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【摘要】采用电镀工艺修复仪表的腐蚀破损，介绍了修复原理，探讨了修复流程中的主要工艺要点与工艺难点，并评价了镀后表面的质量及性能。研究结果表明：电镀后的表面较为平整、显微组织匀致，耐腐蚀性较未处理前明显增强。
【关键词】仪表腐蚀；电镀；修复
1、引言
仪表的应用空间广阔，涉及工农业、交通运输、航空航天、医药卫生、武器装备等众多领域，在国民经济各行各业的运转中扮演着指导者和把关者的角色，承载着极其重要的功能。然而，由于种类繁多，加之应用场所的外在环境千差万别，仪表在使用过程中出现不同程度的腐蚀破损或损坏失效在所难免。针对此情况，开展修复工作极具现实意义。可以说，在满足经济性、适度延长服役周期的前提下，进行修复处理是首选措施。
基于电化学沉积原理的电镀技术兼具诸多工艺优势，经工程实践证实是一种高效可靠的修复技术。近些年，电镀工艺在修复腐蚀破损零部件方面的应用日渐拓宽。本文采用该技术修复仪表的腐蚀，探讨修复流程中的主要工艺要点和难点，并对修复后表面的质量和性能进行评价。
2、修复原理
与仪表表面涂漆的修复原理不同，电镀修复的工艺原理是基于镀液中特定的金属离子在外加电场作用下得电子而还原，并镀覆于阴极表面[1]。即是说，在经严格预处理后的仪表表面镀覆一金属薄层。由于该工艺是以原子量级的方式实现材料成型，因而镀层与基底(仪表表面)结合紧密，不会出现一定周期后镀层脱落或翘曲的情况。
3、修复流程
3.1镀液配方
修复工艺采用典型的氨基磺酸盐型镀镍液，配方为：氨基磺酸镍440ml/L，氯化镍9g/L，氯化钠20g/L，硼酸12g/L，pH值约4.0。在此说明：所用试剂均为分析纯，用蒸馏水按规范要求配置。
3.2电镀工艺条件
对电镀而言，阴极电流密度、攪拌方法及强度、镀液温度、添加剂及其浓度等均为主要的工艺条件。为制备出质量优异、性能良好的镀层，优选电镀工艺条件是关键前提。具体而言：
(1)阴极电流密度。电流密度小，电镀速率低，沉积缺陷不易形成，因而有利于获得形貌质量好、结构致密的镀层；增大电流可提高生产效率，但可能出现一定程度的电镀过程液相传质受限，致使氢气的产生量增多，加之氢气泡难以及时彻底逸离，故易形成针孔、积瘤等缺陷，恶化镀层形貌与结构。正因如此，电镀工艺中通常采用低阴极电流密度[2]。
(2)搅拌方法及强度。为加速反应金属离子向阴极表面的输运，电镀过程中必须施加搅拌措施。常用的搅拌方法有机械搅拌法、压缩空气搅拌法、磁力驱动对流搅拌法、超声搅拌法等。每种方法均有其最优适用空间，在工艺许可的情况下，施加复合搅拌方法的效果更优。至于搅拌强度，并非越高越好，通常会有一最优值，这需结合具体实验条件优选得到。
(3)镀液温度。温度主要影响镀液电导率和离子迁移速率，此外对阴极过电位及氢气的析出电位也有一定影响。有关镀液温度对电镀工艺影响的研究文献较多，综合研究结果得出，镀液40-50℃条件下制备的镀层形貌和结构较为理想[3, 4]。
(4)添加剂及其浓度。电镀过程中，添加剂能促进气泡脱附、细化晶粒、改善镀层结构[5]。正因具有此特殊功能，添加剂在各式各样电镀工艺中的应用极其普遍。但需指出的一点是：添加剂功能的发挥受其使用剂量的制约，超过适量后往往难获得理想效果。
3.3修复过程
(1)仪表表面预处理。预处理流程为：粗磨→精磨→除油污→稀盐酸溶液中活化除氧化物→稀氢氧化钠溶液中浸洗中和酸→蒸馏水冲洗→干燥。
(2)电镀。采用上述的镀液配方，工艺条件为：阴极电流密度4A/dm2、镀液温度40℃，加入剂量为0.05g/L的表面活性剂，电镀过程中持续施加磁力-空气复合搅拌。
