5.3.3.1 刷镀加工的基本原理及特点
刷镀又称接触镀、选择镀、涂镀、无槽电镀、快速镀等。如图5.3-9所示，在被镀零件（阳极）表面包裹棉花或其他吸水材料，吸饱镀液，将刷镀笔放在作为阴极的零件上（中间隔有阳极罩）往复（或旋转）运动，使镀层沉积于零件表面。
1.刷镀的特点
刷镀加工具有如下特点：
1）不需要渡槽，可以对局部表面直接刷镀，可现场就地施工，不易受工件大小、形状的限制。可以在金属表面或在经过表面金属化处理的非金属上，有选择地快速电沉积金属镀层。
图5.3-9 刷镀加工原理示意图
1—镀液回收容器 2—工件 3—镀液加入管 4—包套 5—电极 6—电源 7—镀笔 8—镀液
2）镀层结合强度高，力学性能好，镀层厚度可控制性强，一般不需再加工。
3）整个工件不需要全部泡在镀液中，不需要电镀的部分也不用涂层保护，省去许多镀前工序，能完成许多槽镀不能完成或者不易完成的电镀工作。例如：在体积很大的零件上局部电镀贵金属，采用刷镀的方法可以省去配制很大体积的镀液，从而节省投资。
4）除用于车间内的设备修理外，也可外出作业，对矿山设备的维修也非常适合。可将刷镀设备及有关溶液拿到现场，待修工件不需要拆卸、搬运，可就地修理，省去了拆装的时间和费用。
5）一套设备可镀金、银、铜、铁、锡、镍、钨、铟等多种金属。
2.刷镀的应用场合
根据刷镀加工的特点，其主要应用场合如下：
1）修复机械零件或工具、量具、模具的磨损表面，恢复几何形状和尺寸，实施超差补救。可修复的机械零件很广泛，如修复滚动轴承内、外圈表面，修复滑动摩擦面（如导轨、轴及轴瓦），修复矩形花键及修复与各种油封相配合的表面等。
2）填补零件上的划伤、凹坑、斑蚀、孔洞等缺陷，制备或修复零件表面上的防护层，如机床导轨、印制电路板、活塞液压缸等的修补。
3）大型、复杂、单件小批工件表面局部镀镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防腐层和耐腐层，改善表面性能，如各类塑料模具表面涂镀镍层后，很容易使抛光表面粗糙度值Ra达到或小于0.1μm。
4）改善材料的钎焊性。
8）修补塑料、橡胶、玻璃制品用的模具。
5.3.3.2 刷镀加工设备
刷镀加工设备主要包括电源、镀笔、镀液及泵、旋转装置等。
1.电源
刷镀所用的电源与常规电镀所用的相似，但具有体积小，质量轻，易于携带等特点。输出电压为3～30V，无级可调；电流根据功率大小可在30～100A内选择；应配有极性转换开关，能迅速地改变电流方向，这样可以在同一电源上，用不同镀笔进行清洗、浸蚀、去渣、活化、电镀等作业；应配有电路保护器，出现短路时能立即切断电流，避免烧损被镀零件；应配备电压表和电流表，以便调整电镀的电压，将电流控制在所需范围内。为了控制镀层厚度，需要安装电荷[量]计量表。与槽镀不同，刷镀中电流常有变化，中途有中断时间，如镀笔离开被镀零件去蘸取镀液的时间等，其电镀时间不易精确测量与控制，不像槽镀那样可以通过电流密度与时间的计算来控制镀层厚度。
2.镀笔
镀笔由导电手柄和阳极两部分组成。简单的示意如图5.3-10所示。(www.xing528.com)
图5.3-10 刷镀镀笔
1—阳极 2—O形圈 3—绝缘螺母 4—散热器 5—绝缘手柄 6—导电杆 7—电缆插座
