0 马世宁 徐滨士 董世运
镀电压应低些 ，然后可逐渐提高 。
第三讲
三 、电刷镀技术工艺参数的选择及其控制
影响刷镀层质量的因素较多 ，除了基体材料 、镀液种类 、操 作者技术水平之外 ，主要是刷镀工艺参数 。刷镀工艺参数主要 包括刷镀电压 ( 或电流) 、刷镀温度 、镀笔与工件间相对运动速 度 、镀层厚度控制等 。下面针对这些主要工艺参数对镀层的影 响及其选择和控制的一般原则进行介绍 。 11 刷镀电压
针对常用的恒压式刷镀电源 ，电压是在刷镀时选定的 ，电压 大小直接决定电流大小 ，而电流对镀层沉积起决定因素 。一般 而言 ，电压升高导致电流增大 。因此 ，刷镀电压的高低 ，直接影 响着镀液的沉积速度和镀层质量 。刷镀时 ，为了保证得到高质 量的镀层和提高生产效率 ，刷镀电压的选择应根据镀液种类 、工 件材料 、镀覆面积大小等条件进行 ，并根据实际情况进行调整 。 每种镀液均具有其适宜的刷镀电压范围 ，表 9 列出了一些常用 刷镀液的电压范围 。
对同一种镀液在相同的工艺条件下 ，整个镀积过程中的工 作电压有时也要视情况不断调节 。例如 ，用特殊镍打底层 ，开始 先用 18V 高压冲击镀 ，以提高电流密度 ，促使多生核 ，细化镀层 晶粒 ,5～10s 后 ，降到正常工作电压 12V 。又如 ，用快速镍镀工 作层时 ，开始选用最佳工作电压 14V ，待随着工件与镀液温度上 升和镀层接近最终尺寸时 , 应把电压降到 12V ，以获得晶粒细 密 、表面光亮的镀层 。
实际刷镀时 ，在镀液适用电压范围内尽可能提高电流值是 提高镀层沉积速度的关键之一 ，为此可控制阳极与工件的接触 面积 、镀笔压力 、整个回路电阻等 。阳极与工件的接触面积一般 控制在被镀面积的 1/ 2 到 1/ 3 之间 ; 刷镀时应当对镀笔施加适 当的压力 ；整个回路的电阻应当尽可能降低 ( 但不是短路) 。同 时 ，应及时清洗或更换阳极包套 。单纯升高电压 ，虽然可以使电 流密度增大 ，加快镀层沉积速度 ，但容易导致镀层表面粗糙和组 织疏松 。
21 镀笔与工件的相对运动速度
刷镀时 ，镀笔与工件之间必须作相对的运动 ，这是刷镀技术 的一大特点 。相对运动有以下作用 :
(1) 允许使用大电流密度而不“烧焦”工件表面 ，提高沉积速 度和生产效率 ;
(2) 对溶液起搅拌作用 ，使溶液的浓度 、电流密度在被镀表 面上不断变化 ，克服浓差极化现象 ，使更多的金属离子有机会还 原沉积 ;
(3) 相对运动能机械地驱除工件表面上的气泡和其它杂质 , 有利于减少氢脆 ，提高镀层质量 ;
(4) 造成晶粒断续成长的结晶过程 ，形成高密度位错 ，有利
于细化晶粒 、强化镀层 。
相对运动速度的选择和控制应当依据镀液种类 、工件和镀 液温度等条件在刷镀过程中具体确定和调整 。各种镀液均有其 适宜的相对运动速度 ，见表 9 。
相对运动速度太慢时 ，镀笔与工件接触部位发热量大 ，镀层 易发黑 ，局部还原时间长 ，镀层生长太快 ，组织易粗糙 ，若镀液供 送不充分 ，还会造成局部离子贫乏 ，组织疏松 。相对运动速度太 快时 ，会降低电流效率和沉积速度 ，形成的镀层虽然致密 ，但应 力太大 ，易脱落 。
表 9 常用刷镀液的主要工艺参数
当电 压 偏 高 时 , 刷 镀电 流 相 应 提 高 , 发 热 量也 增 大 , 从 而 使 镀 液
温度 升 高 , 镀 层 表 面 很
