CN102234804A - 耐磨配件的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是提供耐磨配件的一种表面处理方法，耐磨配件的表面处理方法其特征是：以普通金属材料作为基体，在其直接作用于泥土、沙石、粉体、浆体等物质的部位采用电镀、电铸或化学镀等方法电沉积一层金属合金过渡层，在金属合金过渡层上采用电镀、电铸或化学镀等方法电沉积一层或多层含有超硬材料微粒的超硬材料——金属复合镀层作为耐磨层；从而，使得该部位达到超过现有的一切耐磨配件10-20倍以上的使用寿命。其经济效益和社会效益极其显著。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨复合金属材料技术领域，具体是指在操作过程中与工作物料直接接触的耐磨配件表面处理技术。
背景技术
目前在一些机械领域，如：制砖机械、制瓦机械、耕田机、收割机等农用机械；推土机、挖掘机、装载机、工路平铺机等工程机械；河道清淤机、泥浆灰砂泵等水利工程机械；矿山机械；铸造业型砂清理、造船业喷砂处理等喷砂机械；印刷与印染机械、纺织机械的应用；冶金工业、煤炭工业、化工工业等粉体输送机械。这些行业和领域内的机械工作装置，其直接作用于泥土、沙石、粉体、浆体等物质的耐磨件，需要具有高的耐磨性能。而现有耐磨配件的耐磨性能较差，需要寻找一种更好的耐磨复合材料。
发明内容
本发明的目的是要提供一种具有超硬材料微粒-金属复合镀层的耐磨配件的表面处理方法。
本发明的技术方案是这样实现的，耐磨配件的表面处理方法其特征是：在金属基体预处理部位采用电镀、电铸或化学镀等方法电沉积一金属过渡层；在金属过渡层上采用电镀、电铸或者化学镀等方法电沉积一层或者多层含有超硬材料微粒的超硬材料——金属复合镀层作为耐磨层；
所述电沉积方法主要包含油污清洗、前期处理、初沉积、主沉积、后期处理五个工艺步骤，
步骤一、所述油污清洗是指碱煮除油、粗除油。
其中粗除油工艺条件配方如下：
采用洗衣粉加入少量的洗洁精拌和在锯末屑里，工件钢体经过搓洗，然后用自来水冲洗即可。
经过粗除油的工件继续碱煮除油
其中碱煮除油工艺条件配方如下：
氢氧化钠 10——80克/升
磷酸钠 5——40克/升
碳酸钠 10——80克/升
硅酸钠 5——40克/升
乳化剂 1——15毫升/升
温度 80——90度
时间 至油除净
步骤二、所述前期处理是指工件碱煮除油后，首先烘干，绝缘封闭，工装夹具装配、酸侵蚀、电化除油、超声波处理、电化活化等一系列处理过程。
其中酸侵蚀的配方及处理工艺条件如下：
盐酸 5——30％
氧化剂 25克/升
缓蚀剂 1克/升
温度 室温
时间 至锈除净
其中电化除油的配方及处理工艺条件如下：
氢氧化钠 10——80克/升
磷酸钠 5——40克/升
碳酸钠 10——80克/升
乳化剂 0.5——1毫升/升
温度 50——60度
电流密度 5——15A/dm2
时间 阴极除油 2分钟+阳极除油 15——80秒超声波处理又包括超声波除油和超声波清洗。
其中超声波除油的配方及处理工艺条件如下：
氢氧化钠 1——80克/升
磷酸钠 1——60克/升
碳酸钠 5——60克/升
温度 40——60度
时间 15——80秒
其中超声波清洗的配方及处理工艺条件如下：
高纯水 流动
温度 40——60度
时间 15——120秒
其中电化活化的配方及处理工艺条件如下：
硫酸 10％——50％
添加剂A 0——1克/升
添加剂B 0——1克/升
电流密度 10——20A/dm2
温度 室温
时间 阴极 1分钟+阳极15——60秒
步骤三、所述初沉积是指将经过前期处理的基体预处理部位在电解液中电沉积一过渡层作为底层。
步骤四、所述主沉积采用埋砂法，是指在电解液中将基体预处理部位埋没在超硬材料的砂堆里，通过电沉积方法在过渡层上电沉积超硬材料-金属复合镀层，将超硬材料颗粒固定到金属镀层中；为提高耐磨部件使用寿命，当电沉积层达到金刚石体积的70％时，在同一预处理部位可重复埋砂沉积工序，以电沉积多层含有超硬材料微粒的超硬材料——金属复合镀层的耐磨层。
步骤五、所述后期处理是指当电沉积层达到超硬材料颗粒体积的70％以上时，将工件从电镀液中取出，拆卸辅助工具，进行清理和后处理工艺，形成成品。
所述超硬材料微粒采用金刚石、碳化硼、氮化硼、刚玉、碳化硅的一种或其组合；
所述过渡层和耐磨层的电沉积金属可以是单元、双元或多元合金，如镍、铁、锰、鈷、钨、磷等单元金属，或双元金属或多元金属组成，如镍铁合金、镍锰合金、镍钨合金、镍磷合金、镍鈷合金、镍钴锰合金、镍钨磷合金层。