阳极用不溶性材料制成，一般采用高纯度石墨阳极。石墨阳极能导热、导电，容易加工，耐电化学侵蚀，不会污染镀液，价格也低。当阳极尺寸很小时，可用含铂90%（质量分数）的铂—铱合金做阳极，如电镀直径0.16cm以下的内孔时，只能用铂或镀铂的钛阳极。如果镀液不含卤素及氰化物还可用不锈钢作阳极。阳极表面要包裹一层脱脂棉、化学纤维、海绵和包套，其作用是饱和吸收储存镀液，并防止阳极与工件直接接触短路产生电弧，过滤阳极溶解下来的石墨粒子，擦掉工件上的疏松沉积层。包套用纱布或涤棉制造。
无论在镀前处理还是在电镀过程中都会产生热量，这些热量聚积在被镀零件表面，影响刷镀正常进行，所以镀笔上应装有冷却设备。小型镀笔常采用散热片进行空气冷却；中等至大型刷镀工具，可用泵迫使镀液在刷镀工具上循环，这不仅可进行冷却，而且还省去镀笔离开被镀零件去蘸取镀液的时间。
刷镀流程需经历脱脂、活化、浸蚀、预镀、电镀等工序，每道工序均有其特定的溶液，各不相同。每支镀笔只能用于一种溶液，不能混用，如果有5道工序，至少配备5支镀笔。镀笔用完后应立即洗净，卸下阳极，洗净连接处。每次刷镀后最好更换阳极罩，至少要洗净阳极外罩，晾干并分别保存，不得混用。
3.镀液及泵
用泵将新鲜镀液连续送至待镀表面，使刷镀过程连续。这可提高阴极电流密度上限，使镀液带走刷镀时产生的热量，避免镀液过热。复合刷镀时用两台泵，其一用于送液，其二用于搅拌镀液。需配备不同体积装有加热管及控温装置的储液槽。
根据用途的不同，刷镀溶液可分为三大类：镀前处理溶液、电镀溶液和特殊处理用的溶液，表5.3-15给出了几种典型的刷镀溶液。根据刷镀的特点，刷镀溶液应具备如下性能：能在宽广的电流密度与温度范围内沉积出高质量镀层，且沉积速度快；可用不溶性阳极电镀；长时间的电镀仍能产生质量好的镀层；尽可能无毒。通常刷镀溶液中金属离子含量均很高，且多采用有机金属盐及特殊的能起络合或缓冲作用的试剂，尽可能不用氰化物。
表5.3-15 典型刷镀溶液
4.旋转装置
用旋转装置可加快电镀速度，简化电镀操作。对于需要旋转电镀的工件，可采用特殊设计的旋转头（小零件）或车床（大零件）。若零件不旋转，则采用特殊的装置使阳极旋转，用变速电动机驱动阳极旋转，将阳极置于弹簧装置上，使其能以适当的压力压在待镀零件上。
5.3.3.3 刷镀加工的工艺流程
与常规有槽电镀相似，刷镀加工的一般工序包括：镀前表面处理、脱脂除锈、电净处理、活化处理、镀底层、镀尺寸层和夹心层、镀工作层和镀后防锈处理等。由于基体材料不同，刷镀加工的前处理工序也不同，在有些基体上电镀时可省去其中的若干工序。表5.3-16以不锈钢上刷镀铜为例给出了刷镀加工典型的工艺流程。
表5.3-16 不锈钢上刷镀铜的工艺流程
5.3.3.4 刷镀加工的应用实例
1.节能刷镀技术修复模具
某汽车制造厂某车型中立柱外板拉深件，模具材料为T10A钢，单面磨损大，且有崩刃现象发生。如果出现了这样的情况，成形的制件尺寸将达不到要求，且表面有拉裂的现象。为了恢复模具尺寸且对刃口表面强化，采用了刷镀技术进行修复。表5.3-17给出了刷镀加工修复该模具的工艺流程。
表5.3-17 刷镀加工修复模具工艺流程表
2.快速刷镀修复机床导轨
某龙门刨床导轨存在划伤，划痕尺寸宽度为0.1～2mm，深度为0.1～1mm，采用刷镀加工技术进行修复。表5.3-18给出了快速刷镀加工修复该机床导轨的工艺流程。
表5.3-18 快速刷镀修复机床导轨工艺流程表
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