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用于微特电机换向器的电刷镀钯工艺及材料
    本发明涉及一种应用电刷镀方法在微特电机换向器上进行镀钯的工艺及材料。属于表面改性技术领域。

    直流微特电机的换向器不仅要求有很好的导电和耐磨、耐电烧蚀性能，而且还要求它与电刷之间的接触电阻小而稳定，抗大气腐蚀能力好。因此微特电机的换向器常采用Ag-Ni-Cu合金。但银合金易产生硫化发黑现象，严重影响其可靠性。需要在换向器上镀覆一层保护膜，防止银的硫化，以提高其抗大气腐蚀能力。这层镀膜除了化学稳定性好、不易与硫发生反应外，还要求其导电性能好、接触电阻稳定，且具有一定的耐磨性、耐电蚀性。另外，在镀覆这层保护膜时，不能破坏原有工件的电气性能、机械性能，工件仍应保持高的表面光洁度和尺寸精度。故此工业上选择钯作为电接触器件的代金镀层。如厦门大学化学系研制的化学镀钯新工艺(“电镀与环保”1997年17卷2期)。但目前镀钯一般采用的电镀和化学镀等工艺存在以下问题：1)工艺时间长，镀层较薄，内应力大，易开裂。水的电离电位非常接近钯的析出电位，钯镀层沉积的同时，往往产生氢气副产物。而钯吸氢的能力很强，因此，氢气渗入镀层并与钯结合易形成热力学上不稳定的β-氢化钯相。2)由于采用多种添加剂(如光亮剂、应力降低剂等)，其综合作用可能会使钯在更高的电位还原而达到氢的还原范围，更促进氢气的产生。3)化学镀对基体金属有强烈的腐蚀性，镀后表面状态也较差，难以符合较为精密地工艺要求，且化学镀的镀液具有强烈的毒性，对人体和环境有强烈的危害。

    本发明的目的是提供一种用于微特电机换向器的电刷镀的镀钯工艺及材料。“电刷镀”是在电镀基础上发展起来的一项新技术，就是用刷子似的镀笔在被镀工件上来回运动而进行的电镀。一方面通过阳极在阴极的表面的往复运动来去除氢在镀层表面的形核位置，促使氢从镀层表面脱离，因而可以降低镀层内氢的含量，减小镀层的内应力，提高镀层的安全厚度；另一方面，阳极在阴极的表面的往复运动使浓差极化减小，提高了镀液的极限电流密度，使其沉积速率比一般的沉积方法快5-10倍。由于沉积速率高，电刷镀镀层致密、晶粒细小，因而镀层内应力低而硬度高。

    根据本发明，首先将换向器作打磨、抛光和清洗等预处理，然后安装换向器电刷镀装置，进行电刷镀钯。电刷镀时将接在直流电源正极上的镀笔(阳极)与接在直流电源负极上的工件(阴极)相接触，并作相对运动，构成了一个微型的电镀装置，吸附在阳极包套上的镀液中的金属离子在直流电场的作用下，向工件表面扩散，在其表面还原沉积，形成金属镀层。随着电刷镀作业时间的延长和消耗电量的增加，镀层逐渐增厚，直至达到所需的厚度为止。

    本发明采用电刷镀方法，设备简单，镀覆质量好，无环境污染。且可实现对精密加工完毕后的微特电机换向器转子器件的局部镀覆。镀覆后对器件电绝缘性能不会产生不利影响。钯镀层外观呈银白色，光亮度高，镀后不用抛光。由于该工艺利用阳极快速移动可有效除氢，从而提高了镀层的安全厚度，可达6.5微米。镀层的外侧较基体一侧平整，说明镀液有较强的整平能力。硬度和耐磨性见表1。

                表1 Pd与Cu、Ag-Ni-Cu性能对比

                            Pd        Cu         Ag-Ni-Cu硬度(HV10)              160～200    110.4          96耐磨性(30min，石墨摩擦副)载荷100g(失重，mg)          无       0.10          0.16载荷5000g(失重，mg)        0.20      0.40          0.62

    图1是本发明换向器电刷镀装置示意图。

    下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。在本发明中，首先对换向器表面进行预处理：W3金相砂纸细磨----W5金刚石研磨膏抛光----W1金刚石研磨膏抛光----超声波水清洗----超声波丙酮清洗除油----水洗。然后连接换向器电刷镀装置，进行电刷镀钯。由于换向器片与转子内壁绝缘，无法按照一般的方式连接电路。故设计以下装置进行刷镀。图1中，1和2是月牙形仿形电极，其内圆直径与换向器转子4外圆直径相等，2接电源负极，1接电源正极。刷镀时，1和2靠在转子4的外表面的换向器上，接通电源后构成回路。3为镀液输送管，引入阳极1，供应镀液。5为阳极包套。本发明的钯镀层外观呈银白色，光亮度高，镀后不用抛光。其成分与组织：镀层主要组织为钯固溶体，固溶物质为阳极和基体成分，钯含量94％～97％，若使用不溶性阳极，可得到纯度更高的镀层。镀液的配方和工艺参数见表2：

                   表2 Pd电刷镀镀液配方与工艺参数

                                         PdPdCl2 g/L                               5-10NaNO2 g/L                              10-20NH4NO3g/L                            60-100电压(V)                                  7-14pH                                     7.9-9.0耗电系数(A·h/dm2·μm)                0.105