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1、國內(nèi)外液壓缸活塞桿鍍層的選擇依據(jù)
國內(nèi)外液壓缸活塞桿鍍層的性能
液壓缸是液壓系統(tǒng)中重要的執(zhí)行元件,用于執(zhí)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),在工程機(jī)械中應(yīng)用廣泛。 液
壓缸活塞桿是液壓缸的重要部件,它通常采用 45#鋼做成實(shí)心桿或空心管,液壓缸活塞桿
在使用中會遭受磨粒沖刷, 極易產(chǎn)生磨損。為提高活塞桿表面的耐磨性能, 達(dá)到延長活塞桿
使用壽命的效果,目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻 (鍍層厚度0.03~0.05mm) 并拋光,其
表面粗糙度Ra為0.1~0.2卩m。其鍍液以鉻酸為基礎(chǔ),以硫酸做催化劑,工藝優(yōu)點(diǎn)為: 鍍
液穩(wěn)定,易于操作,表面鉻鍍層質(zhì)量比較高,賦予油桿光亮、高硬度、優(yōu)良的耐磨性等優(yōu)點(diǎn)。
,
2、對環(huán)境和生產(chǎn)工
其致命的缺點(diǎn)是:含鉻廢水和廢氣嚴(yán)重致癌,屬國家一類控制排放物 人的危害極大。
其他缺陷主要有:
⑴ 陰極電流效率非常低,一般只有 18%~20% ,鍍速相當(dāng)慢,消耗的能量也相當(dāng)大。
(2) 鍍液溫度較高,能量浪費(fèi)大。
(3) 鍍液的分散和覆蓋能力差,需防護(hù)陰極和輔助陽極才能得到厚度均勻的鍍層。
(4) 鍍層空隙多,鉻鍍層對鋼鐵基體屬陰極性鍍層,防腐蝕性有一定局限性。因此,國
內(nèi)外電鍍界一直致力于改進(jìn)傳統(tǒng) 鍍鉻工藝。
如四川瀘州長江液壓機(jī)廠,采用鍍?nèi)榘?/耐磨雙層鉻應(yīng)用在活塞桿,大大地提高了鍍層
的耐蝕性。
華南理工大學(xué)劉定福等人, 提出一種適用于摩托車后減震
3、器活塞桿的半光亮鎳 /高硫鎳/
硬鉻電鍍工藝。該鍍層經(jīng)32小時(shí)CASS試驗(yàn)?zāi)臀g性達(dá)9級以上。
濟(jì)南泰格化工有限公司研究的鎳鈷鐵鍍層經(jīng)
96小時(shí)CASS試驗(yàn)?zāi)臀g性達(dá)10級以上.
煙臺電鍍技術(shù)研究所
活塞桿電讓鎮(zhèn)鉆鐵
隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展,在環(huán)境保護(hù)與清潔生產(chǎn)越來越受到世人重視的今天, 各
國對六價(jià)鉻的使用與含鉻廢水、 廢氣的限制措施越來越嚴(yán)厲。因此,世界各地的電鍍工作者
一直在探索代鉻鍍層工藝。 在已報(bào)道的代鉻技術(shù)中, 從覆蓋層的性質(zhì)來看,可分為合金鍍層, 金屬-非金屬復(fù)合層、無機(jī)代鉻層和有機(jī)代鉻層等。從覆蓋層的制備方法來看,有電鍍、化 學(xué)鍍、離子氣相沉
4、積、熱噴涂等。
化學(xué)鍍鎳是近年來迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)表面處理高新技術(shù), 是在不通電的情況下, 通過
自催化化學(xué)反應(yīng),在鋼、鐵、銅、鋁及塑料等金屬、非金屬基體表面上生成鎳磷合金鍍層的。 當(dāng)磷含量為8-10wt% ,鍍層密度為7.8-8.0g/cm3, 微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài), 這種鍍層與基體的
結(jié)合力很強(qiáng),具有非常優(yōu)異的抗腐蝕性能和耐磨性能。鍍態(tài)硬度達(dá) 500Hv,熱硬化硬度可
達(dá)1000HV。鍍層均鍍性好,覆蓋能力強(qiáng),不但適合一般表面的精密處理,還適合管道、 內(nèi)
孔及形狀復(fù)雜的零件處理,在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