容 易 干 燥 。这 种 情 况 下 ，不仅镀液浪费大 ，阳 极烧 损 严 重 , 而 且 容 易 使镀 层 粗 糙 发 黑 , 甚 至 过热脱落 。当电压偏低 时 ，不仅沉积速度太慢 , 而且同样会使镀层质量
下降 。
例如 , 当 工 件 被 镀 面积 小 时 , 工 作 电 压 宜 低一些 ，被镀面积大时 , 工作电压宜高一些 。镀 笔与工件相对运动速度
较慢时 ，电压应低一些 ,
反之 , 电 压 应 高 一 些 刚开 始 刷 镀 时 , 若 镀 液
与工 件 温 度 较 低 , 则 起
ν}
讲 座
设备管理与维修 2003 №4
名 称 工作电压 V
相对运动速度 m/ min 特殊镍 10～18 6～10 快速镍
8～14 6～12 低应力镍 6～14 10～16 半光亮镍 4～10 10～14
镍钨合金 10～15 4～12 镍钨合金 D 10～15 4～12 碱铜 8～14 6～12 高速碱铜 8～14 6～12 高速酸铜
6～16 10～15 镉 ( 低氢脆)
10～16 4～10 钴
8～10 10～14 碱锌 6～16 4～10 碱锡 4～10 10～15 铅 4～8 6～10 中性铬
8～15 1～2 金 4～16 6～18 银
3～12 6～16 。
铂
usb暖手鼠标垫水情监测4～12 1～3 铟
6～15 4～8 巴氏合金
10～12
6～14
测量温度表
电刷镀修复技术 ( 三)
在起镀时 ，相对运动速度宜采用下限 ，随着工件和镀液温度 升高 ，运动速度应相应加快 。在提高电压和电流密度时 ，相对运 动速度也要适当提高 ，反之应降低 。
31 刷镀温度 刷镀温度包含工件表面温度 、镀液温度和镀笔阳极温度 。在 刷镀过程中 ，工件 、镀液和镀笔阳极三者的温度往往存在差异 。
刷镀过程中 ，工件的温度最好控制在15～35 ℃范围内 ，最低 不应低于 10 ℃，最高不要高于 50 ℃。在起镀时 ，若工件温度太 低或太高 ，应当采取措施对其进行预热或降温 。对难以预热的 工件 ，只能采取较低刷镀电压和较小相对运动速度起镀 。
合适的镀液温度是镀液物化性能保持相对稳定 、镀液沉积 效果处于最佳状态 、镀层组织和性能得以保证的必要条件 。镀 液使用温度控制在 25～50 ℃范围内最为理想 。镀液温度低 ，则 其导电能力差 ，
导致沉积速度降低 ，并易引起镀层开裂 、起皮及 脱落现象 。在刷镀时 , 若镀液温度低于 10 ℃, 应当首先对其预 热到 25 ℃以上再使用 。镀液温度过高 ，如高于 80 ℃，易引起镀 层成分变化 ，导致镀层质量降低 。
在刷镀过程中 ，镀笔阳极会因电极反应及电流热效应而温 度升高 。针对常用的石墨阳极 ，若长时间在较高温度下使用 ，则 表面易于烧蚀 ，产生泥状石墨 。泥状石墨吸附在阳极和包套之 间 ，导致回路电阻增大 ，镀层沉积速度大大降低 ; 泥状石墨进入 镀液 ，污染镀液 ，因此 ，难以保证镀层质量 。为防止镀笔阳极温 度过高 ，在刷镀时 ，可以同时准备几支镀笔轮换使用 ，并定时把 镀笔放入低温镀液中浸泡 ，使其降温 。
41 镀层厚度
每种刷镀层均存在其安全厚度 ( 见表 6) 。刷镀时 , 镀层厚
度根据镀液种类 、镀层结构设计等具体需要而定 。
刷镀厚度的控制也是刷镀施工成功与否的一个重要方面 。 针对目前我国工业中通常采用带有安培 —小时计的刷镀电源 、