本发明具有的有益效果：
1、成本低廉。本发明技术方案制造的耐磨配件，利用最普通的钢材，节约大量昂贵的工具钢、硬质合金材料，
2、适用范围广。耐磨技术领域的功能部件，如道路、土建、水利、矿山、油田、造船、农业、化工、印刷、纺织、造纸等行业专用机械中，在推进、挖掘、平整、研磨、碾压、钻进、输送、搅拌等功部件上使用，通过提高耐磨件性能，降低施工成本，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的耐磨配件(单层耐磨层)结构示意图
图2是本发明的耐磨配件(多层耐磨层)结构示意图
图3是本发明工艺流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明
参照图1、图2，基体表面有一金属过渡层，金属过渡层外有一层或多层耐磨层，所述耐磨层为超硬材料——金属复合镀层，所述超硬材料采用金刚石、碳化硼、氮化硼、刚玉、碳化硅的一种或其组合。
所述过渡层和耐磨层的电沉积金属可以是单元、双元或多元合金，如镍、铁、锰、鈷、钨、磷等单元金属，或双元金属或多元金属组成，如镍铁合金、镍锰合金、镍钨合金、镍磷合金、镍鈷合金、镍钴锰合金、镍钨磷合金层。
耐磨配件的表面处理方法，在金属基体预处理部位采用电镀或电铸方法形成一金属过渡层；在金属过渡层上采用电镀或电铸方法电沉积一层或多层含有超硬材料微粒的超硬材料——金属复合镀层作为耐磨层；所述超硬材料微粒采用金刚石、碳化硼、氮化硼、刚玉、碳化硅的一种或其组合；
所述基体采用普通钢材，基体的形状可以是任意几何体形状，主要是条状、块状、齿状或球面、弧面、薄片、管道、腔体。如推土机械推泥板、挖掘机或装载机的斗齿、摊铺机平铺板、平路机刮泥板、粉体或浆体流体输送管、腔体输送部件、地质钻头、隧道旋挖齿、搅拌部件、模具、磨块、磨片、磨轮、耐磨棒等。
所述过渡层和耐磨层的电沉积金属可以是镍铁合金、镍锰合金、镍钨合金、镍磷合金、镍鈷合金，可以是单一金属，如镍、铬、铁等。
所述电镀或电铸方法主要包含油污清洗、前期处理、初沉积、主沉积、后期处理五个工艺步骤，
所述油污清洗是指碱煮除油、粗除油。
其中粗除油工艺条件配方如下：
采用洗衣粉加入少量的洗洁精拌和在锯末屑里，工件钢体经过搓洗，然后用自来水冲洗即可。
经过粗除油的工件继续碱煮除油
其中碱煮除油工艺条件配方如下：
氢氧化钠 10——80克/升
磷酸钠 5——40克/升
碳酸钠 10——80克/升
硅酸钠 5——40克/升
乳化剂 1——15毫升/升
温度 60——90度
时间 至油除净
所述前期处理是指工件碱煮除油后，首先烘干，绝缘封闭，工装夹具装配、酸侵蚀、电化除油、超声波处理、电化活化等一系列处理过程
其中酸侵蚀的配方及处理工艺条件如下：
盐酸 10——30％
氧化剂 25克/升
缓蚀剂 1克/升
温度 室温
时间 至锈除净
其中电化除油的配方及处理工艺条件如下：
氢氧化钠 10——80克/升
磷酸钠 5——40克/升
碳酸钠 10——80克/升
乳化剂 0.5——1毫升/升
温度 50——60度
电流密度 5——15A/dm2
时间 阴极除油 2分钟+阳极除油 15——30秒超声波处理又包括超声波除油和超声波清洗。
其中超声波除油的配方及处理工艺条件如下：
氢氧化钠 1——80克/升
磷酸钠 1——60克/升
碳酸钠 5——60克/升
温度 40——60度
时间 15——80秒
其中超声波清洗的配方及处理工艺条件如下：
高纯水流动
温度1560度
时间15120秒
其中电化活化的配方及处理工艺条件如下：
硫酸 10％——50％
添加剂A 0——1克/升
添加剂B 0——1克/升
电流密度 10——20A/dm2
温度 室温
时间 阴极 1分钟+阳极15——60秒
经过电化活化的基体经过水洗后带电入槽进行初沉积。
所述初沉积是指将经过前期处理的基体预处理部位在电解液中电沉积一过渡层作为底层。
电解液的基本组成如下：
硫酸镍 180——350克/升
氯化镍 15——80克/升
硫酸钴 0——40克/升
氯化钠 0——15克/升
硫酸锰 0——5克/升
添加剂C 0.3——0.6毫升/升
添加剂D 10——20毫升/升
添加剂E 3——5毫升/升
添加剂F 0——40克/升
添加剂G 0.3——0.6克/升
温度 15——60度
电流密度 0.2——3.5A/dm2