如珠海西蒙企業(yè)有限公司研制發(fā)明“ JJ-138系列化學(xué)鍍鎳技術(shù)”替代鍍硬鉻,應(yīng)用
5、在
汽車汽缸、活塞、散熱器、減震器、火花塞、曲柄軸、柴油機(jī)噴管、壓縮機(jī)等機(jī)械行業(yè)。
桐廬富建五金電鍍廠引進(jìn)外資催化NI-P合金技術(shù),已在國內(nèi)數(shù)家企業(yè)用于油田抽油泵 ,
螺桿泵,大型滾筒,活塞桿,缸套,泵軸,模具,工具等耐磨損的工件表面,生產(chǎn)規(guī)模較大。
江蘇省無錫市楊市鎮(zhèn)雙福液壓活塞桿廠, 表面鍍層采用化學(xué)鍍鎳磷合金,專業(yè)生產(chǎn)汽車、
摩托車液壓活塞桿,氣動(dòng)活塞桿。電鍍層色澤光亮,均勻一致,表面硬度在 HV > 750,其
表面的光潔度達(dá)到 Rd < 0.08.盡管如此,
化學(xué)鍍鎳磷合金工藝都存在著自身缺陷: 1化學(xué)鍍鎳的化學(xué)反應(yīng)原理決定了化學(xué)鍍鎳具
有比較慢的沉積速度(通常化學(xué)鍍
6、鎳的沉積速度為 8?10卩m/h)。2鍍液穩(wěn)定性差,溶液維 護(hù)、調(diào)整和再生等比較麻煩,成本比電鍍高。 3鍍層常顯示出較大的脆性,在鋼上僅能經(jīng)受
2.2 %的塑性變形而不出現(xiàn)裂紋。
隨著涂層新材料和新工藝的不斷涌現(xiàn), 熱噴涂涂層已在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)工業(yè)部門廣泛地應(yīng)
用。熱噴涂是利用熱源(電弧、火焰、高能粒子或光束)將具有特定性能的合金熔化或半熔化, 用高速氣流將熔融或半熔化的材料(金屬、陶瓷或高分子材料)霧化成粒狀,經(jīng)過加速噴射到 預(yù)處理的基材表面,以形成具有某些特性的表面技術(shù)稱為熱噴涂。 由于熱源不與基材直接作
用,故基材表面不熔化, 甚至可處于略高于室溫的環(huán)境中, 熱噴涂技術(shù)對基材品種幾
7、乎無所
選擇。南通高欣金屬陶瓷復(fù)合材料有限公司近幾年來開發(fā)出液壓陶瓷涂層活塞桿 [1],應(yīng)用
在化工廠高壓往復(fù)泵柱塞和大型水利工程及海洋開發(fā)用的液壓油缸大型活塞桿上, 該技術(shù)采
用等離子噴泉涂 A12O3 +TiO2陶瓷涂層代替鍍硬鉻,可達(dá)到高質(zhì)量,長壽命,免維修。 現(xiàn)已制造出長16m,重10t的超大型陶瓷涂層活塞桿及相應(yīng)的液壓油缸系統(tǒng)。涂層厚度 20
0-350卩m,硬度900-1200HV ,表面粗糙度 Ra0.3-0.35 卩m。該設(shè)計(jì)涂層活塞桿運(yùn)行
總行程超過1200km 之后仍保持完好狀態(tài)。 涂層不僅具有高的硬度, 優(yōu)異的耐磨性;而且磨
擦系數(shù)低,能耗??;對密封填料的磨損
8、小,涂層硬度和耐磨性不會因局部過熱而降低。其缺 點(diǎn)為:要求十分嚴(yán)格的表面預(yù)處理,否則很難保證表層與基材之間的良好結(jié)合。另外,由于 熱噴涂層的形成是熔融或半熔化粒子的碰撞變形和堆積過程, 故涂層具有多孔和典型的層狀
結(jié)構(gòu),其性能表現(xiàn)了明顯的方向性。涂層的均勻性較差,物料利用率底。
目前,已進(jìn)行研究和應(yīng)用的還有電鍍鎢合金技術(shù)。 早在二十世紀(jì)六十年代, 美國首先將 鎢合金技術(shù)應(yīng)用在軍事工業(yè)。
美國蒽索恩公司OMI在中國申請專利,涉及一種電鍍光亮二元鎢合金取代光亮鍍鉻。
進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以后, 作為鎢礦最豐富的中國, 鎢合金電鍍的研發(fā)人員, 開始逐
步擔(dān)起了以鎢合金代替鍍鉻研究重任 ,
9、
北京師范大學(xué)在《含鎢鍍層研究》一文中介紹了一種 Ni-W-P 合金和Ni-W-B 合金,
兵器工業(yè)部國營江麓機(jī)械廠余忠教授等人發(fā)明了《刷鍍多元鎢合金 Ni-Fe-W》[