镀笔蘸取镀液断续刷镀方式的实际情况 ，可以通过控制刷镀消
耗的电量来较精确地控制镀层厚度 。 依据法拉第定律和电刷
镀原理 ，刷镀层厚度 δ(μm ) 可以表 示为 :
11 定性检验
(1) 外观检验 外观检验就是用肉眼或显微镜观察镀层表面
状况 。镀层表
面应均匀致密 ，无裂纹 、针孔 、麻点 、起泡 、脱落 、烧焦 ，无海绵状 沉积层 、无结瘤 、无局部组织粗大等现象 ，镀层泽应均匀一致 。 镀层上如有上述不良现象 ，应作为进行结合强度检验的重点部 位 。在施工现场 ，可以用肉眼直接观察对镀层表面质量进行定 性评价 。
房地产管理系统目标(2) 结合强度检验 结合强度检验的目的就是评价镀层与基
体间的结合力 强
弱 。在施工现场 ，可以采用如下几种方法进行定性评价 : ①弯曲法 。对薄片状刷镀试样进行弯曲 ，然后用肉眼或放 大镜观察弯曲变形区域 ，镀层应没有任何形式的起皮与剥离 ，对 出现微裂纹的镀层可用刀片撬之 ，应不发生镀层的崩落 。
②锉削法 。镀层不应剥落 。
③划痕法 。在划痕直线交叉处镀层不应有起皮 、剥离现象 。 ④锤击法 。镀层被锤击的印痕四周应无隆起 、起皮 、剥离现象 。 ⑤压磨法 。在压磨部位镀层不应发生局部隆起和剥落现象 。 ⑥凿削法 。被凿处镀层不应产生剥离现象 。 另外 ，还可以采用偏车法 、偏磨法等 。在实验室中 ，还可以 采用高温冲击法 、拉伸法等 。
(3) 孔隙率检验 孔隙率检验的目的是评价镀层表面的针孔或孔洞的多少 。
可以采用如下几种方法进行 :
①涂膏法 。观察记录净层上的有斑点数 ，孔隙率的计算
如下 :
孔隙率 = n/ S ，个/ cm 2
式中 n ———孔隙斑点数 (即有斑点个数) S ———受检镀层面积 ,cm 2
应以三次试验的算术平均值作为检验结果 。
②贴滤纸法 。可在白天或灯光下直接观察相应镀层孔隙的 有斑点 。将一块刻有平方厘米方格的有机玻璃 ，放在印有孔 隙痕迹的检验滤纸上 ，分别计算在每一平方厘米方格内的各种
颜斑点数目 ，再将所得数相加 ，根据检验滤纸与镀层表面接触 的面积确定每平方厘米内的孔隙数目 ，即为该镀层的孔隙率 。
③浸渍法 。根据试样受检面积和有斑点数目 ，确定每平 方厘米内的平均孔隙数目 ，就是该镀层的孔隙 。
以上几种方法一般需要借助光学显微镜 ，可以在实验室内 完成 ，也可以在施工现场进行 。
21 定量检验 定量检验应严格按照检验仪器的使用说明书
认真操作 ，从
仪器校准 、标定 ，到观察 、整理记录和最终计算都一丝不苟 ，方能
得到符合试样实际情况的检验结果 。
(1) 厚度检验 电刷镀镀层厚度检验方法包括金相法 、测厚仪法和卡层法 等 。
金相法是将浸蚀过的试样放在具有测微目镜的金相显微镜 上 ，测量断面上的镀层厚度 。在同一测量位置 ，一般以至少三次读 数的平均值作为测得值 ，如需测定平均厚度 ，则应在镶嵌试样的全
K η Q δ= (2)
10 - 2
S ρ
式中 K ———电化当量 ,g / (A ·h ) η———刷镀时阴极的电流效率 , % Q ———通电电量 ,A ·h S ———刷镀面积 ,d m 2 ρ———沉积金属的
密度 ,g / cm 3
- 2
ρ
令 C = 10 ，则由式 (2) 可以得到刷镀所需电量 Q 为 :
K采光天窗
η Q = C δS
