引言
油缸是液压系统的紧急实行元件,活塞杆表面解决方法是决计油缸靠得住性的关键要素之一,现在液压行业紧要采纳电镀单层硬铬或镀乳白铬+硬铬的双层复合铬层表面解决办法,铬化学功能平稳,防腐才能较好,硬度较高可达HV,争持系数较低,同时再有工艺老练、简明、成本低的益处,故该工艺办法在油缸活塞杆的表面解决上袭用最为精深。但在油缸的行使经由中,却发觉洪量的活塞杆镀铬层涌现腐化、零落等局势,海洋处境或湿润的煤矿矿井处境尤其严峻,本文对油缸活塞杆镀铬的腐化机理及腐化进展趋向实行了解析并给出了抬高其耐蚀性的举措,并对举措的有用性实行了实验考证。
1铬层腐化机理解析
1.1基体腐化机理
镀铬固有的裂隙特点导致铬层不能对基体完成齐全的障蔽,使活塞杆基体与外界空气可完成氧原子及腐化介质的替换,在此工况下金属将构成电位差,构成原电池效应,构成电化学腐化,较为天真的活塞杆基体做为阳极被腐化,假如当产品镀铬前解决不到位,在镀铬前基体曾经涌现腐化局势,由于铬层的孔隙成绩镀层下方蓄积腐化性介质,则在后续行使经由中加快基体产生倏地腐化。当基体腐化物渐渐会聚在铬层固有的裂缝内时所构成的应力会加重裂缝的膨胀,当膨胀抵达表面铬层时,铬层会产生膨胀剥落。在油缸行使经由中基体腐化是紧要的腐化方法。
1.2铬层表面腐化机理金属铬电镀后在表面会构成一层精细的、通明的氧化膜,此氧化膜使金属铬钝化使之具备防腐成绩。在湿润的处境中,当含有氯离子的液体或固体习染在镀铬表面,氯离子的活化效用会对铬的氧化钝化膜起到活化效用,从而使铬层着手构成腐化。氯离子与金属铬有很强的优先吸附力并同时将铬表面将氧排掉,而氧决计铬层表面氧化膜的防腐特点,当氯离子替代氧与铬构成氯化物后,金属氧化膜被毁坏,导致铬层被腐化。当金属铬着手腐化后,因铬层存在孔隙和微裂纹局势,在微小的裂缝处境中,熔解的金属离子浓度大大增多,为维持电荷均衡,氯离子会一直迁入蚀孔,导致氯离子富集,构成金属氯化物的浓溶液,从而导致了腐化的加快。2镀铬的工艺经由解析
2.1多家镀铬工艺经由
图1和图2为某甲、乙两个企业镀双层铬的工艺经由。图1某甲企业镀铬工艺经由图2某乙企业镀铬工艺经由2.2工艺经由论述(1)化学除油:为碱性除油,即用紧要含NaOH的溶液除油。(2)电废除油:是在碱性(NaOH)溶液中,阳极其工件,实践是对工件实行腐化的一个经由,在腐化经由中去掉油污等脏东西。(3)活化:浸蚀也叫阳极活化:镀槽中阴极阳极换级,阳极其工件,原有阳极其阴极,实践是对工件的腐化经由,将氧化物及锈蚀点腐化掉,光阴寻常不超出30s,电流密度20~40A/dm2。(4)小电流阴极活化:阴阳极不必替换,首先以小电流密度2~4A/dm2通电,当阴极电流密度小于金属析出的最低电流密度5A/dm2时,工件表面着手有氢析出,这些氢原子雄壮的复原才能将金属表面曾经成型的氧化膜毁坏并复原成原有金属铬,使工件处于活化状况,活化光阴寻常把持在1~2min,光阴太长会构成原有铬层腐化严峻或零落严峻或发黑等。(5)酸洗液活化:也称化学活化,即在硫酸或盐酸液中实行浸泡。2.3工艺经由解析从以上三家的工艺经由解析,在镀铬前解决城市酸洗去除氧化皮,在投入镀铬槽后有一个活化经由,即人为的对工件实行短光阴的腐化,以抵达齐全去除氧化皮的宗旨,这些经由决计了在镀铬经由中基体弗成防止会遭到肯定的微腐化,益处是微腐化能够让基体尽大概呈现晶体使铬层的附出力更强,能够防止由于氧化皮构成的铬层弊病,但微小腐化坑的存在很简明使铬析出时构成应力不平均构成贯串性裂隙,成为铬层腐化的源点。从三家工艺经由解析,固然稍有不同,但实质是相同的。3铬层弊病的构成