(3)镀后处理。调节电镀时间，控制镀层厚度约60μm。对镀层进行清洗、干燥处理后，进行质量评价与性能测试。
4、修复后表面的质量评价与性能测试
基于表面形貌仪分别观察电镀处理前后的仪表局部区域表面形貌，结果如图1所示。对比图1(a)和图1(b)可以看出，未镀前的表面凹凸不平，高低起伏严重，近似呈现山丘状结构。这是由于表面不均匀和不同程度腐蚀所致。而施加电镀处理后，由于坑洼状结构一定程度被填平，所以表面状况显著改善，平整性大幅改观，这可在很大程度上减少腐蚀介质与表面的接触面积，减轻渗透腐蚀和间隙腐蚀作用，保护表面化学性能的稳定。
进一步用扫描电子显微镜测试经电镀处理后仪表表面的微观结构发现，表面结构致密、显微组织匀称，并且晶界呈现不明显态势，见图2。正是由于处理后的仪表表面状况及微观结构所呈现出的诸多良好特征，明显增强了表面的耐腐蚀性。如图3所示的镀后仪表表面在体积分数10% HCl溶液中的腐蚀率(腐蚀质量损失率)与腐蚀时间的关系恰印证了这一结论。用浸泡腐蚀法测定出的腐蚀率-腐蚀时间关系曲线显示，随着腐蚀时间延长，腐蚀率均呈升高趋势。但不同之处在于，电镀处理后表面的腐蚀率增幅相对较为平稳，而非大幅递增。
5、结语
为增强仪表表面的耐腐蚀性，基于电镀工艺开展了修复处理。对镀后表面的质量和性能进行评价得出，表面状况良好，微观结构致密，耐腐蚀性明显提高。
参考文献
[1]程秀云,张振华.电镀技术[J]. 北京: 化学工业出版社, 2007.
[2]刘忆,杨森,殷锦捷.低温镀铁时电流密度对镀层性能的影响[J]. 电镀与涂饰,2008(2): 15-16.
[3]张景双,杨哲龙.电镀锌铬合金工艺探讨[J].上海电镀, 1992(4): 12-14.
[4]杨玉国,刘为霞,许韵华.高频脉冲电镀Ni-SiC纳米复合镀层影响因素的研究[J].电镀与涂饰,2006(7): 4-7.
[5]舒余德,张昭.电镀添加剂作用机理的发展概况[J].电镀与环保,1999(6): 5-10.
【关键词】仪表腐蚀；电镀；修复
1、引言
仪表的应用空间广阔，涉及工农业、交通运输、航空航天、医药卫生、武器装备等众多领域，在国民经济各行各业的运转中扮演着指导者和把关者的角色，承载着极其重要的功能。然而，由于种类繁多，加之应用场所的外在环境千差万别，仪表在使用过程中出现不同程度的腐蚀破损或损坏失效在所难免。针对此情况，开展修复工作极具现实意义。可以说，在满足经济性、适度延长服役周期的前提下，进行修复处理是首选措施。
基于电化学沉积原理的电镀技术兼具诸多工艺优势，经工程实践证实是一种高效可靠的修复技术。近些年，电镀工艺在修复腐蚀破损零部件方面的应用日渐拓宽。本文采用该技术修复仪表的腐蚀，探讨修复流程中的主要工艺要点和难点，并对修复后表面的质量和性能进行评价。
2、修复原理
与仪表表面涂漆的修复原理不同，电镀修复的工艺原理是基于镀液中特定的金属离子在外加电场作用下得电子而还原，并镀覆于阴极表面[1]。即是说，在经严格预处理后的仪表表面镀覆一金属薄层。由于该工艺是以原子量级的方式实现材料成型，因而镀层与基底(仪表表面)结合紧密，不会出现一定周期后镀层脱落或翘曲的情况。
3、修复流程
3.1镀液配方
修复工艺采用典型的氨基磺酸盐型镀镍液，配方为：氨基磺酸镍440ml/L，氯化镍9g/L，氯化钠20g/L，硼酸12g/L，pH值约4.0。在此说明：所用试剂均为分析纯，用蒸馏水按规范要求配置。
3.2电镀工艺条件
对电镀而言，阴极电流密度、攪拌方法及强度、镀液温度、添加剂及其浓度等均为主要的工艺条件。为制备出质量优异、性能良好的镀层，优选电镀工艺条件是关键前提。具体而言：