(3) 式中 , C 为 镀 液 的 耗 电 系 数〔A ·h / ( d m 2 ·μm) 〕, 其 物 理 意 义 是
1d m 2 面积上刷镀 1μm 厚度的镀层所消耗的电量 ，常用镀液的耗 电系数可以从有关书籍和手册中镀液性能表查得 。这样 ，在刷 镀前 ，根据式 (3) 可以计算出刷镀所需消耗的电量 (A ·h ) 。刷镀
时 ，当所消耗电量达到该计算电量时停止刷镀 ，这样 ，即可以控 制所刷镀镀层的厚度 。
四 、电刷镀镀层质量检验
ν
∼ 讲 座
设备管理与维修 2003 №4
部长度上测五点，取其算术平均值。这种方法较复杂，破坏刷镀层, 但是测量精度高，不适宜现场应用，一般在实验室内完成。测厚仪法是利用各种涂层测厚仪直接测量电刷镀镀层的厚
度。现在，市场上的涂层测厚仪类型很多, 其测厚原理包括超声、涡流、电磁等多种，可以根据涂层
材料和被镀工件材料以及刷镀层厚度选择合适的测厚仪。这种方法操作简单、测量快捷、结果直观、精度高，可以进行现场即时测量。
卡尺法是指利用游标卡尺、螺旋测微器等测量工具直接测量被镀件镀前和镀后的尺寸，获得刷镀层厚度。这种方法简单、快捷，可以现场应用，但精度低。
(2) 硬度检验
由于镀层较薄，其硬度值的测定只宜采用显微硬度计。目前，把用显微镜观察和测量压痕大小而决定的硬度一般都称为显微硬度。显微硬度的测定方法应用十分广泛。现在，新型显微硬度计可以自动记录和打印输出测量值，使用方法简单，测试过程快捷。但显微硬度计为精密测试仪器，因此其测试过程一般在实验室完成。
现在，市场上已经出现可以进行施工现场快速测定涂层表面硬度的便携式硬度测定仪。(3) 耐磨性检验镀层的耐磨性是指镀层在与其相互接触的物体有相对运动
的条件下抵抗被磨损的能力。
镀层的耐磨性除了与镀层的硬度联系紧密以外，还与工作条件下的介质润滑、温度、摩擦副的匹配等多方面的因素有关, 因此对镀层耐磨性的评价应该针对具体的情况来进行。
镀层耐磨性评价通常在磨损试验机上进行，按一定条件进行试验后，测量试样的磨损量，得出相对耐磨性的数据。磨损量测量常用重量法和体积法。
另外，还可对镀层进行滑动摩擦磨损、滚动摩擦磨损、固定磨料磨损、高温摩擦磨损、疲劳磨损、微动磨损等试验评价其摩擦学性能，综合评定镀层在不同工况下的耐磨性能。但是，耐磨性检验一般需要在实验室内完成。目前，针对耐磨性的评价，尚无适用于现场应用的快速评定方法。
第四讲电刷镀技术在设备维修中的应用
一些气体压缩机的缸套，往往是用铸铁铸钢材料制造的，耐一、应用范围
电刷镀技术因其工艺和镀层性能等方面的优点，而在设备维修中具有广阔应用市场。电刷镀技术已在我国的交通、航空、航海、邮电通讯、石油、化工、电力、电器、印染、建筑、冶金、机械、模具、矿业、造纸、文物修缮及装饰等部门和行业获得了广泛应用，取得了良好经济效益和社会效益，并且在军事装备维修保障中发挥了重大作用，取得了良好军事效益。依据电刷镀技术的特点及应用实践，总结电刷镀技术的应用主要有以下几方面:
11 恢复磨损零件的尺寸精度与几何形状精度采用电刷镀
技术可以修复由于磨损而造成的零件尺寸减小
或加大(对型腔而言) 和几何形状精度超差。实践表明，电刷镀修复的零部件的使用性能和寿命甚至超过新品零件。
21 填补零件表面的擦伤、沟槽、凹坑等局部缺陷零件表面的
损坏现象。尤其在机床导轨、压缩机的缸体和活塞、液压设备的油缸和柱塞、净面辊等零部件上最为常见，用刷镀或刷镀加其它工艺修补沟槽、压坑是一种既快捷又经济的修复方法。
