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1、一九九九年上海第二工业大学学报No.1第一期JOURNALOFSHANGHAISECONDPOLYTECHNICUNIVERSITY1999文章编号:1001-4543(1999)01-0067-04镀铬活塞杆的锈蚀及其对策张益方(上海第二工业大学机械工程系,上海200041)摘要:本文就港口机械配套油缸的镀铬活塞杆的锈蚀原因进行了分析研究,并从活塞杆的机械加工及镀铬工艺两方面提出了相应的措施,有效地解决了镀铬活塞杆的锈蚀问题。关键词:残余张应力;镀层裂缝;抗腐蚀性;双层镀铬中图分类号:TG174.44文献标识码:Ba前不久我们受上海高申机械
2、厂及上海力鑫机械工程有限公司的委托,就上海高申机械厂所生产的港口设备配套油缸的镀铬活塞杆发生锈蚀及铬层脱落问题进行了专题研究,并提出了若干相应的工艺措施。现择要简介如下,供有关工厂参考。1活塞杆锈蚀的原因分析从已发生锈蚀脱铬的活塞杆的损坏情况分析,有一点是肯定的,即活塞杆的镀铬层上原先必定有深及基体金属的显微缺陷。当这种镀铬件在腐蚀气氛中工作时,这些表面缺陷处极容易积聚电解质,形态电化学锈蚀。发生电化学锈蚀时必然先腐蚀铬层下的基体金属。轻微的则可在外表面观察到锈迹,严重的则腐蚀会沿基体金属的侧向扩展,造成表面缺陷处的铬层剥落。为了了解铬层缺陷
3、的形态及成因,我们对一批按常规工艺加工的U30活塞杆,作了铁氰化钾(赤血盐)溶液的表面渗透试验。试验溶液的配方为:铁氰化钾K3[Fe(CN)6]10%氯化铵HN4Cl10%氯化钠NaCl10%水余量试验时,先将定性分析滤纸紧密地包裹在活塞杆表面,然后在滤纸上滴注试验溶液,使滤纸充分饱和湿润。约5-10分钟后,在与镀层缺陷位置相应的滤纸处,即生成滕氏(Turnbull)蓝沉淀。根据在滤纸上留下的滕氏蓝痕迹,就可了解镀层表面那些已深及基体金a发稿日期:1998-12-16;修订日期:1999-03-1868上海第二工业大学学报1999年第1期属的
4、缺陷的分布形态,进而可分析缺陷的形成原因。需要指出的是,此法不能探查出未深及基体金属的镀层缺陷,而这类缺陷也不会造成镀铬件的锈蚀,因此也不属试验探查的对象。在试验中所发现的深及基体金属的镀层缺陷,主要有三类:1.麻点状离散缺陷这类缺陷也即所谓“镀层针孔”,其直径小的仅0.02-0.03mm,大的可达0.4-0.5mm,肉眼也可清晰地看到。形成针孔的原因有两种,一种是由于工件镀前的表面加工较粗糙,存在一些不规则分布的缺陷,或由于原材料本身有夹杂物等缺陷,这样镀铬时在这些缺陷处会产生“镀瘤”,在随后的镀后磨加工时镀瘤脱落,就形成了针孔。这类针孔一
5、般尺寸都较大,而且深及基体金属;另一种原因是镀硬铬工艺本身形成的孔隙,它们也会深及基体金属。这种针孔一般尺寸较小,而且分布密度高。通常镀硬铬要避免这类针孔是比较困难的,但如果能将针孔的尺寸、数量、分布密度限制在一定的范围内,则对镀铬件的耐蚀性的影响就比较小。一般我们规定针孔的尺寸不得大于0.2mm,每100mm长度上针孔的数目不得超过五个,并且相邻两针孔的间距不得小于10mm。2.网状或线状缺陷一般工件镀铬后,镀铬层内有一定的残余张应力存在。如果工件在镀铬前表面加工时形成了较大的表面残余张应力,或镀铬时工艺参数控制不当,则镀层内的残余张应力会
6、达到相当大的数值,甚至超过铬层材料的断裂强度,形成显微裂缝。这种裂缝的走向可以是网状的,也可能是十字分叉线状的,裂缝的深度可深及基体金属。这种镀层缺陷对镀铬件的锈蚀有很大的贡献。3.布纹状的整片缺陷这种缺陷往往发生在工件圆周的一侧。其产生的原因有两种可能,一是镀铬时工件相对电极的位置偏置,造成镀层厚度一侧较薄,镀后磨外圆时将这一侧的镀层磨去,暴露出了基体金属;也可能是镀层虽然厚度较均匀,但镀后磨外圆时未注意工件的两端中心孔的状态是否完好,以至工件支承偏心,将一侧的铬层磨去,暴露出基体金属。这类镀层缺陷,由于其分布范围较大,对镀铬件的耐腐蚀性的
7、危害最大。2改善活塞杆耐蚀性的技术措施由上述分析可知,镀铬活塞杆的锈蚀,有机械加工方面的原因,也有镀铬工艺方面的原因。所以改善镀铬活塞杆耐蚀性的措施也可从这两方面来着手。2.1机械加工方面的措施这主要是指镀前工件的准备要注意以下几点:(1)工件的定位中心孔应始终保持良好的状态。中心孔应采用带护锥形式的,并经过仔细研磨,或采用圆弧形中心孔。每次加工安装工件时,应仔细地将中心孔擦拭干净。另外,磨床的中心顶尖,最好采用硬质合金强应力顶尖。(2)镀前工件的表面粗糙度应不大于Ra0.2,并且表面不得有任何划痕、擦伤,同时应尽可能地降低表面机械加工的残余
8、张应力。为此,我们采用了两种活塞杆的精加工工艺:精磨镀铬活塞杆的锈蚀及其对策69——超精珩,或精磨——滚压。精磨采用粒度为80的铬刚玉砂轮,砂轮须经仔细的静平衡及精