3.1裂隙缩孔的构成镀铬经由的析氢局势是其固有特点,这一特点决计了镀铬经由中会涌现拉应力,且铬在基体附着后由于构成体积萎缩局势也会构成铬层拉应力局势,当拉应力抵达肯定水平,铬层会被拉裂,涌现铬层的裂隙,裂隙显露不规定网状,也可于是十字交织线状的。有的裂隙在一个断面上直接深达基体贯穿铬层表面,有的裂隙是经由裂隙网络将基体与铬表贯穿,而大多裂隙是经由网络在铬层之间连通,或深达基体未及铬表,或贯穿铬表未达基体。缩孔是在镀铬经由中由于析氢效应,部份气泡在镀铬经由中没有准时析出但又在后期析出,构成电镀的断续构成的(见图3)。图3裂隙、缩孔图示3.2针孔的构成针孔是贯串简明镀层至基体或多层镀时贯串某一层镀层的微小孔眼,其特点是直接走漏出基体或被贯串的镀层,针孔巨细不一,形态也不规定,有的直接肉眼看来,有的须要借助夸大镜等才可调查到(见图4)。图4针孔像貌针孔构成的起源较繁杂,大体有:(1)基体自己金相机关不平均,或过剩物的存在,或析氢排气不通畅构成这些部位镀不上铬,构成针孔。(2)镀件表面的油污没有齐全洗濯纯洁或镀件锈斑整理失当,电镀时这些弊病简明涌现不导电或导电性差的局势,而这些弊病点简明汇集气体既而构成针孔,该要素构成的针孔具备麋集且无规定的特点。(3)电镀件在电镀前曾经构成锈斑等弊病,由于锈斑不易导电,在实行电镀时,会导致针孔的构成。(4)镀液弊病,比方三价铁或三价铬等杂质的存在,易构成镀层针孔。(5)电镀经由中,析出的氢易附着在表面粗拙或划伤严峻处,假如氢不能成功排出而构成氢气泡,导致该处无奈寻常放电易生成针孔,且云云的针孔时时较大。(6)镀液中的颗粒物、悬浮物或是微小的杂质附着在镀件内壁,电镀经由中易构成针孔。4铬层腐化源点及其腐化历程趋向解析
4.1甚么是腐化源点基体可直接与大气氧原子、氯离子、硫离子等腐化介质实行替换的点;或尽管未与大气贯穿但基体受障蔽的铬层格外薄的点;基体在前解决经由中或材料自己弊病涌现的腐化坑都称为腐化源点。源点的特点是,当源点与大气着手实行氧原子、氯离子、硫离子(或其余腐化介质)替换时,源点即投入腐化历程,着手涌现腐化产品,由于腐化产品体积膨胀的特点,当腐化产品投入铬层裂隙网络时,会胀大裂隙,加快源点的腐化速率。当源点浸在油液中或用封孔剂等物资封锁源点与大气贯穿的道路,则源点就片刻堵塞了腐化历程。4.2腐化源点很难防止从周全镀铬工艺可知,在镀铬工艺经由中基体弗成防止遭到幽微腐化,腐化经由紧要产生在镀前酸洗、镀中刻蚀及镀后镀层弊病中残剩镀液的腐化,这些腐化点便是腐化源点。
对行使8年的不同产品实行多个样件的切样宏观解析,全数被调查的样件均可找到其腐化源点,且全数样件的基体不同水平都存在腐化局势,巨细从5~μm不等,腐化坑的巨细与镀铬工艺、产品处境应力及使历光阴关连。
对图5铬层剥落点的腐化点实行微光像貌及能谱解析,部份地域看来泥纹状腐化产品,部份地域还看来深入内部的孔洞,腐化区存在较多网状裂纹,寻常地域镀层较平坦,未见开裂局势;对铬层腐化表面实行能谱解析,除基体Cr元素外还含有O及少数Fe、Na、Cl元素,这是模范的铬层腐化特点且基体腐化源点张大后的状况格外显然。采取图5统一根油缸且表面铬层完益处取样件,并剖切后调查期宏观像貌如图6所示。图5行使8年后的产品样件剖面、表面及能谱图解析(1X)图6表面铬层完益处剖面宏观像貌图(X)腐化源点显然,源点上的裂隙尚未贯穿。从不同厂家不同镀铬工艺别离做单层铬、双层铬样件各3件,共6件新样件并当场实行铬层表面及切面的宏观调查,相同发觉腐化源点,且源点有贯穿裂隙与其贯串,讲解该源点曾经投入腐化历程,可是腐化历程较短,铬层表面还未展现出腐化特色。模范图样如图7所示。图7新镀单层铬样件显露的腐化源点(清华厂样件)从镀铬工艺解析并联合新临盆的不同厂家样件实行的剖切宏观像貌解析可知,镀铬工艺很难防止会涌现腐化源点,当源点与大气能够实行氧原子与腐化介质替换时,腐化源点即投入腐化历程,当腐化源点不能与大气实行氧原子与腐化介质替换时,分两种情状,一种为假如该点留有残剩镀液及氧原子,则该源点仍可实行腐化历程直至残剩的氧原子耗尽且仍不能与大气沟通,则该源点中止腐化历程投入睡眠状况;其二为该源点无残留镀液及氧原子,则镀铬完结时,该源点即投入睡眠状况。