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液壓缸活塞桿采用化學鍍工藝的可行性研究
 

  液壓缸是液壓系統中重要的執行元件,用于執行往復運動,在工程機械中應用廣泛。液壓缸活塞桿是液壓缸的重要部件,它通常采用35、34號或無縫鋼管做成實心桿或空心桿,為了提高耐磨性的防銹蝕,目前國內傳統工藝是表面鍍硬鉻(鍍層厚度0.02~0.05mm)并拋光,其表面粗糙度Ra為1.6~0.4μm。由于鍍鉻對人、環境污染嚴重,屬國家環保線值項目,且鍍層不均勻,孔隙率高,容易起皮,鍍鉻費用也比較高,不能滿足生產上的需要,因此采用合適經濟的鍍層取代鍍鉻一直是工程機械行業的重要課題。

  化學鍍是利用溶液中的氧化還原化學反應進行金屬沉積的工藝,通常是指沒有外加電流作用下以還原劑將溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在機體表面形成金屬鍍層的表面加工方法,化學鍍Ni-P合金非晶態鍍層,具有優異的性能,可明顯的提高硬鍍、耐磨性和耐蝕性,可代替鍍硬鉻;瘜W鍍的特點是設備簡單,無需電鍍電源,對于各種形狀的工件可取得厚度均勻的鍍層,時效處理溫度低、變形小等。

  1化學鍍Ni-P合金的基本原理

  次亞磷酸根離子催化、氧化釋放出活性原子氫是沉積過程的第一步:H2PO2-+H2O→HPO32+H++2Hxi Ni2+和H2PO2-在機體表面上被吸附的氫原子還原而得到Ni-P合金沉積層:Ni2++2Hxi→Ni+2H+ H2PO2-+Hxi→H2O+OH-+P 同時吸附氫原子復合放出氫氣:2Hxi→H2↑由此導出的總反應式為:Ni2++H2PO2-+H2O→Ni+P+HPO32+H+H2↑

  根據上述可知,化學沉積Ni-P合金與電鍍不同之處在于:電鍍是利用電能將金屬陽離子還原成金屬并沉積在陰極上,而化學鍍是在無直流電源條件下,用化學還原方法使鎳陽離子還原成金屬鎳并沉積在催化金屬表面上。由于鐵、鎳等金屬及合金都具有催化作用,因此上述合金材料都可和沉積Ni-P合金,而且一旦開始后,由于鎳的自身催化作用,這種氧化還原反應就會在鍍件各處均勻的連續不斷的進行下去,從而獲得一定厚度的Ni-P合金鍍層。當鍍層含磷較高,一般為8%~13.5%時,鍍層結構為非晶態。這種結構不存在晶界、位錯等組織缺陷,不會產生晶間腐蝕和應力腐蝕。為鍍層提供了比電鍍層好的耐蝕性。由于Ni-P合金鍍層硬度較高,在沉積狀態下,鍍層硬度為500~600HV,400°C熱處理后為980~1100HV,所以它具有相當于或優于鍍硬鉻的耐磨性。

  化學鍍Ni-P合金鍍層在工業中應用廣泛,但在工程機械行業中應用比較少,作者嘗試將化學鍍技術應用于工程起重機的液壓缸活塞桿,以代替鍍硬鉻的耐磨性。

 
 
 
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