東南大學(xué)張遠(yuǎn)明教授等人介紹了一種 Ni-Fe-W-P 和Ni-Fe-W-P-S 電鍍新工藝
2004年長安大學(xué)劉穩(wěn)善教授等,成功地將鎳鎢合金刷鍍技術(shù)應(yīng)用在活塞桿維修中 [5],
刷鍍后硬度為HRC63,大于鍍鉻硬度 HRC59,克服了活塞桿表面鍍鉻工藝操作麻煩,嚴(yán)重 污染環(huán)境的缺點(diǎn)
南方冶金學(xué)院材料與化工分院、天津第一 電鍍廠、天津大學(xué)[6]、吉林大學(xué)材料科學(xué)與
工程學(xué)院、南京航空大學(xué)材料學(xué)院 [7]等單位都進(jìn)行
10、了大量的研究工作,分別著文或申請專
利介紹他們所得的研究成果。
進(jìn)入2000年代,美國興起電鍍鎳鈷鐵鍍層。鍍層性能,鍍液穩(wěn)定性,鍍層成本低,由
于鎳鉆鎢,鎳鐵鎢等,綜合性能超過鍍鎳后鍍鉻復(fù)合層。耐鹽霧試驗(yàn)大于 196小時(shí),符合國
際標(biāo)準(zhǔn)。濟(jì)南泰格化工有限公司是國內(nèi)最早研究代鉻鍍層鎳鈷鐵的。
代鉻鍍層鎳鉆鐵性能
1、 高硬度,良好的耐蝕和耐磨性,相當(dāng)于或優(yōu)于鍍鉻性能 ;
2、 污染極輕,無國家一類控制排放物 ;該工藝有成熟的清潔生產(chǎn)方案,清洗水循環(huán)利 用,廢水排放總量零零排放”工藝。
3、 鍍液分散能力和覆蓋能力較鍍鉻好 ;沉積速度約為60卩m/h;
4、 有完善的電鍍工藝和不
11、同材料上的退鍍工藝 ;
5、 整平能力好,鍍層厚度達(dá) 3mm 時(shí),鍍層仍非常光亮;
6、 鎳鈷鐵合金電鍍工藝的物料利用率 >95% ,電流效率均>95% ,生產(chǎn)成本低比鍍鉻 工藝彳氐;
各種涂層處理方法的比較列于附表。從表中可知,鎳鈷鐵合金 電鍍技術(shù)的成本最低,涂
層綜合性能中等,結(jié)合先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng), 在生產(chǎn)過程中完全可實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的一種環(huán)
保電鍍技術(shù)。它對周圍環(huán)境不造成公害, 因此,實(shí)現(xiàn)“鎳鈷鐵合金清潔化”的生產(chǎn),是對電
鍍工藝改革的重大突破。無論對現(xiàn)代工業(yè)可持續(xù)發(fā)展,還是對環(huán)境保護(hù)都能起重大的促進(jìn)作 用,可望全面取代鍍硬鉻。
表一:活塞桿各種鍍層性能對比
鍍(涂)層
12、
種類
涂層硬度
HV
耐磨損狀
態(tài)
鹽霧試驗(yàn)
(小時(shí))
物料利用
率
生產(chǎn)成本
(元 /dm
2)
設(shè)備復(fù)雜
性
單層鉻
700-100
0
耐磨
48-96
20-30
0.4-0.6
一般
乳白鉻+
鉻
700-100
0
耐磨
96
18-25
0.5-0.7
設(shè)備多
三層鉻
700-100
0
耐磨
96-192
18-25
0.6-0.9
設(shè)備多
單層鎳+
鉻
700-100
0
耐磨,結(jié)合
力好
96-128
25-35
0.5-0.7
設(shè)備多
雙層鎳+
鉻
700-100
13、0
耐磨,結(jié)合
力好
96-192
20-30
0.6-0.9
設(shè)備多,工 藝復(fù)雜
化學(xué)鍍鎳
500-700
較耐磨
48-96
40-60
0.6-0.9
設(shè)備簡單
化學(xué)鍍鎳
+鉻
700-100
0
耐磨
96-192
30-50
0.7-0.9
一般
鎢合金鍍
層
500-650
耐磨一般
48
65
0.6-0.9
設(shè)備復(fù)雜
需排風(fēng)處
理
鎳鐵鉆鍍
層
550-700
耐磨
96
70
0.6-0.9
一般
鎳鉆鐵鍍
層(納米)
650-750
超耐磨
大于192
85
0.5-0.7
一般
14、
鉆磷鍍層
550-700
耐磨
大于192
