CN1061811A

CN1061811A - 一种耐磨减磨层的复合镀工艺

Info

Publication number: CN1061811A
Application number: CN 90106444
Authority: CN
Inventors: 姜晓霞; 赵洪星; 田云川
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-06-10
Anticipated expiration: 2005-11-27
Also published as: CN1022426C

Abstract

一种耐磨减磨层的复合镀工艺，其主要特征是所述的复合镀系指在Ni-P基体中同时加入SiC和石墨形成四元系的Ni-P/石墨-SiC或Ni-P/SiC- 石墨镀层。由本工艺获得镀层硬度HV600— 650kg/mm²，耐磨性比渗碳淬火好，和硬铬镀层相近，镀层无剥落现象，结合力良好。本发明具有设备简单、工艺稳定、成本低、无污染等优点。

Description

本发明涉及电镀技术领域，即提供了一种获得耐磨减摩层的复合镀工艺。

目前，工业上大量应用的一些摩擦部件如：缸套/活塞环、阀门等常常因摩擦系数大，耐磨性低而很快失效造成隙漏，虽有一些人为解决上述问题做了很多研究工作，更如八十年代初期金属研究所与辽河油田在解剖美国Gray公司产品基础上研制了用Co-Cr-W堆焊工艺生产稠油热采井口装置中的闸阀（阀板及阀座），但仍然存在着Co-Cr-W配副不具备自润滑性能，摩擦密封面抗擦伤性能不够理想，摩擦系数较大以及加工工序复杂，生产成本高等缺点。

本发明的目的是提供一种可以降低摩擦系数，提高耐磨性以减小摩擦副磨损，延长工件寿命、降低工件成本的复合镀工艺。

将不溶性微粒加入到镀液中，用化学镀或电镀（包括刷镀）的方法在基体上同时沉积出金属和第二相微粒的复合镀层的工艺称为复合镀。

本发明的主要特征是采用复合电镀工艺在Ni-P基体中同时加入SiC和石墨形成四元系的Ni-P/石墨-SiC或Ni-P/SiC-石墨镀层，达到耐磨减摩目的。片层状石墨可以在摩擦面间形成剪切强度小的减摩膜，不仅有良好的润滑作用，还能在300-400°温度不使用。但金属基体却因复合进石墨软粒子使硬度降低，从而影响镀层耐磨性及使用寿命。本发明选用的Ni-P基材经热处理后因析出Ni₃P会使其强度增加。此外，还可以通过工艺来调整磷含量从而改变石墨对强度的影响，施镀过程中由于石墨是良导体，容易出现镀层枝晶飞长现象，本发明除了控制施镀工艺外，适量的加入SiC粒子不仅抑制了枝晶飞长，还可减少出现孔洞的缺陷。

镀层中复合进SiC硬粒子后，由于它能承受载荷及对犁削的阻挡作用，可以较大幅度的提高镀层的耐磨性。不仅如此，由于Ni-P基体能将硬粒子牢固的嵌合把持住，故可使其承受并传递剪切载荷，也有益于耐磨性的改善。

