專利名稱：內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層及電鍍工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電鍍技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層及其電鍍工藝。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)作為內(nèi)燃機耐磨部件、多年來一直依賴于化學(xué)鍍硬鉻和電鍍硬鉻。兩種方法 能耗高，污染嚴(yán)重，產(chǎn)生大量含鉻離子的廢水。排放后對河流特別對地下水源造成嚴(yán)重 污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層及其電鍍工藝，鍍層 耐磨性高于硬鉻鍍層，而且生產(chǎn)過程無環(huán)境污染。
本發(fā)明內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層，其特征在于為鎳鎢硼鐵合金電鍍鍍層，電鍍液的組 成為硫酸鎳30—100g/L、鎢酸鈉25—45g/L、硼酸20—30g/L、檸檬酸鈉20—40g/L、 硫酸亞鐵8—15g/L和檸檬酸5—15g/L。
本發(fā)明采用電鍍法將鎳鎢硼鐵合金代替硬鉻，無環(huán)境污染，且活塞環(huán)的耐磨性高于 硬鉻鍍層。
所述電鍍液優(yōu)選的組成為硫酸鎳60g/L、鎢酸鈉40g/L、硼酸20g/L、檸檬酸鈉25g/L、 硫酸亞鐵12g/L和檸檬酸15g/L。是指每升水溶液中含有硫酸鎳60g、鎢酸鈉40g、硼酸 20g、檸檬酸鈉25g、硫酸亞鐵12和檸檬酸15g。
本發(fā)明內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層的電鍍工藝，是將經(jīng)過鍍前處理的活塞環(huán)放置到 60 80'C配好的電鍍液中，在電鍍過程中保持pH穩(wěn)定在7.8~8.4范圍內(nèi)，電流密度為 4~9A/dm2，所述配好的電鍍液的配制過程為將電鍍液的組成成分按照硫酸鎳、鎢酸鈉、 硼酸、檸檬酸鈉、硫酸亞鐵、檸檬酸的加入順序混合攪拌均勾，用水稀釋到電鍍槽規(guī)定 量，用濃氨水調(diào)pH到7.8 8.4范圍，然后在0.1 0.2A/dm2電流密度下電解至少6小時。
電鍍陽極選用耐腐性強的不銹鋼材料。電鍍速度優(yōu)選為2 4iim/h，鍍層厚度一般在 20~25um,或根據(jù)要求而定。
活塞環(huán)在電鍍之前應(yīng)進行表面處理以去除油和去污?？梢园凑战饘俦砻娉Ｒ?guī)的去油、
去污方式進行鍍前處理，本發(fā)明優(yōu)選采用如下處理方式
活塞環(huán)的鍍前處理依次經(jīng)過如下處理步驟將活塞環(huán)固定在夾具上、電解除油、用 高度酸活化活塞環(huán)表面、粗化處理(用砂紙或鋼絲刷輪去除表面粗糙的附著物)、化學(xué)除 油(用堿液清除油污及污物)、自來水清洗、電解除油、自來水清洗、酸活化(利用酸對 金屬表面腐蝕溶解作用，清除油污及氧化物)、自來水清洗、超聲波清洗和去離子水清洗。 各處理步驟均按照公知技術(shù)方式，采用以上各處理步驟是為了更好去除活塞環(huán)表面的油 污及污物。
電鍍完成后可對鍍層表面進行熱處理、按照常規(guī)方式拋光去除氧化膜，再用機械法 拋光去除低硬度氧化膜，所述熱處理溫度控制在550—570'C，保溫1一2小時。
本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明采用電鍍工藝在活塞環(huán)上沉積成耐磨鍍層，采用鎳鎢硼鐵元素用電鍍法代替
硬鉻鍍層，無廢水排放，不對環(huán)境產(chǎn)生污染。鍍層顯微硬度600—1300HV,耐磨性和摩 擦系數(shù)高于鍍硬鉻。經(jīng)活塞環(huán)專用珩磨機研磨試驗，耐磨損量和鍍硬鉻相比高1.2—1.4 倍，電鍍硬鉻所需電流密度20—40A/dm2，本發(fā)明電流密度4—9A/dm2。
具體實施方式
實施例l:
(1) 活塞環(huán)進行鍍前處理按照常規(guī)金屬表面的處理方式或安裝下述步驟將活塞
環(huán)固定在夾具上、電解除油、用酸活化活塞環(huán)表面、粗化處理、化學(xué)除油、自來水清洗、 電解除油、自來水清洗、酸活化、自來水清洗、超聲波清洗和去離子水清洗。各步驟均 按照公知技術(shù)方式進行。
(2) 配制電鍍液硫酸鎳60g/L、鎢酸鈉40g/L、硼酸20g/L、檸檬酸鈉25g/L、硫 酸亞鐵12g/L和檸檬酸15g/L，將上述成分按照所需量分別溶解在少量的水中，再按順 序混合攪拌均勻，用水稀釋到鍍槽規(guī)定量攪拌均勻，然后用濃氨水調(diào)PH值到8.0，電流 密度0.1A/dm2電解7小時。
(3) 電鍍實施過程將配好的電鍍液升溫至70°C，電鍍的過程中保持PH值穩(wěn)定 在8.0。電流密度6A/dm2。陽極選用耐腐性強的不銹鋼材料。電鍍速度2um/h。
在活塞環(huán)表面形成光亮的鎳鎢硼鐵合金鍍層。鍍層厚度23um。