80
0.9-1.2
一般
熱噴涂陶
瓷
1000-13
00
耐磨
大于192
90
0.9-1.2
設(shè)備復(fù)雜 占地面積 大
納米鉻鍍
層
900-1
300
超耐磨
大于5 0 0
小時(shí)
30-50
0.5-0.6
一般
結(jié)構(gòu)化鍍
鉻
800-100
0
耐磨
大于300
25-40
0.7-0.9
設(shè)備復(fù)雜
納米鉻鍍層高耐蝕添加劑 dw-032
液壓缸活塞桿高耐蝕鍍鉻添加劑 dw-032
采用抗鉻酸氧化的新材料,分解產(chǎn)物夾雜在鍍層內(nèi),對鍍液沒有副作用, 屬 于世界上最
15、好的綠色環(huán)保鍍鉻添加劑。
比普通鍍鉻硬度增加300HV耐磨性提高3倍,深度能力提高5倍,分散能 力更佳,赫爾槽試片,鍍鉻層完全覆蓋,全光亮。比現(xiàn)在最好的鍍鉻走位劑(赫 爾槽試片達(dá) 90%)還好,完全沒有鍍不上的地方,對于復(fù)雜件,不用制作輔助陽 極,是鍍鉻史上一次革命,鍍鉻耐鹽霧超過 192 小時(shí)。工藝改進(jìn)鹽霧試驗(yàn)大于 500 小時(shí)。 電流效率可達(dá) 25-45%,是傳統(tǒng)鍍鉻添加劑,永遠(yuǎn)也達(dá)不到的。 Dw-032鍍鉻添加劑是第四代鍍鉻添加劑的換代產(chǎn)品,該工藝電流效率高、沉積 速度快、省電、省時(shí)、成本低、硬度高、有微裂紋、鍍層均勻、光亮、無氟、 無 腐蝕。鍍液性能更穩(wěn)定,操作更方便,鍍層性能進(jìn)一步
16、提高。 Dw-032系列鍍鉻
添加劑屬于世界最新一代鍍鉻催化劑及工藝, 也是國內(nèi)最早推出的新型鍍鉻添加 劑,它克服了硫酸催化劑, 氟化物催化劑的許多不足之處, 不斷完善的工藝技術(shù), 多年的經(jīng)驗(yàn)積累, 使鍍鉻工藝達(dá)到了新的高度。 該工藝適合于鍍硬鉻、 微裂紋鉻, 裝飾鉻等。廣泛應(yīng)用在結(jié)晶器銅管鍍鉻,缸套鍍鉻,活塞桿鍍鉻,減震器鍍鉻, 造紙機(jī)烘缸,石油機(jī)械,石油泵筒,模具行業(yè)等。
工藝特點(diǎn)
1、 陰極電流效率高達(dá) 35-45%。沉積速度快,大約可節(jié)約 40%— 50%的電費(fèi)。
2、 不含氟、無稀土、無磺酸,無陰極低電流區(qū)腐蝕。
3、 不會猛烈侵蝕鉛錫陽極,無需使用特殊陽極材料。(因加入陽
17、極腐蝕抑制 劑)
4、 光潔度好,高均鍍能力。高分散能力,方形件內(nèi)口四角可均勻鍍鉻。角部 鍍層后度接近面厚度。
5、 鍍層硬度高,可達(dá) HV1000-1200以上。
6、 能產(chǎn)生微裂紋,微裂紋數(shù)可達(dá) 800-2000 條/厘米(根據(jù)需要調(diào)節(jié)),提高 抗腐蝕能力?;钊麠U耐鹽霧可達(dá) 500 小時(shí)以上。減震器桿耐鹽霧 500 小時(shí)以上。
7、 電流密度范圍寬,可使用高達(dá) 90 安培/平方分米以上。 按高電流電流效率 可達(dá) 45%,鍍速提高 1.2 倍。
8、 鍍層與基體結(jié)合力極佳,即使是細(xì)小部分,鉻層也不會脫落。真正達(dá)到鍍 鉻層即硬度高,又潤性好,極抗磨。
9、 摩擦系數(shù)小,耐磨性是普通
18、鍍鉻液的三倍。提高過鋼量,比普通添加劑提
高 2000 噸。
10,尤其適合同電鍍鎳鈷合金配套使用,結(jié)合力好,成倍提高過鋼量。
添加標(biāo)準(zhǔn):
工藝流程:
1 0?2 0min
堿清洗 高效除油粉 6 0?7 5g/L 陽極活化CrO 3 2 0 0?290g/L 活化劑1 -5ml/l
4 3?6 0
3 0?9 0s
鍍硬鉻
CrO3
2 00?2 70g/L,
H2SO4
2.25 ?2.7g/L
Cr2O3
3?10g/L
dw-032 15-20ml
電流密度 40-90A/dm2 溫度: 50-60 新配鍍液,加入量 15-20ml/l
補(bǔ)加: KAH:50-100ml/l
使用該添加劑,鍍鉻2-3絲,所獲得的鍍鉻層硬度為75 0?980HV, 并且 通過了 7 5 0 h的鹽霧試驗(yàn)