本发明所提供的复合镀工艺组成如下：

1、对镀件除油处理，除油溶液配方及工艺条件为：

NaOH 20-35g/l

Na₂CO₃20-30g/l

Na₃PO₄·12H₂O 30-40g/l

OP乳化剂 1-2g/l

80°～高沸，处理20-40分钟。

2、活化处理，其工艺为：

2-4% Vol、H₂SO₄、处理30-60秒，均匀起泡。

3、复合镀、其溶液及施镀条件为：

NiSO₄7H₂O 200-300g/l

NiCl₂6H₂O 30-60g/l

H₃BO₃20-40g/l

H₃PO₃1-3g/l

石墨 5-15μm 2-15g/l

SiC 1-7μm 0.2-30g/l

十二烷基磺酸钠 0.01-0.05g/l

电流密度 10-40mA/cm²

PH 3-5

温度 35-55℃

时间 2-4小时（适当搅拌）

厚度 80-120μm

镀毕、工件在210±10℃处理1小时以增加结合强度。

由本发明所提供的复合镀工艺可以获得含P 3-6%，石墨 3-4%，SiC1-2%，粒子均匀分布的Ni-P/石墨-Sic复合镀层。

实施例1-一种稠油热采井口闸阀阀座减摩耐磨Ni-P/C-SiC复合镀层

该阀座由38CrMoAl制成

1、碱洗除油

NaOH 30g/l，

Na₃CO₃25g/l

Na₃PO₄12H₂O，35g/l

OP乳化剂 2g/l，80℃ 20分钟

用热水冲洗，装架。

2、活化处理

用2%vol、H₂SO₄处理30秒，均匀起泡。

3、复合镀

将活化处理后的镀件立刻放入镀槽施镀，镀液配方：

NiSO₄7H₂O 240g/l

NiCl₂6H₂O 45g/l

H₃BO₃30g/l

H₃PO₃1.5g/l

石墨（5-15μm） 10g/l

SiC（5-7μm） 1g/l

十二烷基磺酸钠 0.02g/l

电流密度 10mA/cm²

温度 45-50℃

PH 3.5

搅拌 10秒仃4分

复合镀时间 4小时

4、镀毕、清洗、热处理。

本实施例所获得的复合层的镀层呈深灰色，初始镀层厚为120-150μm，加工后镀层厚度仍可保持60-90μm;结合力良好，镀层无剥落现象;热处理后Hv在400-600kg/mm²

实施例2 φ70×200缸套内壁复合镀Ni-P/SiC-石墨

为提高缸套使用寿命采取内壁强化措施，如镀Ni-P或Ni-P/SiC复合层提高耐磨性。实验证明如在加入硬粒子SiC的同时再添加少量石墨，使镀层Ni-P/SiC-C既能提高耐磨性又有一定的减摩能力，从而较大幅度降低磨损量。其工艺：

1、除油及活化工艺同前

2、复合镀工艺

NiSO₄·7H₂O 240g/l

NiCl₂·6H₂O 45g/l

H₃Bo₃30g/l

H₃PO₃1g

十二烷基磺酸钠 0.05g/l

SiC 1-5μ 20g/l

石墨 5-10μ 4g/l

PH 4.0

电流密度 30mA/cm²

T 40-50℃

t 2-3h 80-100μm

转动1S-30S 仃2-4分

镀层硬度Hv600-650kg/mm²，耐磨性比渗碳淬火好，和硬铬镀层相近。

由上述可见，本发明具有设备简单、工艺稳定、易于掌握、成本低、无污染等优点，是一种获得减小摩擦磨损、降低摩擦系数、延长工件寿命的较为理想的表面处理工艺。

Claims

1、一种耐磨减摩镀层的复合镀工艺，其特征在于所述的复合镀，系指在Ni-P基体中同时加入SiC和石墨形成四元系的Ni-P/石墨-Sic或Ni-P/SiC-石墨镀层，复合镀的镀液配方和工艺参数如下：

NiSO₄7H₂O 200-300g/l

NiCl₂6H₂O 30-60g/l

H₃BO₃20-40g/l

H₃PO₃1-3g/l

石墨(5-15μm) 2-15g/l

SiC(1-7μm) 0.2-30g/l

十二烷基磺酸钠 0.01-0.05g/l

工艺参数为：

电流密度 10-40mA/cm²

PH 3-5

温度 35-55

时间 2-4小时(适当搅拌和仃顿)

厚度 80-120μm。

2、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于复合镀工序中最佳镀液配方和工艺参数为：

NiSO₄7H₂O 240g/l

NiCl₂6H₂O 45g/l

H₃BO₃30g/l

H₃PO₃1.5g/l

石墨（5-15μm） 2-10g/l

SiC（5-7μm） 0.2-20g/l

十二烷基磺酸钠 0.02g/l

电流 10mA/Cm²

温度 45-50℃

PH 3～4

搅拌10秒仃4分

复合镀时间 4小时