(4) 電鍍完成后對鍍層表面進行熱處理，溫度為550°C，保溫l一2小時。按照常 規(guī)方式拋光去除氧化膜，再用機械法拋光去除低硬度氧化膜。
經(jīng)活塞環(huán)專用珩磨機研磨對比試驗，結(jié)果為
帶有鎳鎢硼鐵合金鍍層的活塞環(huán)，研磨5分鐘，磨損9.03nm， 11分鐘磨損12.51 um，見基層。
帶有電鍍硬鉻鍍層的活塞環(huán)，鍍層厚度23um，研磨5分鐘，磨損12.75wm， 9分 鐘后磨損22.95 U m，見基層。 實施例2:
(1) 同實施例l。
(2) 配制電鍍液硫酸鎳卯g/L、鎢酸鈉25g/L、硼酸30g/L、檸檬酸鈉35g/L、硫 酸亞鐵9g/L和檸檬酸10g/L，將上述成分按照所需量量分別溶解在少量的水中，再按順 序混合攪拌均勻，用水稀釋到鍍槽規(guī)定量攪拌均勻，然后用濃氨水調(diào)PH值到7.8，電流 密度0.2A/dm2電解8小時。
(3) 電鍍實施過程將配好的電鍍液升溫至80°C，電鍍的過程中保持PH值穩(wěn)定 在7.8。電流密度8A/dm2。陽極選用耐腐性強的不銹鋼材料。電鍍速度4um/h，在活 塞環(huán)表面形成光亮的鎳鎢硼鐵合金鍍層。鍍層厚度25 u m。
(4) 電鍍完成后對鍍層表面進行熱處理，溫度為560'C，保溫1—2小時。按照常 規(guī)方式拋光去除氧化膜，再用機械法拋光去除低硬度氧化膜。
經(jīng)活塞環(huán)專用珩磨機研磨試驗，帶有鎳鎢硼鐵合金鍍層的活塞環(huán)，研磨5分鐘，磨 損11.311111， ll分鐘磨損13.3um，見基層。 實施例3:
(1) 同實施例l。
(2) 配制電鍍液硫酸鎳40g/L、鎢酸鈉45g/L、硼酸25g/L、檸檬酸鈉40g/L、硫 酸亞鐵15g/L和檸檬酸6^L，將上述成分按照所需量量分別溶解在少量的水中，再按順 序混合攪拌均勻，用水稀釋到鍍槽規(guī)定量攪拌均勻，然后用濃氨水調(diào)PH值到8.4，電流 密度0.2A/dm2電解7小時。
(3) 電鍍實施過程將配好的電鍍液升溫至70°C，電鍍的過程中保持PH值穩(wěn)定 在8.4。電流密度5A/dm2。陽極選用耐腐性強的不銹鋼材料。電鍍速度3um/h，在活 塞環(huán)表面形成光亮的鎳鎢硼鐵合金鍍層。鍍層厚度21um。
(4) 電鍍完成后對鍍層表面進行熱處理，溫度為560'C，保溫1—2小時。按照常 規(guī)方式拋光去除氧化膜，再用機械法拋光去除低硬度氧化膜。
經(jīng)活塞環(huán)專用珩磨機研磨試驗，帶有鎳鎢硼鐵合金鍍層的活塞環(huán)，研磨5分鐘，磨 損9.04 ii m， 11分鐘磨損11.0 u m，見基層。
權(quán)利要求
1、一種內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層，其特征在于為鎳鎢硼鐵合金電鍍鍍層，電鍍液的組成為硫酸鎳30-100g/L、鎢酸鈉25-45g/L、硼酸20-30g/L、檸檬酸鈉20-40g/L、硫酸亞鐵8-15g/L和檸檬酸5-15g/L。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層，其特征在于所述電鍍液的組成為 硫酸鎳60g/L、鎢酸鈉40g/L、硼酸20g/L、檸檬酸鈉25g/L、硫酸亞鐵12g/L和檸檬酸 15g/L。
3、 一種權(quán)利要求l所述內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層的電鍍工藝，其特征在于將經(jīng)過鍍前 處理的活塞環(huán)放置到60 80'C配好的電鍍液中，在電鍍過程中保持pH穩(wěn)定在7.8~8.4范 圍內(nèi)，電流密度為4~9A/dm2，所述配好的電鍍液的配制過程為將電鍍液的組成成分按 照硫酸鎳、鎢酸鈉、硼酸、檸檬酸鈉、硫酸亞鐵、檸檬酸的加入順序混合攪拌均勻，用 水稀釋到電鍍槽規(guī)定量，用濃氨水調(diào)pH到7.8 8.4范圍，然后在0.1~0.2 A/dm2電流密 度下電解至少6小時。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍工藝，其特征在于電鍍完成后對鍍層表面進行熱處理、 拋光去除氧化膜，再用機械法拋光去除低硬度氧化膜，所述熱處理溫度控制在550—570 'C，保溫1一2小時。
全文摘要
本發(fā)明內(nèi)燃機活塞環(huán)抗磨鍍層，其特征在于為鎳鎢硼鐵合金電鍍鍍層，電鍍液的組成為硫酸鎳30-100g/L、鎢酸鈉25-45g/L、硼酸20-30g/L、檸檬酸鈉20-40g/L、硫酸亞鐵8-15g/L和檸檬酸5-15g/L。本發(fā)明采用電鍍法將鎳鎢硼鐵合金代替硬鉻，無環(huán)境污染，且活塞環(huán)的耐磨性高于硬鉻鍍層。本發(fā)明同時提供了抗磨鍍層的電鍍工藝，將經(jīng)過鍍前處理的活塞環(huán)放置到60～80℃配好的電鍍液中，在電鍍過程中保持pH穩(wěn)定在7.8～8.4范圍內(nèi)，電流密度為4～9A/dm²。
文檔編號C25D3/56GK101338445SQ20081014013
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者曹新忠 申請人:淄博圣源納菲爾鎢合金表面工程有限公司