，使模具表面形成均匀的刷镀层；所述现场热处理操作过程如下将刷镀头替换为电吹风，自动小车在导轨上前后移动，带动电吹风以同样的速度在模具表面移动，使模具表面镀层温度升高，因刷镀在模具表面的镀层为镍磷镀层，温度升高到200℃以上时，镀层会逐步发生相变，硬度提高，从而达到了热处理的目的。
所述的电解除油操作参数为电源采用直流反接(模具为电源的负极)，电压为11～13v，自动小车的移动速度为7～8m/min；除油配方为氢氧化钠(NaOH，97％(重量百分比，下同))25g/L，碳酸钠(Na2CO3，97％)25g/L，磷酸钠(Na3PO4·12H2O，97％)72.5g/L，氯化钠(NaCl，98％)2.5g/L。
所述的电解除锈操作参数为电源采用直流反接(模具为电源的负极)，电压为9～11v，自动小车的移动速度为9～10m/min；除锈配方为氯化钠(NaCl，98％)135g/L，盐酸(HCl，37％)14ml/L。
所述的除炭黑操作参数为电源采用直流反接(模具为电源的负极)，电压调整为9～11v，自动小车的移动速度为7～9m/min；除炭黑时的配方为柠檬酸(C6H8O7·H2O，99％)80g/L，柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O，99％)130g/L，氯化镍(NiCl2·6H2O，99％)3g/L。
所述的预镀操作参数为电源采用直流正接(模具为电源的正极)，电压为12v，自动小车的移动速度为4～6m/min；预镀配方为盐酸(HCl，37％)17ml/L，冰乙酸(C2H4O2，98％)69mm/L，氯化镍(NiCl2·6H2O，99％)15g/L，硫酸镍(NiSO4·6H2O，98％)370g/L。
所述的复合电刷镀镍磷二硼化钛操作参数为电源采用脉冲正接(占空比为80％)，电压为12v，自动小车的移动速度为6～8m/min；其配方为硫酸镍(NiSO4·6H2O，98％)320g/L，次磷酸钠(NaH2PO2·H2O，99.5％)10.4g/L，乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na，99％)12.1g/L，柠檬酸(C6H8O7·H2O，99％)38.5g/L，乳酸(C3H6O3，88％)74.2mm/L，氯化镍(NiCl2·6H2O，99％)6g/L，氟化氢铵(NH4HF，99.5％)5g/L，钠米级二硼化钛(TiB2，99％)9g/L。
所述的现场热处理操作参数为电吹风头的端部距离模具表面5～10mm，电吹风的风温为600～800℃，自动小车的运行速度为0.5m/min，带动电吹风以同样的速度在模具上来回行走共20～25次。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果本发明所采用的刷镀工艺和热处理工艺，可以有效地解决大型成形模具的强化问题，刷镀层为镍磷二硼化钛，磷在镀层中的含量为2～4％(重量百分比，下同)，镍为96～98％，二硼化钛有微量；通过现场热处理后，镀层硬度为890～950Hv，二硼化碳硬质点嵌于镀层中，镀层非常耐磨，与基体表面结合良好。强化层硬度高，耐磨性好，模具在加工工件时镀层不脱落；强化方法可在生产现场实现，不需要复杂设备；实现自动刷镀，镀层均匀，易于控制。
图1是大型成形模具现场电刷镀强化装置结构示意图。
图2为刷镀头的结构图。
图3为图2中刷镀头的A向图。
图4是大型成形模具现场热处理装置结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1如图1所示为电刷镀强化装置，电源17的一个电极通过电极线一2连接到模具3上，另一个电极通过电极线二16连接到连杆二14上，经过连杆一12及连接夹头9与刷镀头8相连，连杆二14通过可锁紧转动付一11与连杆一12连接，连杆一12通过可锁紧转动付二13与连接夹头9相连。位于液体回收盆6中的耐蚀抽液泵5通过胶管7与刷镀头8相连，自动小车10位于自动小车导轨1上，旋钮15位于自动小车10上。液体回收盆6中为刷镀液4。
在图1中，电源17具有以下功能一、具有脉冲和直流两种波形，且脉冲时占空比可调；二、电压在10～15v可调；三、电极正反向可调。自动小车10在导轨1上的运行速度在0.5～10m/min可调。
