汽车减振器连杆电镀铬及耐蚀性研究

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1、汽车减振器连杆电镀铬及耐蚀性研究高远，程先华，汤斐然(上海交通大学机械工程学院，上海200030)[摘要]汽车减振器连杆耐蚀性是影响汽车减振器质量和寿命的主要因素之一。连杆电镀工艺参数的选择决定了其镀铬层的质量及其耐腐蚀性能。通过对汽车减振器连杆电流密度与镀铬层组织形态的研究找到其对应关系，进行盐雾试验得到了优化的电流密度参数。不同表面质量的连杆盐雾试验对比表明：镀前对汽车减振器连杆进行表面超精加工可显著提高连杆的耐蚀性。研究结果为优化企业电镀生产工艺并提高汽车减振器的制造水平提供了一条有效途径。[关键词]减振器；耐蚀性；镀铬；超精加工[中图分类号]TQ153．1[文献标识码]A

2、[文章编号]1001—1560(2002)09—0025—02l刖罱汽车减振器连杆作为其悬挂系统心脏零件，如果耐蚀性能不佳会引起连杆的早期失效而产生漏油，这种由于连杆腐蚀而引起的汽车减振器损坏具有较高的比例。因此，提高减振器连杆的耐腐蚀性具有很重要的现实意义。减振器连杆采用表面镀硬铬工艺，以提高连杆的耐腐蚀性和耐磨性，由于铬极易在连杆表面形成钝化膜，可大大改善减振器连杆的耐蚀性能。镀铬层与其他金属镀层不同，为微裂纹结构，而且有多孔性。微裂纹对耐蚀性具有两方面的影响：一方面由于镀铬层有一定数量的微裂纹，在汽车减振器服役时可储存少量的减振液，避免了“干摩擦”，延长了产品的使用寿命；另

3、一方面，由于裂纹边缘的活性较强，在电化学腐蚀时成为腐蚀介质的储存场所。在交变应力的作用下还会产生腐蚀疲劳，加快了镀层的腐蚀速度，并且改变了镀铬层和基体(35号碳素结构钢)的电位次序，加快了基体的腐蚀。因此镀铬层微裂纹对连杆耐蚀性能的好坏有重要的影响，而微裂纹数量、分布及其表面缺陷与连杆的电镀工艺以及镀前处理有很大的关系。作者着重研究了电流密度的选择及镀前超精加工对汽车减振器连杆耐蚀性的影响。2连杆加工工艺连杆采用35号钢，加工工艺为：冷拉成型一车削一连续式中频感应淬火一预磨外圆一预精磨外圆一精磨外圆一超精加工一电镀铬一去氢回火一超精研磨。为了研究连杆表面质量与耐蚀性关系，在电镀铬

4、前加入超精加工工序(现生产工艺中无此工序)。电镀设备为德国进口电镀线，镀液成分：铬酸225—275g／L，硫酸2．54．0g／L；镀液温度：58℃；时间：22min，阴极电流：效率22％一26％。取54，56，58，60，63A／din25组电流密度。每组放置6根连杆，其中3根电镀铬前进行超精加工，以对比电镀前的表面状态对镀铬层质量及耐蚀性的影响，共30根连杆进行试验，试验数据取每组平均值。3试验结果分析3．1耐盐雾试验盐雾试验标准采用GB6458—86《金属覆盖层中性盐雾试验》(NSS)。盐雾试验设备为德国Heraeus公司HSK一1000盐雾试验箱，功率2．8kW。根据喷盐雾

5、检验标准控制条件为：氯化钠含量：50±10g／L；pH值：6．5—7．2；盐雾箱温度35±2℃；盐雾沉降率1．0—2．0mr．／(80cm2·h)。试验样品为5组共30根连杆，连杆在盐雾箱内平直放置，避免相互接触，喷雾方式为连续喷雾120h。按照汽车生产工艺标准要满足48h盐雾试验后观察无腐蚀。用连杆表面红锈扩展速率评定连杆腐蚀性能。在固定时间间隔测量并记录红锈面积，要迅速测量，以减少对连续喷雾的影响。对腐蚀样品采用S-520扫描电子显微镜(SEM)观察表面腐蚀形貌及截面组织。图1a为电镀前未超精加工的汽车连杆镀铬层腐蚀时间与腐蚀扩展速度的关系。可以看出：电流密度过小(54A2／

6、din2)，腐蚀扩展速度快，耐蚀性差，电流密度为56A／dm2以上腐蚀扩展速度增加缓慢；电流密度为58A／din2的耐腐蚀性较好。《嚏基塔t／ht／h(a)未超精加工(b)超精加工图1电镀时间为22mln连杆腐蚀扩展速度图1b与图1a对比可看出，超精加工的连杆镀铬层腐蚀扩展速度明显低于未超精加工的连杆镀铬层腐蚀扩展速度，耐盐雾腐蚀性能好。宏观观察表明：两种工艺的58和60组连杆未出现麻点，符合汽车连杆盐雾试验标准，且腐蚀扩展速度曲线接近。图2为超精加工的连杆经120h盐雾试验后镀铬层表面腐蚀形貌,从中看出电流密度为58A／时腐蚀坑底部(图2a)存在较细的网状裂纹，脆性小。电流密度

7、为60A／时腐蚀坑(图2b)存在明显裂纹，镀层脆性较大。(a)电流密度58A·cm(b)电流密度6oA·cn1图2连仟腐蚀形貌SEM照片(超精加工)对低电流密度(56A／以下)连杆腐蚀坑边缘的镀层观察发现有针孔，由于镀铬层较薄腐蚀是从多处蚀点孔开始扩展。3．2电流密度和吸氢的关系镀铬的电流效率低，一般不超过20％。如果要使电流效率达到20％或者更高，则电流密度需在50A／dm以上，槽液温度也要达到5(】℃以上l】。在如此高的电流密度下电极反应剧烈，铬沉积速度较快，阴极析出的大量氢