專利名稱：無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，可廣泛應(yīng)用于汽車、國防、航空、航天、汽車、船舶、工程機械、鋼鐵等行業(yè)的輥、軸、活塞環(huán)、活塞桿、油缸、汽缸、齒輪、搖臂、減振桿等生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的高度發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品逐步向高強化、高功率、長壽命的方向發(fā)展， 對產(chǎn)品的內(nèi)在性能要求越來越高；目前，輥、軸類等耐磨要求高的產(chǎn)品普遍采用傳統(tǒng)的電沉積鉻的方式進行加工，即使通過松孔沉鉻、快速沉鉻等方式均難以滿足高耐磨、低磨損、超負荷的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決產(chǎn)品經(jīng)傳統(tǒng)電沉積鉻后，其耐磨性、潤滑性及強度不夠的缺點，提供一種電沉積鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝；使用本工藝加工出來的產(chǎn)品具有極好的儲油性、潤滑性和極佳的耐磨損、耐腐蝕、抗氧化及抗熱震等性能，不但能提高產(chǎn)品本身的使用壽命和使用強度，而且在高溫、高負荷的條件下，由于其潤滑性能極佳，還可以大大降低與該產(chǎn)品相互摩擦的材料的磨損。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過周期換向的電沉積方式、采用三電極循環(huán)給電(即不溶性陽極、中間陰極和工件三個電極)，結(jié)合特殊的工藝及鉻沉積過程中產(chǎn)生微裂紋的特點， 將納米陶瓷粉末嵌入并固化在鉻層的微裂紋內(nèi)，形成高潤滑、高耐磨的鉻基復(fù)合陶瓷鍍層； 鉻基復(fù)合陶瓷鍍層生產(chǎn)過程中，先將工件作為陰極，在其表面電沉積一層高密度的網(wǎng)紋鉻， 然后將工件轉(zhuǎn)化成陽極，促使鉻層表面活性極強的網(wǎng)紋發(fā)生溶解后被加寬、加深；由于加寬、加深后的微裂紋內(nèi)自由能極低，納米陶瓷粉末極容易嵌入到網(wǎng)紋內(nèi)；接著再將工件轉(zhuǎn)化成陰極，鉻在工件表面再次電沉積時將陶瓷粉末填埋在鉻層中；當陶瓷微粒填滿鉻層微裂紋后，再次沉積新的鉻層；如此反復(fù)至工藝要求厚度；所形成的復(fù)合層中，陶瓷粉末的含量達到1 6%。本發(fā)明與現(xiàn)有電沉積鉻層相比，鉻基復(fù)合陶瓷鍍層具有多層復(fù)合層的特點，每一層分布有縱橫交叉的網(wǎng)紋，陶瓷粉末分布在網(wǎng)紋中，每層厚度約5 15 μ m;每層網(wǎng)紋交錯處相互貫通，使整個復(fù)合陶瓷層形成一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，起到了極好的儲油作用，提高了產(chǎn)品的潤滑性；另外，陶瓷粉末嵌入在每層單一復(fù)合層中，由于其硬度高、摩擦系數(shù)低、耐磨性好，其在整個多層復(fù)合層中形成了一個強有力的支架，起到了很好的支撐作用；傳統(tǒng)電沉積鉻層中，雖然也可以通過松孔的方式加深和加寬網(wǎng)紋，但松孔后的鉻層整體強度、彈性和韌性均降低，且網(wǎng)紋主要分布在鉻層的外表面，因此其耐磨性能并不理想；本工藝沉積速度快，表面光滑細致，且工藝中不含氟化物，對設(shè)備、工裝以及工件的低電流區(qū)沒有腐蝕，大大提高了設(shè)備和工裝的使用壽命。