模具电解除油、电解除锈、除炭黑、预镀和复合电刷镀镍磷二硼化钛操作过程是电源17的一个电极通过电极线一2连接到模具3上，另一个电极通过电极线二16连接到连杆二14上，经过连杆一12及连接夹头9与刷镀头8相连，两电极通过刷镀头8中的刷镀液4(刷镀液在刷镀过程中是不断循环的，循环过程是从液体回收盆6-耐蚀抽液泵5-胶管7-刷镀头8-模具3表面-液体回收盆6)形成电源回路；位于液体回收盆6中的刷镀液4通过耐蚀抽液泵5及胶管7进入刷镀头8中，从刷镀头8中流出的刷镀液通过液体回收盆6回收，实现镀液的循环；自动小车10在导轨1上前后移动，带动刷镀头以同样的速度在模具表面移动，在模具表面形成均匀的刷镀层；旋钮1 5用于刷镀头8的手动进给(左右移动)，可锁紧转动付一11和可锁紧转动付二13主要是便于刷镀头的调节；连接夹头9便于刷镀头的快速换接。
在现场热处理操作过程中是将刷镀头替换为电吹风，自动小车在导轨上前后移动，带动电吹风以同样的速度在模具表面移动，使模具表面镀层温度升高，因刷镀在模具表面的镀层为镍磷镀层，温度升高到200℃以上时，镀层会逐步发生相变，硬度提高，从而达到了热处理的目的。
电解除油操作参数为电源采用直流反接(模具为电源的负极)，电压调整为11～13v，自动小车的移动速度为7～8m/min。除油配方为氢氧化钠NaOH(97％(重量百分比，下同))25g/L，碳酸钠Na2CO3(97％)25g/L，磷酸钠Na3PO4.12H2O(97％)72.5g/L，氯化钠NaCl(98％)2.5g/L。
电解除锈操作参数为电源采用直流反接(模具为电源的负极)，电压调整为9～11v，自动小车的移动速度为9～10m/min。除锈配方为氯化钠NaCl(98％)135g/L，盐酸HCl(37％)14ml/L。
除炭黑操作参数为电源采用直流反接(模具为电源的负极)，电压调整为9～11v，自动小车的移动速度为7～9m/min。除炭黑时的配方为柠檬酸C6H8O7·H2O(99％)80g/L，柠檬酸钠Na3C6H5O7·2H2O(99％)130g/L，氯化镍NiCl2·6H2O(99％)3g/L。
预镀操作参数为电源采用直流正接(模具为电源的正极)，电压调整为12v，自动小车的移动速度为4～6m/min。预镀配方为盐酸HCl(37％)17ml/L，冰乙酸C2H4O2(98％)69mm/L，氯化镍NiCl2·6H2O(99％)15g/L，硫酸镍NiSO4·6H2O(98％)370g/L。
复合电刷镀镍磷二硼化钛操作参数为电源采用脉冲正接(占空比为80％)，电压调整为12v，自动小车的移动速度为6～8m/min。其配方为硫酸镍NiSO4·6H2O(98％)320g/L，次磷酸钠NaH2PO2·H2O(99.5％)10.4g/L，乙二胺四乙酸二钠EDTA-2Na(99％)12.1g/L，柠檬酸C6H8O7·H2O(99％)38.5g/L，乳酸C3H6O3(88％)74.2mm/L，氯化镍NiCl2·6H2O(99％)6g/L，氟化氢铵NH4HF(99.5％)5g/L，钠米级二硼化钛TiB2(99％)9g/L。
如图2所示，刷镀头连接杆18(材料为黄铜)通过刷镀电极22.(材料为铅)与刷镀头组件20(材料为尼龙66)螺纹连接；胶管接头19(材料为尼龙66)一端与刷镀头组件20螺纹连接，另一端与胶管7连接。固定螺钉21固定刷镀电极22。刷镀电极22及刷镀头组件20底部曲线与模具形状相配；曲线x1与曲线x2相对位移是2mm，以保证刷镀电极22与模具3不短路；曲线x3与曲线x4的相对位移是4mm，以保证镀液在多孔的电极22(在图3中为其仰视图)分散流出。
如图3所示，电极22上的孔为φ1mm。
如图4所示为现场热处理装置，电吹风23捆于连接夹头9上，连接夹头9依次通过可锁紧转动付一11、连接杆一12、可锁紧转动付二13、连杆二14与自动小车10相连，自动小车10位于小车导轨1上，旋钮15设置于自动小车10上。现场热处理操作过程中，电吹风头的端部距离模具表面5～10mm。电吹风的风温为600～800℃，自动小车的运行速度为0.5m/min，自动小车与电吹风连成一体，因此，电吹风在模具表面的移动速度也是0.5m/min，电吹风在模具上来回行走共20～25次。
应用于大型成形模具上的电刷镀强化方法，通过电解除油——电解除锈——除炭黑——预镀——复合电刷镀镍磷二硼化钛——现场热处理的处理过程，利用自动小车实现自动刷镀，利用风温为600～800℃的电吹风结合自动小车实现可在生产现场的热处理，在大型成形模具表面获得结合性能良好，硬度达890～950Hv的镍磷二硼化钛复合镀层。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种大型成形模具电刷镀强化装置，包括电源、自动小车和模具，其特征在于电源的一个电极通过电极线一连接到模具上，另一个电极通过电极线二连接到连杆二上，依次通过连杆一和连接夹头与刷镀头相连，连杆二通过可锁紧转动付一与连杆一连接，连杆一通过可锁紧转动付二与连接夹头相连，位于液体回收盆中的耐蚀抽液泵通过胶管与刷镀头相连，自动小车位于自动小车导轨架上，旋钮设置于自动小车上。
