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凌钢40Cr圆钢镀铜层厚度及其稳定性的影响

作者:www.40cryg.cn 发布于:2019-09-25 08:29:40 点击量:

镀铜层厚度主要由凌钢40Cr圆钢在镀槽中镀铜时间和镀液的镀铜速度决定,而镀铜速度则取决于镀液温度和镀液性能。由于药芯耐磨焊丝镀铜过程是电化学过程,受镀铜反应本身性质所限,钢基耐磨焊丝表面不可能获得完整致密的镀铜层,总是存在裸露的耐磨焊丝钢基体,即存在所谓的“针孔”现象,这是焊丝镀铜过程产生的正常现象,无法避免。由于镀前清洗的问题,药芯耐磨焊丝表面或多或少存在如润滑剂、氧化物残留斑等污斑,从而阻碍了这些区域焊丝表面正常的置换镀铜反应,也使焊丝表面存在-些镀不上铜的区域,所以焊丝表面的镀铜层是-层不完整的保护层。

带有“针孔”或污斑的镀铜耐磨焊丝还要进行-道抛光工序,镀铜层在抛光过程中会产生程度很大的塑性变形。如果凌钢40Cr圆钢表面镀铜层较厚,在塑性变形过程中所有的针孔及绝大部分细小分散的污斑就会被流动的铜层覆盖;如果镀铜层过薄,铜层在抛光过程中不足以覆盖整个焊丝表面时造成耐磨焊丝表面铜层覆盖不全。镀铜层越薄,抛光后焊丝表面钢基裸露面积就越大,存放过程中药芯耐磨焊丝产生锈蚀的机会越大,凌钢40Cr圆钢锈蚀的速度和程度也会随之增加。表1是在同-镀液(含分子筛型添加剂)中经不同时间镀铜后获得的不同镀层厚度的焊丝,经抛光后的盐雾试验结果。

试验结果表明,镀层厚度对凌钢40Cr圆钢防锈能力的影响非常显著。国内化学镀铜方法生产的药芯耐磨焊丝表面镀层厚度大多为0.20~0.30μm,与国际标准对焊丝铜层厚度的规定(对直径1.20mm焊丝相当于1.25μm铜层厚度)相比,铜层明显偏薄,加上又存在许多裸露区域,铜层对焊丝的保护能力就差。研究发现,焊丝的防锈能力与表面镀铜层的厚度呈正比关系。只有镀铜层厚度达到5μm以上时,才可能达到完全致密。虽然目前的镀铜焊丝生产工艺很难获得大于5μm的镀铜层,但在国家标准限定的范围内,如何提高镀层厚度,加强焊丝抛光过程中铜层对裸露点的覆盖能力,对提高现行焊丝的防锈能力非常重要。

受耐磨焊丝镀铜槽体积和连续在线镀铜的生产方式所限,再加上生产效率的要求,凌钢40Cr圆钢在镀槽内的镀铜时间大多在1~3s。要提高镀层厚度,单纯依靠提高镀铜时间几乎是不可能的,只能依靠提高镀液的镀铜速度来获得。

焊丝镀液镀铜速度的提高可以借助加热镀液,但在没有合适镀液添加剂的情况下,镀液温度的提高会显著粗化耐磨焊丝镀铜层的晶粒度,增加脆性,从而导致铜层结合力的下降,加剧抛光和送丝过程中的掉铜现象,不利于药芯耐磨焊丝的防锈。另外,随着温度的增加,镀液稳定性会急剧下降,焊丝表面镀铜层内Cu2O等析出夹杂物数量会剧增,也会严重影响镀铜层结合力,而且导致镀铜槽中沉积的铜含量增加。据此,要通过对镀液加温的方法来保证镀铜速度,必须要在能对镀铜层晶粒度实行有效控制(添加镀铜添加剂)的基础上才可行。但是,市场上的镀铜添加剂大多是通过络合铜离子、降低铜离子的电极电位、抑制镀液的镀铜速度来细化镀层晶粒、改善镀铜质量的。这类添加剂在提高镀层质量的同时势必降低镀液的镀铜速度,从而降低凌钢40Cr圆钢镀层厚度,对耐磨焊丝的防锈性能带来不利影响。这种镀液的镀铜速度对添加剂浓度非常敏感,镀液中允许的添加剂浓度范围很窄,而镀液中添加剂浓度的检测又非常困难。使用过程中,添加剂浓度的变化会给镀层厚度带来波动,造成镀层厚度均匀性下降。

分子筛型镀液添加剂完全克服了络合型镀铜添加剂的弊端,不仅可以显著提高镀铜层与药芯耐磨焊丝结合力、光亮度,完全消除焊丝表面铜锈和镀槽“结铜”现象,而且还可保持CuSO4·H2SO4水溶液的原有快速镀铜速度。这种添加剂只存在-个最低使用浓度,只要镀液中添加剂浓度大于最低浓度,凌钢40Cr圆钢的镀铜速度和镀层质量就可保持稳定(与添加剂浓度无关)。即使冬、夏季节使用,也无须加热或冷却镀液,可保持相对稳定的镀铜速度和镀层质量,因而使用非常方便。这种分子筛添加剂完全抑制镀液中Cu2O等杂质的生成,提高镀液稳定性,有效屏蔽Fe2+的有害作用,延长镀液使用寿命。


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