圖1本發(fā)明電沉積給電原理2鉻基復(fù)合陶瓷鍍層顯微結(jié)構(gòu)圖在圖中，1、直流電源；2、電沉積槽；3、不溶性陽極；4、工件；5、中間陰極；6、網(wǎng)紋深度；7、網(wǎng)紋寬度；8、陶瓷粉末；9、單層陶瓷厚度具體實施方法以下結(jié)合實例對本發(fā)明進行詳細說明實施例1:以生產(chǎn)Φ 200油缸為例說明生產(chǎn)的主要過程1、在鉻基復(fù)合陶瓷電沉積槽2中配制3000L鍍液，其中鉻酐180g/l，硫酸1.8g/l， FHD添加劑;3ml/l，三價鉻2g/l，其余為純水；加熱鍍液至55°C ；2、將油缸上好掛具并進行必要的前處理后吊入槽2中，連接好導(dǎo)電機構(gòu)好，開啟直流電源1，適當刻蝕、沖擊后，再在油缸內(nèi)圓表面沉積15分鐘鉻層，此過程的電流密度為 50A/dm2 ；3、轉(zhuǎn)換電極，將工件4切換為陽極、中間陰極5導(dǎo)通、不溶性陽極3斷開；此時，工件4表面鉻層的網(wǎng)紋被加深、加粗至所需的網(wǎng)紋深度6和網(wǎng)紋寬度7，此過程電流密度為 40A/dm2 ；4、在強烈攪拌的情況下，將適量的氧化鋁陶瓷粉末加入到上述鍍液并使陶瓷粉末均勻懸浮在鍍液中，氧化鋁陶瓷粉末8將自動填入網(wǎng)紋縫隙內(nèi)；5、再次轉(zhuǎn)換電極，將工件4切換為陰極、中間陰極5斷開、不溶性陽極3導(dǎo)通，此時，鉻在工件4表面沉積，已嵌入陶瓷粉末的網(wǎng)紋被封閉，陶瓷粉末8被固定，，形成單層陶瓷鍍層9，此過程的電流密度為60A/dm2 ；6、多次重復(fù)上面3 5步驟，直至鍍層厚度達到0. 15mm，最終獲得網(wǎng)紋數(shù)100條、 2. 8Wt%的鉻基復(fù)合陶瓷鍍層，且陶瓷粉末8均勻分布在鉻層網(wǎng)紋中。實施例2:以生產(chǎn)大功率165活塞環(huán)為例說明生產(chǎn)的主要過程1、在鉻基復(fù)合陶瓷電沉積槽2中配制2000L鍍液，其中鉻酐250g/l，硫酸2. 5g/l， FHD添加劑5ml/l，三價鉻3g/l，其余為純水；加熱鍍液至60°C ；2、將活塞環(huán)組裝成筒后，上好掛具并噴砂、活化后吊入槽2中，連接好導(dǎo)電機構(gòu)好，開啟直流電源1，在活塞環(huán)筒外圓表面沉積30分鐘鉻層，此過程電流密度為60A/dm2 ；3、轉(zhuǎn)換電極，將工件4切換為陽極、中間陰極5導(dǎo)通、不溶性陽極3斷開，此時，工件4表面鉻層的網(wǎng)紋加深、加粗至所需的網(wǎng)紋深度6和網(wǎng)紋寬度7，此過程電流密度為60A/ dm2；4、在強烈攪拌的情況下，將適量的氧化鋁陶瓷粉末加入到上述鍍液并使陶瓷粉末均勻懸浮在鍍液中，氧化鋁陶瓷粉末8將自動填入網(wǎng)紋縫隙內(nèi)；5、再次轉(zhuǎn)換電極，將工件4切換為陰極、中間陰極5斷開、不溶性陽極3導(dǎo)通，此時，鉻在工件4表面沉積，已嵌入陶瓷粉末的網(wǎng)紋被封閉，陶瓷粉末8被固定，形成單層陶瓷鍍層9，此過程電流密度為80A/dm26、多次重復(fù)上面3 5步驟，直至鍍層厚度達到0. 20mm，最終獲得網(wǎng)紋數(shù)150條、`3. 6Wt%的鉻基復(fù)合陶瓷鍍層，且陶瓷粉末8均勻分布在鉻層網(wǎng)紋中。
權(quán)利要求