(1)阴极电流密度。电流密度小，电镀速率低，沉积缺陷不易形成，因而有利于获得形貌质量好、结构致密的镀层；增大电流可提高生产效率，但可能出现一定程度的电镀过程液相传质受限，致使氢气的产生量增多，加之氢气泡难以及时彻底逸离，故易形成针孔、积瘤等缺陷，恶化镀层形貌与结构。正因如此，电镀工艺中通常采用低阴极电流密度[2]。
(2)搅拌方法及强度。为加速反应金属离子向阴极表面的输运，电镀过程中必须施加搅拌措施。常用的搅拌方法有机械搅拌法、压缩空气搅拌法、磁力驱动对流搅拌法、超声搅拌法等。每种方法均有其最优适用空间，在工艺许可的情况下，施加复合搅拌方法的效果更优。至于搅拌强度，并非越高越好，通常会有一最优值，这需结合具体实验条件优选得到。
(3)镀液温度。温度主要影响镀液电导率和离子迁移速率，此外对阴极过电位及氢气的析出电位也有一定影响。有关镀液温度对电镀工艺影响的研究文献较多，综合研究结果得出，镀液40-50℃条件下制备的镀层形貌和结构较为理想[3, 4]。
(4)添加剂及其浓度。电镀过程中，添加剂能促进气泡脱附、细化晶粒、改善镀层结构[5]。正因具有此特殊功能，添加剂在各式各样电镀工艺中的应用极其普遍。但需指出的一点是：添加剂功能的发挥受其使用剂量的制约，超过适量后往往难获得理想效果。
3.3修复过程
(1)仪表表面预处理。预处理流程为：粗磨→精磨→除油污→稀盐酸溶液中活化除氧化物→稀氢氧化钠溶液中浸洗中和酸→蒸馏水冲洗→干燥。
(2)电镀。采用上述的镀液配方，工艺条件为：阴极电流密度4A/dm2、镀液温度40℃，加入剂量为0.05g/L的表面活性剂，电镀过程中持续施加磁力-空气复合搅拌。
(3)镀后处理。调节电镀时间，控制镀层厚度约60μm。对镀层进行清洗、干燥处理后，进行质量评价与性能测试。
4、修复后表面的质量评价与性能测试
基于表面形貌仪分别观察电镀处理前后的仪表局部区域表面形貌，结果如图1所示。对比图1(a)和图1(b)可以看出，未镀前的表面凹凸不平，高低起伏严重，近似呈现山丘状结构。这是由于表面不均匀和不同程度腐蚀所致。而施加电镀处理后，由于坑洼状结构一定程度被填平，所以表面状况显著改善，平整性大幅改观，这可在很大程度上减少腐蚀介质与表面的接触面积，减轻渗透腐蚀和间隙腐蚀作用，保护表面化学性能的稳定。
进一步用扫描电子显微镜测试经电镀处理后仪表表面的微观结构发现，表面结构致密、显微组织匀称，并且晶界呈现不明显态势，见图2。正是由于处理后的仪表表面状况及微观结构所呈现出的诸多良好特征，明显增强了表面的耐腐蚀性。如图3所示的镀后仪表表面在体积分数10% HCl溶液中的腐蚀率(腐蚀质量损失率)与腐蚀时间的关系恰印证了这一结论。用浸泡腐蚀法测定出的腐蚀率-腐蚀时间关系曲线显示，随着腐蚀时间延长，腐蚀率均呈升高趋势。但不同之处在于，电镀处理后表面的腐蚀率增幅相对较为平稳，而非大幅递增。
5、结语
为增强仪表表面的耐腐蚀性，基于电镀工艺开展了修复处理。对镀后表面的质量和性能进行评价得出，表面状况良好，微观结构致密，耐腐蚀性明显提高。
参考文献
[1]程秀云,张振华.电镀技术[J]. 北京: 化学工业出版社, 2007.
[2]刘忆,杨森,殷锦捷.低温镀铁时电流密度对镀层性能的影响[J]. 电镀与涂饰,2008(2): 15-16.
[3]张景双,杨哲龙.电镀锌铬合金工艺探讨[J].上海电镀, 1992(4): 12-14.
[4]杨玉国,刘为霞,许韵华.高频脉冲电镀Ni-SiC纳米复合镀层影响因素的研究[J].电镀与涂饰,2006(7): 4-7.
[5]舒余德,张昭.电镀添加剂作用机理的发展概况[J].电镀与环保,1999(6): 5-10.