【摘要】采用電鍍工藝修復(fù)儀表的腐蝕破損，介紹了修復(fù)原理，探討了修復(fù)流程中的主要工藝要點(diǎn)與工藝難點(diǎn)，并評(píng)價(jià)了鍍后表面的質(zhì)量及性能。研究結(jié)果表明：電鍍后的表面較為平整、顯微組織勻致，耐腐蝕性較未處理前明顯增強(qiáng)。

【關(guān)鍵詞】?jī)x表腐蝕；電鍍；修復(fù)

1、引言

儀表的應(yīng)用空間廣闊，涉及工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天、醫(yī)藥衛(wèi)生、武器裝備等眾多領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)中扮演著指導(dǎo)者和把關(guān)者的角色，承載著極其重要的功能。然而，由于種類繁多，加之應(yīng)用場(chǎng)所的外在環(huán)境千差萬(wàn)別，儀表在使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的腐蝕破損或損壞失效在所難免。針對(duì)此情況，開(kāi)展修復(fù)工作極具現(xiàn)實(shí)意義?？梢哉f(shuō)，在滿足經(jīng)濟(jì)性、適度延長(zhǎng)服役周期的前提下，進(jìn)行修復(fù)處理是首選措施。

基于電化學(xué)沉積原理的電鍍技術(shù)兼具諸多工藝優(yōu)勢(shì)，經(jīng)工程實(shí)踐證實(shí)是一種高效可靠的修復(fù)技術(shù)。近些年，電鍍工藝在修復(fù)腐蝕破損零部件方面的應(yīng)用日漸拓寬。本文采用該技術(shù)修復(fù)儀表的腐蝕，探討修復(fù)流程中的主要工藝要點(diǎn)和難點(diǎn)，并對(duì)修復(fù)后表面的質(zhì)量和性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2、修復(fù)原理

與儀表表面涂漆的修復(fù)原理不同，電鍍修復(fù)的工藝原理是基于鍍液中特定的金屬離子在外加電場(chǎng)作用下得電子而還原，并鍍覆于陰極表面[1]。即是說(shuō)，在經(jīng)嚴(yán)格預(yù)處理后的儀表表面鍍覆一金屬薄層。由于該工藝是以原子量級(jí)的方式實(shí)現(xiàn)材料成型，因而鍍層與基底(儀表表面)結(jié)合緊密，不會(huì)出現(xiàn)一定周期后鍍層脫落或翹曲的情況。

3、修復(fù)流程

3.1鍍液配方

修復(fù)工藝采用典型的氨基磺酸鹽型鍍鎳液，配方為：氨基磺酸鎳440ml/L，氯化鎳9g/L，氯化鈉20g/L，硼酸12g/L，pH值約4.0。在此說(shuō)明：所用試劑均為分析純，用蒸餾水按規(guī)范要求配置。

3.2電鍍工藝條件

對(duì)電鍍而言，陰極電流密度、攪拌方法及強(qiáng)度、鍍液溫度、添加劑及其濃度等均為主要的工藝條件。為制備出質(zhì)量?jī)?yōu)異、性能良好的鍍層，優(yōu)選電鍍工藝條件是關(guān)鍵前提。具體而言：

(1)陰極電流密度。電流密度小，電鍍速率低，沉積缺陷不易形成，因而有利于獲得形貌質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)致密的鍍層；增大電流可提高生產(chǎn)效率，但可能出現(xiàn)一定程度的電鍍過(guò)程液相傳質(zhì)受限，致使氫氣的產(chǎn)生量增多，加之氫氣泡難以及時(shí)徹底逸離，故易形成針孔、積瘤等缺陷，惡化鍍層形貌與結(jié)構(gòu)。正因如此，電鍍工藝中通常采用低陰極電流密度[2]。

(2)攪拌方法及強(qiáng)度。為加速反應(yīng)金屬離子向陰極表面的輸運(yùn)，電鍍過(guò)程中必須施加攪拌措施。常用的攪拌方法有機(jī)械攪拌法、壓縮空氣攪拌法、磁力驅(qū)動(dòng)對(duì)流攪拌法、超聲攪拌法等。每種方法均有其最優(yōu)適用空間，在工藝許可的情況下，施加復(fù)合攪拌方法的效果更優(yōu)。至于攪拌強(qiáng)度，并非越高越好，通常會(huì)有一最優(yōu)值，這需結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)選得到。