1.一種無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其特征是包括六個步驟步驟一、在專用鉻基復(fù)合陶瓷電沉積槽O)中配制下列成份鉻酐150 350g/l，硫酸1. 5 3. 5g/l，F(xiàn)HD 添加劑3 8ml/l，三價鉻2g 10g/l，其余為純水，加熱保溫處理；步驟二、將工件(4)上好掛具并進行必要的前處理后吊入槽中，連接好導(dǎo)電機構(gòu)好，開啟直流電源(1)，在工件表面沉積一層鉻層；步驟三、轉(zhuǎn)換電極，將工件(4)切換為陽極、中間陰極(5)導(dǎo)通、不溶性陽極(3)斷開；此時，工件鉻層的網(wǎng)紋加深加粗至所需的網(wǎng)紋深度(6)和網(wǎng)紋寬度(7)；步驟四、在強烈攪拌的情況下，將陶瓷粉末加入到上述鍍液并使陶瓷粉末均勻懸浮在鍍液中，陶瓷粉末(8)將自動填入網(wǎng)紋縫隙內(nèi)；步驟五、再次轉(zhuǎn)換電極，將工件(4)切換為陰極、中間陰極(5)斷開、不溶性陽極(3)導(dǎo)通；此時，鉻在工件表面電沉積，已嵌入陶瓷粉末的網(wǎng)紋被封閉，陶瓷粉末(8)被固定，形成單層陶瓷鍍層(9)；步驟六、多次重復(fù)上面五個步驟，直至鍍層厚度達到0. 05 0. 30mm，最終獲得網(wǎng)紋數(shù)50 200條、1 6Wt%的鉻基復(fù)合陶瓷鍍層， 且陶瓷粉末(8)均勻分布在鉻層網(wǎng)紋中。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其特征是步驟一所述的配制中不包含對設(shè)備和工裝有強烈腐蝕的氟化物，配制好后，加熱并保持工藝溫度為陽 62°C。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其特征是步驟二中，工藝電流密度為40 70A/dm2，時間10 40分鐘。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其特征是步驟三中，工件⑷由陰極轉(zhuǎn)換成陽極，工藝電流密度40 60A/dm2，時間為10 100秒。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其特征是步驟四中，鍍液中加入0. 5 5 μ m的氧化鋁陶瓷粉末，并保證其均勻懸浮在鍍液中。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其特征是步驟五中，工件⑷由陽極轉(zhuǎn)換成陰極，工藝電流密度30 ΙΟΟΑ/dm2，時間為10 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無氟鉻基復(fù)合陶瓷材料鍍層新工藝，其成份為鉻酐150～350g/l，硫酸1.5～3.5g/l，F(xiàn)HD添加劑3～8ml/l，三價鉻2g～10g/l；其制作方法為在工件表面預(yù)沉積10～40分鐘鉻層，轉(zhuǎn)換電極，將鉻層的網(wǎng)紋加深加粗，將陶瓷粉末填入網(wǎng)紋縫隙內(nèi)，再次轉(zhuǎn)換電極，在工件表面電沉積鉻，封閉網(wǎng)紋，固定陶瓷粉末，直至鍍層厚度達到產(chǎn)品工藝要求，最終獲得含1～6Wt％陶瓷粉末的具有極好儲油性、潤滑性和極佳耐磨損、耐腐蝕、抗氧化及抗熱震等性能的鉻基復(fù)合陶瓷鍍層，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于汽車、國防、航空、航天、汽車、船舶、工程機械、鋼鐵等行業(yè)。
文檔編號C25D5/18GK102418134SQ201110373888
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者蘇效良, 蘇晴 申請人:蘇效良, 蘇晴