專(zhuān)利名稱(chēng)：用于微特電機(jī)換向器的電刷鍍鈀工藝及材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用電刷鍍方法在微特電機(jī)換向器上進(jìn)行鍍鈀的工藝及材料。屬于表面改性技術(shù)領(lǐng)域。
直流微特電機(jī)的換向器不僅要求有很好的導(dǎo)電和耐磨、耐電燒蝕性能，而且還要求它與電刷之間的接觸電阻小而穩(wěn)定，抗大氣腐蝕能力好。因此微特電機(jī)的換向器常采用Ag-Ni-Cu合金。但銀合金易產(chǎn)生硫化發(fā)黑現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其可靠性。需要在換向器上鍍覆一層保護(hù)膜，防止銀的硫化，以提高其抗大氣腐蝕能力。這層鍍膜除了化學(xué)穩(wěn)定性好、不易與硫發(fā)生反應(yīng)外，還要求其導(dǎo)電性能好、接觸電阻穩(wěn)定，且具有一定的耐磨性、耐電蝕性。另外，在鍍覆這層保護(hù)膜時(shí)，不能破壞原有工件的電氣性能、機(jī)械性能，工件仍應(yīng)保持高的表面光潔度和尺寸精度。故此工業(yè)上選擇鈀作為電接觸器件的代金鍍層。如廈門(mén)大學(xué)化學(xué)系研制的化學(xué)鍍鈀新工藝(“電鍍與環(huán)?！?997年17卷2期)。但目前鍍鈀一般采用的電鍍和化學(xué)鍍等工藝存在以下問(wèn)題1)工藝時(shí)間長(zhǎng)，鍍層較薄，內(nèi)應(yīng)力大，易開(kāi)裂。水的電離電位非常接近鈀的析出電位，鈀鍍層沉積的同時(shí)，往往產(chǎn)生氫氣副產(chǎn)物。而鈀吸氫的能力很強(qiáng)，因此，氫氣滲入鍍層并與鈀結(jié)合易形成熱力學(xué)上不穩(wěn)定的β-氫化鈀相。2)由于采用多種添加劑(如光亮劑、應(yīng)力降低劑等)，其綜合作用可能會(huì)使鈀在更高的電位還原而達(dá)到氫的還原范圍，更促進(jìn)氫氣的產(chǎn)生。3)化學(xué)鍍對(duì)基體金屬有強(qiáng)烈的腐蝕性，鍍后表面狀態(tài)也較差，難以符合較為精密的工藝要求，且化學(xué)鍍的鍍液具有強(qiáng)烈的毒性，對(duì)人體和環(huán)境有強(qiáng)烈的危害。
本發(fā)明的目的是提供一種用于微特電機(jī)換向器的電刷鍍的鍍鈀工藝及材料?！半娝㈠儭笔窃陔婂兓A(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，就是用刷子似的鍍筆在被鍍工件上來(lái)回運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的電鍍。一方面通過(guò)陽(yáng)極在陰極的表面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)去除氫在鍍層表面的形核位置，促使氫從鍍層表面脫離，因而可以降低鍍層內(nèi)氫的含量，減小鍍層的內(nèi)應(yīng)力，提高鍍層的安全厚度；另一方面，陽(yáng)極在陰極的表面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使?jié)獠顦O化減小，提高了鍍液的極限電流密度，使其沉積速率比一般的沉積方法快5-10倍。由于沉積速率高，電刷鍍鍍層致密、晶粒細(xì)小，因而鍍層內(nèi)應(yīng)力低而硬度高。
根據(jù)本發(fā)明，首先將換向器作打磨、拋光和清洗等預(yù)處理，然后安裝換向器電刷鍍裝置，進(jìn)行電刷鍍鈀。電刷鍍時(shí)將接在直流電源正極上的鍍筆(陽(yáng)極)與接在直流電源負(fù)極上的工件(陰極)相接觸，并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了一個(gè)微型的電鍍裝置，吸附在陽(yáng)極包套上的鍍液中的金屬離子在直流電場(chǎng)的作用下，向工件表面擴(kuò)散，在其表面還原沉積，形成金屬鍍層。隨著電刷鍍作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng)和消耗電量的增加，鍍層逐漸增厚，直至達(dá)到所需的厚度為止。