2.根据权利要求1所述的电刷镀强化装置，其特征在于所述刷镀头由连接杆、刷镀电极、刷镀头组件和胶管接头构成，连接杆通过刷镀电极与刷镀头组件螺纹连接；胶管接头一端与刷镀头组件螺纹连接，另一端与胶管连接。
3.根据权利要求2所述的电刷镀强化装置，其特征在于所述连接杆材料为黄铜，刷镀电极材料为铅，刷镀头组件材料为尼龙66；胶管接头材料为尼龙66。
4.根据权利要求2所述的电刷镀强化装置，其特征在于所述刷镀电极和刷镀头组件的底部曲线与模具形状相配。
5.根据权利要求4所述的电刷镀强化装置，其特征在于所述底部曲线为刷镀电极下曲线x1、刷镀头下曲线x2、刷镀电极上曲线x3和刷镀头上曲线x4；所述刷镀电极下曲线x1与刷镀头下曲线x2相对位移是2mm；刷镀电极上曲线x3与刷镀头上曲线x4的相对位移是4mm。
6.根据权利要求1所述的电刷镀强化装置，其特征在于所述刷镀电极上的孔为φ1～2.5mm。
7.利用权利要求1所述的大型成形模具电刷镀强化装置进行电刷镀强化方法，依次包括如下工艺步骤模具电解除油、电解除锈、除炭黑、预镀、复合电刷镀镍磷二硼化钛和现场热处理；其特征在于所述模具电解除油、电解除锈、除炭黑、预镀和复合电刷镀镍磷二硼化钛操作过程如下将电源的一个电极连接到模具上，另一个电极与刷镀头相连，两电极通过刷镀头中的刷镀液形成电源回路；液体回收盆中的刷镀液通过耐蚀抽液泵和胶管进入刷镀头中，从刷镀头中流出的刷镀液通过液体回收盆回收，使刷镀液循环；自动小车在导轨上前后移动，带动刷镀头以同样的速度在模具表面移动，使模具表面形成均匀的刷镀层；所述现场热处理操作过程如下将刷镀头替换为电吹风，自动小车在导轨上前后移动，带动电吹风以同样的速度在模具表面移动，使模具表面镀层温度升高；所述的电解除油操作参数为电源采用直流反接，模具为电源的负极，电压为11～13v，自动小车的移动速度为7～8m/min；电解除油配方为氢氧化钠25g/L，碳酸钠25g/L，磷酸钠72.5g/L，氯化钠2.5g/L；所述电解除锈操作参数为电源采用直流反接，模具为电源的负极，电压为9～11v，自动小车的移动速度为9～10m/min；除锈配方为氯化钠135g/L，盐酸14ml/L；所述的除炭黑操作参数为电源采用直流反接，模具为电源的负极，电压为9～11v，自动小车的移动速度为7～9m/min；除炭黑时的配方为柠檬酸80g/L，柠檬酸钠130g/L，氯化镍3g/L；所述的预镀操作参数为电源采用直流正接，模具为电源的正极，电压为12v，自动小车的移动速度为4～6m/min；预镀配方为盐酸17ml/L，冰乙酸69mm/L，氯化镍15g/L，硫酸镍370g/L；所述的复合电刷镀镍磷二硼化钛操作参数为电源采用脉冲正接，电压为12v，自动小车的移动速度为6～8m/min；其配方为硫酸镍320g/L，次磷酸钠10.4g/L，乙二胺四乙酸二钠12.1g/L，柠檬酸38.5g/L，乳酸74.2mm/L，氯化镍6g/L，氟化氢铵5g/L，钠米级二硼化钛9g/L；所述的现场热处理操作参数为电吹风头的端部距离模具表面5～10mm，电吹风的风温为600～800℃，自动小车的运行速度为0.5m/min，带动电吹风以同样的速度在模具上来回行走共20～25次。
全文摘要
本发明公开了一种大型成形模具电刷镀强化装置，该装置电源的一个电极通过电极线一连接到模具上，另一个电极通过电极线二连接到连杆二上，依次通过连杆一和连接夹头与刷镀头相连，连杆二通过可锁紧转动付一与连杆一连接，连杆一通过可锁紧转动付二与连接夹头相连，位于液体回收盆中的耐蚀抽液泵通过胶管与刷镀头相连，自动小车位于自动小车导轨架上，旋钮设置于自动小车上。本发明还公开了利用上述装置进行电刷镀强化方法，包括模具电解除油、电解除锈、除炭黑、预镀、复合电刷镀镍磷二硼化钛和现场热处理；本发明强化层硬度高，耐磨性好，模具在加工时镀层不脱落；强化方法在生产现场实现，不需要复杂设备；实现自动刷镀，镀层均匀，易于控制。
文档编号C25D5/06GK1986899SQ20061012385
公开日2007年6月27日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者阮锋, 罗建东 申请人:华南理工大学