國內(nèi)外液壓缸活塞桿鍍層的選擇依據(jù)

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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)行往復運動，在工程機械中應(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。 ,

2、對環(huán)境和生產(chǎn)工 其致命的缺點是：含鉻廢水和廢氣嚴重致癌，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% ，鍍速相當慢，消耗的能量也相當大。 (2) 鍍液溫度較高，能量浪費大。 (3) 鍍液的分散和覆蓋能力差，需防護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傳統(tǒng) 鍍鉻工藝。 如四川瀘州長江液壓機廠，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CASS試驗?zāi)臀g性達9級以上。 濟南泰格化工有限公司研究的鎳鈷鐵鍍層經(jīng) 96小時CASS試驗?zāi)臀g性達10級以上. 煙臺電鍍技術(shù)研究所 活塞桿電讓鎮(zhèn)鉆鐵 隨著時代的進步和科技的發(fā)展，在環(huán)境保護與清潔生產(chǎn)越來越受到世人重視的今天， 各 國對六價鉻的使用與含鉻廢水、 廢氣的限制措施越來越嚴厲。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-非金屬復合層、無機代鉻層和有機代鉻層等。從覆蓋層的制備方法來看，有電鍍、化 學鍍、離子氣相沉

4、積、熱噴涂等。 化學鍍鎳是近年來迅速發(fā)展起來的一項表面處理高新技術(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，具有非常優(yōu)異的抗腐蝕性能和耐磨性能。鍍態(tài)硬度達 500Hv，熱硬化硬度可 達1000HV。鍍層均鍍性好，覆蓋能力強，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、柴油機噴管、壓縮機等機械行業(yè)。 桐廬富建五金電鍍廠引進外資催化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， 表面鍍層采用化學鍍鎳磷合金，專業(yè)生產(chǎn)汽車、 摩托車液壓活塞桿，氣動活塞桿。電鍍層色澤光亮，均勻一致，表面硬度在 HV > 750，其 表面的光潔度達到 Rd < 0.08.盡管如此， 化學鍍鎳磷合金工藝都存在著自身缺陷： 1化學鍍鎳的化學反應(yīng)原理決定了化學鍍鎳具 有比較慢的沉積速度（通?；瘜W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、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)濟各個工業(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)計涂層活塞桿運行 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 點為：要求十分嚴格的表面預處理，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，已進行研究和應(yīng)用的還有電鍍鎢合金技術(shù)。 早在二十世紀六十年代， 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。 進入二十世紀八十年代以后， 作為鎢礦最豐富的中國， 鎢合金電鍍的研發(fā)人員， 開始逐 步擔起了以鎢合金代替鍍鉻研究重任 ，

9、 北京師范大學在《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》［ 東南大學張遠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，嚴重 污染環(huán)境的缺點 南方冶金學院材料與化工分院、天津第一 電鍍廠、天津大學［6］、吉林大學材料科學與 工程學院、南京航空大學材料學院 ［7］等單位都進行

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合層。耐鹽霧試驗大于 196小時，符合國 際標準。濟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 3mm 時，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)合先進的自動控制系統(tǒng)， 在生產(chǎn)過程中完全可實現(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)境保護都能起重大的促進作 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 （小時） 物料利用 率 生產(chǎn)成本 （元 /dm 2） 設(shè)備復雜 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 藝復雜 化學鍍鎳 500-700 較耐磨 48-96 40-60 0.6-0.9 設(shè)備簡單 化學鍍鎳 +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)備復雜 需排風處 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)備復雜 占地面積 大 納米鉻鍍 層 900-1 300 超耐磨 大于5 0 0 小時 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 90%）還好，完全沒有鍍不上的地方，對于復雜件，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。工藝改進鹽霧試驗大于 500 小時。 電流效率可達 25-45%，是傳統(tǒng)鍍鉻添加劑，永遠也達不到的。 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、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)驗積累， 使鍍鉻工藝達到了新的高度。 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， 造紙機烘缸，石油機械，石油泵筒，模具行業(yè)等。 工藝特點 1、 陰極電流效率高達 35-45％。沉積速度快，大約可節(jié)約 40％— 50％的電費。 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 HV1000-1200以上。 6、 能產(chǎn)生微裂紋，微裂紋數(shù)可達 800-2000 條／厘米（根據(jù)需要調(diào)節(jié)），提高 抗腐蝕能力。活塞桿耐鹽霧可達 500 小時以上。減震器桿耐鹽霧 500 小時以上。 7、 電流密度范圍寬，可使用高達 90 安培／平方分米以上。 按高電流電流效率 可達 45％，鍍速提高 1.2 倍。 8、 鍍層與基體結(jié)合力極佳，即使是細小部分，鉻層也不會脫落。真正達到鍍 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。 添加標準： 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