当别处的曾经投入腐化历程的腐化源点由于腐化经由渐渐张大裂隙网络直至该网络与睡眠状况的腐化源点的网络贯穿时,则睡眠的源点即投入腐化历程。4.3腐化历程趋向解析1)直接或直接深达基体贯串表面的针孔该弊病是腐化增加快率最快的源点,由于该针孔下的基体直接与大气沟通,或经由针孔周壁裂隙网络可达的基体未受就任何铬层的掩护,基体构成的腐化物顺着针孔周壁上的裂隙投入范围的裂隙网络,由于腐化物投入裂隙后体积膨胀构成拉应力,构成裂隙膨胀,当云云的膨胀产生在铬层表面时,铬层就会产生腐化表征:微小或较宏观的腐化点或腐化坑,严峻时产生大面积铬层剥落局势。2)直接深达基体贯串表面的裂隙如图8所示,云云的弊病与1)的弊病性质一致,基础没有遭到铬层的掩护,很快就会产生基体的腐化从而构成关连铬层的毁坏。云云的弊病假如铬层表面初始状况就涌现较大的裂隙特色,检修人员就会检出剔除,但假如云云的裂隙极其微小,目视弗成见,孔隙率检讨也不能检修,云云的产品很大概被断定为及格件,原来产品在未使历时就曾经在铬层表面涌现了腐化特色。图8碳钢单层铬封孔剂封孔小时中性盐雾实验后3)深达基体未直接贯串表面的裂隙深达基体未直接贯串表面的裂隙,但这些裂隙只与表层只差微小厚度,且微小厚度也散布了极微小裂隙或不规定缩孔等弊病。云云的弊病,其下的基体屡屡曾经存在腐化源点,源点上已存在深达浅表的裂隙,浅显的讲即其下的基体只遭到很浅的铬层掩护,厚度偶然仅几微米,云云的弊病在初始状况时时展现出及格的镀铬表面,但产品使历时由于铬层磨损或被腐化,这些弊病会很快涌现表面腐化表征。4)镀铬层固有的裂隙网络弊病某些裂隙构成网络与腐化源点贯穿,某些裂隙自成网络既不与腐化源点贯穿也不与大气连贯,这些裂隙网络并不参加腐化历程,但当参加腐化历程的裂隙网络由于腐化介质的染指产生膨胀增长使网络之间贯穿,构成素来并没有参加腐化历程的网络也插手到腐化历程,进一步加快产品的腐化。5抬高铬层耐蚀性的举措
由于镀铬弗成防止涌现裂隙网络及腐化源点,那末阻断腐化的路途便可堵塞腐化的历程,镀铬+封孔剂的工艺办法便是采纳封孔剂填充到铬层裂纹中以阻断腐化路途的办法,封孔剂俗称封胶,紧要由固化剂和环氧树脂基材经由正当配比、搅拌构成,封孔剂在常温下为液体状况,加热后涂抹在铬层表面,与铬层有较强的结协力,并能够在短光阴内固化且耐油性强。单层铬及双层铬样件经由封孔解决后的样件,参照GJB.11A-9第11部份实行中性盐雾实验,小时后单层铬+封孔剂及多层铬+封孔剂均没有涌现锈蚀点,同时样件进过岛礁海洋处境实验1年后,铬层表面涌现个人微小腐化点。如图8~图10所示,讲解这类工艺办法能很好地提拔铬层的耐蚀性,当在格外卑劣的海洋处境下,在行使该工艺的前提下帮忙涂抹光滑脂等维持举措,便可餍足海洋处境的行使请求。图9碳钢双层铬封孔剂封孔小时中性盐雾实验后图10碳钢双层铬封孔剂封孔海洋实验1年后(个人腐化点)6研讨论断
由于镀铬经由中弗成防止会涌现微裂纹、缩孔等弊病,这些弊病的存在会使基体不能齐全遭到铬层的障蔽掩护,当油缸活塞杆处于伸出状况时,基领会投入腐化历程,当在卑劣处境下处事又不能获得有用的油膜、光滑脂等维持时,会加快活塞杆基体的腐化速率。腐化产品导致铬层表面构成应力,当应力充裕大时,铬层会被拉裂,铬层弊病部位表面凸起并着手涌现鼓泡局势,进一步腐化构成裂纹,腐化介质经由裂纹渗入督促腐化加重,使镀层产生零落和碎裂,导致基体与外界直接来往,铬层掩护做废,最后涌现咱们肉眼看来的腐化弊病。封孔剂可有用封锁铬层固有的裂隙弊病,阻断基体与腐化介质的效用处径,阻遏或大大缓解基体的腐化历程,经实考证实是一种较好的抬高铬层耐腐化的办法。参考文件
[1]GJB.11A-9,军用装配实习室处境实验办法第11部份:盐雾实验[S].
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