(3)鍍液溫度。溫度主要影響鍍液電導(dǎo)率和離子遷移速率，此外對(duì)陰極過(guò)電位及氫氣的析出電位也有一定影響。有關(guān)鍍液溫度對(duì)電鍍工藝影響的研究文獻(xiàn)較多，綜合研究結(jié)果得出，鍍液40-50℃條件下制備的鍍層形貌和結(jié)構(gòu)較為理想[3， 4]。

(4)添加劑及其濃度。電鍍過(guò)程中，添加劑能促進(jìn)氣泡脫附、細(xì)化晶粒、改善鍍層結(jié)構(gòu)[5]。正因具有此特殊功能，添加劑在各式各樣電鍍工藝中的應(yīng)用極其普遍。但需指出的一點(diǎn)是：添加劑功能的發(fā)揮受其使用劑量的制約，超過(guò)適量后往往難獲得理想效果。

3.3修復(fù)過(guò)程

(1)儀表表面預(yù)處理。預(yù)處理流程為：粗磨→精磨→除油污→稀鹽酸溶液中活化除氧化物→稀氫氧化鈉溶液中浸洗中和酸→蒸餾水沖洗→干燥。

(2)電鍍。采用上述的鍍液配方，工藝條件為：陰極電流密度4A/dm2、鍍液溫度40℃，加入劑量為0.05g/L的表面活性劑，電鍍過(guò)程中持續(xù)施加磁力-空氣復(fù)合攪拌。

(3)鍍后處理。調(diào)節(jié)電鍍時(shí)間，控制鍍層厚度約60μm。對(duì)鍍層進(jìn)行清洗、干燥處理后，進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)與性能測(cè)試。

4、修復(fù)后表面的質(zhì)量評(píng)價(jià)與性能測(cè)試

基于表面形貌儀分別觀察電鍍處理前后的儀表局部區(qū)域表面形貌，結(jié)果如圖1所示。對(duì)比圖1(a)和圖1(b)可以看出，未鍍前的表面凹凸不平，高低起伏嚴(yán)重，近似呈現(xiàn)山丘狀結(jié)構(gòu)。這是由于表面不均勻和不同程度腐蝕所致。而施加電鍍處理后，由于坑洼狀結(jié)構(gòu)一定程度被填平，所以表面狀況顯著改善，平整性大幅改觀，這可在很大程度上減少腐蝕介質(zhì)與表面的接觸面積，減輕滲透腐蝕和間隙腐蝕作用，保護(hù)表面化學(xué)性能的穩(wěn)定。

進(jìn)一步用掃描電子顯微鏡測(cè)試經(jīng)電鍍處理后儀表表面的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，表面結(jié)構(gòu)致密、顯微組織勻稱，并且晶界呈現(xiàn)不明顯態(tài)勢(shì)，見(jiàn)圖2。正是由于處理后的儀表表面狀況及微觀結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出的諸多良好特征，明顯增強(qiáng)了表面的耐腐蝕性。如圖3所示的鍍后儀表表面在體積分?jǐn)?shù)10% HCl溶液中的腐蝕率(腐蝕質(zhì)量損失率)與腐蝕時(shí)間的關(guān)系恰印證了這一結(jié)論。用浸泡腐蝕法測(cè)定出的腐蝕率-腐蝕時(shí)間關(guān)系曲線顯示，隨著腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)，腐蝕率均呈升高趨勢(shì)。但不同之處在于，電鍍處理后表面的腐蝕率增幅相對(duì)較為平穩(wěn)，而非大幅遞增。

5、結(jié)語(yǔ)

為增強(qiáng)儀表表面的耐腐蝕性，基于電鍍工藝開(kāi)展了修復(fù)處理。對(duì)鍍后表面的質(zhì)量和性能進(jìn)行評(píng)價(jià)得出，表面狀況良好，微觀結(jié)構(gòu)致密，耐腐蝕性明顯提高。

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