31 补救加工超差产品
新品零件由于加工造成尺寸过小而超差，在机械零件制造加工中经常出现。采用电刷镀技术可以很方便地补救尺寸超差，节约制造成本。山西电力修造厂一根重600kg 的吸风机主轴，长4. 5m ，曾由于加工超差，急需补救。因轴太长，无法电镀, 又由于径向跳动不能大于0. 25mm ，采用焊修和喷涂，不仅费工费时，修复费用高，而且难以保证其技术要求。装甲兵工程学院应用刷镀技术，两个人用了4 个工作日对其进行了修复，不仅保证了修理质量和技术要求，而且节约了修理费用。
41 强化和保护新品零件表面用刷镀技术不但可以修复磨
损零件的尺寸，而且可以起到
强化和保护新品零件表面的作用。磨性不高。把缸套的内壁上刷镀镍镀层可提高缸套的耐磨性, 使其表面得到强化。
在机制行业中，热锻模具、冶压模具、注塑模具的用量大、制造周期长、成本高，因此模具的修复和延寿有重要意义。利用刷镀技术可修复模具型腔。有些新模具为了延寿，可在模具型腔表面刷镀0. 01～0. 02mm 的非晶态镀层，可使寿命延长20 %～100 % 。
51 提高零件表面的导电性、导磁性
根据需要，在零件表面刷镀银、铁等镀层可以改善其表面的导电或导磁性能。
61 改善零件表面的冶金特性采用电刷镀技术可以改善零
件表面的钎焊性、防渗碳、防氮
化等冶金特性。例如，在用刷镀修复机床铸铁导轨深度划伤的沟槽时，往往需要钎焊锡铋合金。如果在导轨划伤处直接钎焊锡铋合金，由于锡铋合金对铸铁的润湿性不好，钎料很难流满沟槽各处。而当在铸铁导轨划伤处先刷镀一层镍和一层铜之后, 再钎焊锡铋合金，钎料很容易流满沟槽各处，使钎焊变得容易且有较高的结合强度。这种用刷镀层把钎焊层夹在中间的工艺称为“夹钎镀”。再如，在碳钢表面共渗Ni - C r - M o - C u 等合金元素时，由于碳钢表面的渗碳而制约了合金渗层性能的提高，采
用在碳钢表面刷镀0. 01～0. 02mm 镍镀层后再共渗合金元素，使合金渗层的性能可以大大改善。
71 提高零件表面自润滑减摩性能当需要零件表面具有良
好的减摩性时，可选用铟、锡、铟锡
合金、巴氏合金等镀层。试验证明，在滑动摩擦表面或齿轮啮合表面上刷镀0. 6～0. 8μm 的铟镀层时，不仅可以降低摩擦副的摩擦因数，而且可以有效地防止高负荷时产生的粘着磨损，具有良好的减摩性能。
ου讲座设备管理与维修2003 №4
按运行体制使用平衡记分卡的
资产资源和维修管理
0 (挪威) 汉斯·彼特爱林森乌迪·库玛等
摘要提出按运行体制使用平衡记分卡的管理模式，是挪威油气工业在研究“运行与维修体制的开发与推广”课题基础上完成的。
二、工作范围
课题仅考虑生产部门的运行和维护，不包括钻井、油井的运行和管理、维护。课题也不包括整个公司的商业运作。而且，只
是从计算机信息管理系统中把可以利用的信息开发为指标。更
不包括专门调查的信息及其分析。
三、途径
在本课题讨论中，认识到十分需要导入卡普兰和诺顿 5 提出的平衡计分卡。传统的平衡卡概念把资金预算、客户、内部流程及学习和培养提高应用于执行层，认为这些指标不适合生产单元运行过程的管
理。潜在的客户在运行环境中是不明显的。因此，潜在的组织工作仅被选择为关系客户的线索、增长点和基
础结构。进一步，健康、安全与环境( HSE) 作为运行环境关注的要点，也被引入考虑的要素中。而潜在的内部流程与资金则分别被运行与费用项目所取代。