所述主沉积采用埋砂法，是指在电镀液中将基体已经预处理部位埋没在金刚石的砂堆里，通过在金属过渡层上电沉积超硬材料——金属复合镀层，将超硬材料微粒粒固定到金属镀层中；为了提高耐磨部件使用寿命，当电沉积层达到金刚石体积的70％时，在同一预处理部位可重复埋砂沉积工序，以形成多层含有超硬材料微粒的超硬材料--金属复合镀层的耐磨层。
所述后期处理是指当电沉积层达到金刚石颗粒体积的70％以上时，将工件从电解液中取出，拆卸辅助工具，进行清理和后处理工艺，形成成品。
Claims (6)
1.耐磨配件的表面处理方法，其特征是：在金属基体耐磨部位采用电镀、电铸或化学镀方法的电沉积一金属过渡层；在金属过渡层上采用电镀、电铸或化学镀等方法电沉积一层或多层含有超硬材料微粒的超硬材料——金属复合镀层作为耐磨层。
2.根据权利要求1所述的耐磨配件的表面处理方法，其特征是：所述电沉积方法主要包含油污清洗、前期处理、初沉积、主沉积、后期处理五个工艺步骤，
步骤一、所述油污清洗是指碱煮除油、粗除油。其中粗除油工艺条件配方如下：
采用洗衣粉加入少量的洗洁精拌和在锯末屑里，工件钢体经过搓洗，然后用自来水冲洗即可。
经过粗除油的工件继续碱煮除油
其中碱煮除油工艺条件配方如下：
氢氧化钠 10-80克/升 磷酸钠 5-40克/升
碳酸钠 10-80克/升
硅酸钠 5-40克/升
乳化剂 1-15毫升/升
温度 60-90度
时间 至油除净
步骤二、所述前期处理是指工件碱煮除油后，首先烘干，绝缘封闭，工装夹具装配、酸侵蚀、电化除油、超声波处理、电化活化等一系列处理过程
其中酸侵蚀的配方及处理工艺条件如下：
盐酸 5-30％
氧化剂 25克/升
缓蚀剂 1克/升
温度 室温
时间 至锈除净
其中电化除油的配方及处理工艺条件如下：
氢氧化钠 10-80克/升
磷酸钠 5-40克/升
碳酸钠 10-80克/升
乳化剂 0.5-1毫升/升
温度 50-60度
电流密度 5-15A/dm2
时间 阴极除油2分钟+阳极除油15-80秒超声波处理又包括超声波除油和超声波清洗。
其中超声波除油的配方及处理工艺条件如下：
氢氧化钠 1-80克/升
磷酸钠 1-60克/升
碳酸钠 5-60克/升
温度 40-60度
时间 15-80秒
其中超声波清洗的配方及处理工艺条件如下：
高纯水 流动
温度 15-60度
时间 15-120秒
其中电化活化的配方及处理工艺条件如下：
硫酸 10％-50％
添加剂A 0-1克/升
添加剂B 0-1克/升
电流密度 10-20A/dm2
温度 室温
时间 阴极1分钟+阳极15-60秒
步骤三、所述初沉积是指将经过前期处理的基体预处理部位在电解液中电沉积一过渡层作为底层，电解液的基本组成如下：
硫酸镍 180-350克/升
氯化镍 15-80克/升
硫酸钴 0-40克/升
氯化钠 0-15克/升
硫酸锰 0-5克/升
添加剂C 0.3-0.6毫升/升
添加剂D 10-20毫升/升
添加剂E 3-5毫升/升
添加剂F 0-40克/升
添加剂G 0.3-0.6克/升
温度 15-60度
电流密度 0.2-3.5A/dm2
步骤四、所述主沉积采用埋砂法，是指在电解液中将基体已经预处理部位埋没在超硬材料的砂堆里，通过电沉积方法在过渡层上电沉积超硬材料——金属复合镀层，将超硬材料颗粒固定到金属镀层中；为了提高耐磨部件使用寿命，当电沉积层达到超硬材料体积的70％时，在同一预处理部位可重复埋砂沉积工序，以形成多层超硬材料-金属镀层的耐磨层；
步骤五、所述后期处理是指当电沉积层最后一次达到超硬材料颗粒体积的90％以上时，将工件从电解液中取出，拆卸辅助工具，进行清理和后处理工艺，形成成品。
3.根据权利要求1所述的耐磨配件的表面处理方法，其特征是：所述基体采用普通钢材，基体的形状可以是任意几何体形状，主要是条状、块状、齿状或球面、弧面、薄片、管道、腔体。
4.根据权利要求1所述的耐磨配件的表面处理方法，其特征是：所述超硬材料微粒采用金刚石、碳化硼、氮化硼、刚玉、碳化硅的一种或其组合。
5.根据权利要求1和权利要求4所述超硬材料微粒的粒度可以是W1-W40的微粉和35-500目的任何一个单一粒度的颗粒或者多个粒度的超硬材料的组合。
6.根据权利要求1所述的耐磨件表面处理方法，其特征是：所述过渡层和耐磨层的电沉积金属可以是单元、双元或多元合金，如镍、铁、锰、鈷、钨、磷等单元金属，或双元金属或多元金属组成，如镍铁合金、镍锰合金、镍钨合金、镍磷合金、镍鈷合金、镍钴锰合金、镍钨磷合金层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111109 |