本發(fā)明采用電刷鍍方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，鍍覆質(zhì)量好，無(wú)環(huán)境污染。且可實(shí)現(xiàn)對(duì)精密加工完畢后的微特電機(jī)換向器轉(zhuǎn)子器件的局部鍍覆。鍍覆后對(duì)器件電絕緣性能不會(huì)產(chǎn)生不利影響。鈀鍍層外觀呈銀白色，光亮度高，鍍后不用拋光。由于該工藝?yán)藐?yáng)極快速移動(dòng)可有效除氫，從而提高了鍍層的安全厚度，可達(dá)6.5微米。鍍層的外側(cè)較基體一側(cè)平整，說(shuō)明鍍液有較強(qiáng)的整平能力。硬度和耐磨性見(jiàn)表1。
表1 Pd與Cu、Ag-Ni-Cu性能對(duì)比PdCu Ag-Ni-Cu硬度(HV10) 160～200110.4 96耐磨性(30min，石墨摩擦副)載荷100g(失重，mg) 無(wú) 0.10 0.16載荷5000g(失重，mg)0.20 0.40 0.62

圖1是本發(fā)明換向器電刷鍍裝置示意圖。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在本發(fā)明中，首先對(duì)換向器表面進(jìn)行預(yù)處理W3金相砂紙細(xì)磨----W5金剛石研磨膏拋光----W1金剛石研磨膏拋光----超聲波水清洗----超聲波丙酮清洗除油----水洗。然后連接換向器電刷鍍裝置，進(jìn)行電刷鍍鈀。由于換向器片與轉(zhuǎn)子內(nèi)壁絕緣，無(wú)法按照一般的方式連接電路。故設(shè)計(jì)以下裝置進(jìn)行刷鍍。圖1中，1和2是月牙形仿形電極，其內(nèi)圓直徑與換向器轉(zhuǎn)子4外圓直徑相等，2接電源負(fù)極，1接電源正極。刷鍍時(shí)，1和2靠在轉(zhuǎn)子4的外表面的換向器上，接通電源后構(gòu)成回路。3為鍍液輸送管，引入陽(yáng)極1，供應(yīng)鍍液。5為陽(yáng)極包套。本發(fā)明的鈀鍍層外觀呈銀白色，光亮度高，鍍后不用拋光。其成分與組織鍍層主要組織為鈀固溶體，固溶物質(zhì)為陽(yáng)極和基體成分，鈀含量94％～97％，若使用不溶性陽(yáng)極，可得到純度更高的鍍層。鍍液的配方和工藝參數(shù)見(jiàn)表2表2 Pd電刷鍍鍍液配方與工藝參數(shù)PdPdCl2g/L 5-10NaNO2g/L 10-20NH4NO3g/L60-100電壓(V) 7-14pH 7.9-9.0耗電系數(shù)(A·h/dm2·μm)0.10權(quán)利要求
1.一種用于微特電機(jī)換向器的電刷鍍鈀工藝及材料，首先對(duì)換向器外表面用砂紙和研磨膏進(jìn)行打磨拋光以及清洗除油，然后連接換向器至電刷鍍裝置進(jìn)行電刷鍍，其特征在于鍍液由以下組分組成PdCl2濃度為5-10g/L，NaNO2濃度為10-20g/L，NH4NO3濃度為60-100g/L；工藝參數(shù)電壓7-14V，pH值為7.9-9.0，耗電系數(shù)為0.105A·h/dm2·μm。
2.按照權(quán)利要求1所述的電刷鍍鈀工藝及材料，其特征在于連接電源正負(fù)極和換向器的電極為月牙形仿形電極，其內(nèi)圓直徑與換向器外圓直徑相等；刷鍍時(shí)，電極1和電極2靠在轉(zhuǎn)子4外表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用電刷鍍?cè)谖⑻仉姍C(jī)換向器上進(jìn)行鍍鈀的工藝及材料。根據(jù)該工藝,先對(duì)換向器進(jìn)行預(yù)處理,然后連接換向器至電刷鍍裝置進(jìn)行刷鍍,其鍍液由一定濃度的PdCl
文檔編號(hào)C25D5/06GK1249364SQ9911693
公開(kāi)日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者蔡珣, 楊瑞鵬, 陳秋龍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)