从国际原子能机构 6 开发的安全运行体制可以看出，开发运行绩效追踪运行体制也是一个学习过程。主要思想表现在模型基础上对每一记分卡的求解过程，见图1 所示。每一记分卡就是用公式对战略
目标定性和定量的
描述。战略目标是
用一、两个关键运
行指标来控制的。
达到所设定战略目
标的成功关键因素
是由追踪完成成功
关键因素的指标所
当前，在油气工业中的计算机管理系统显示了使用多指标
度量的可能性，但是使用这些指标成功与否在很大程度上取决
于指标本身的精确性和相关的目标。除了协助了解事故原因和
实际效果，从而改进运行外，体制和指标还成为整个生产组织内
相互了解与交流的有力工具。本文列出了关键指标的清单，使
选择出来的维修操作指标的最好经验标准化。
一、导言和背景
近年来，许多油气工业部门的公司已经认识到维修对公司
盈利的影响很大，不容忽视。因此，对于许多挪威海上及其他工
程公司而言，有效的维修过程管理成为公司经济生存的关键。
螺旋湿喷机为了提升企业的竞争力，管理应致力于降低维修和运行成本，特
别是劳动力成本。为了有效控制维修和运行过程，需要弄清楚
以运行体制和度量指标为形式的运行信息的含意。
为了探索维修管理的战略意义，挪威斯塔凡哥大学维修与
资产管理中心展开了“运行与维修绩效指标的开展与推广”课题
研究1、2 、3 。本课题得到挪威海上公司、软件公司和挪威石
油协会的支持。课题的主要目标是设法成为有关运行绩效相互
交流和沟通的有用工具。目前在油、气工业中应用的计算机管
理系统为这种运行绩效的度量提供了极大的可能，但成功的指
标在很大程度上取决于指标和相关目标本身的精确程度。
课题的第一个步骤是针对挪威油、气田的操作员工的绩效,
在持续改善方面使指标标准化。下面将简要地描述采用的途径
和方法，以及课题的最后结果(详见4) 。决定的。图1 运行体制模型
利用复合刷镀的方法，在镍镀液中加入二硫化钼、石墨等微粉，可以减小镀层的摩擦因数，并起到自润滑的作用。
81 提高零件表面的防腐性当要求零件具有良好的防腐性
时，可根据防腐要求和零件
工作条件选择镀层。按防腐的原理，可把镀层分为阳极性镀层和阴极性镀层。针对钢铁基体材料而言，阴极性镀层一般包括金、银、镍、铬等，阳极性镀层主要包括锌、镉等。在实际应用中, 可以把阴极性镀层和阳极性镀层交替刷镀，通过刷镀多层金属防腐镀层获得更优良的耐蚀性能。
91 装饰零件表面刷镀层可以作为装饰性镀层提高零件表
面的光亮度或工艺性。如在金属制品、首饰上刷镀金、银层会使这些制品更为珍贵。在一些金属、非
金属制品上还可以进行仿古刷镀，如在秦兵马俑上刷镀仿青铜，不仅使非金属的陶瓷或陶土俑显露出金属的泽，而且刷镀上去的斑斑锈蚀使兵马俑尤如刚出土的文物，使人真假难分。
101 完成槽镀难以完成的工作，如大型零件局部修复、零部件不解体现场修复等。(待续)W03 . 04 - 31
作者通联: 董世运装甲兵工程学院再制造技术国防科技重点实验室北京市丰台区长辛店杜家坎21 号
〔编辑
100072
王其〕
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国外设备工程设备管理与维修2003 №4
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