CN108699697A - 具有含有硬质颗粒的无电镀镍涂层的链条 - Google Patents

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Abstract

一种通过施加含有硬质颗粒的无电镀镍涂层将耐磨表面施加到链节和链条销上的方法。涂层减少了链节和例如销、衬套、摇杆和其他部件的相关联链条部件上的摩擦。包含在涂层中的硬质颗粒可以是使用以下元素形成的碳化物或氮化物：硅，硼，铬或钒。涂层可含有碳化物或氮化物的组合。硬质颗粒可以另外包括天然金刚石和/或人造金刚石碳(DLC)颗粒。

Description

具有含有硬质颗粒的无电镀镍涂层的链条
技术领域
本发明涉及链条领域。更具体地说，本发明涉及一种具有含有硬质颗粒的无电镀镍涂层的链条，以提高耐腐蚀性和耐磨性。
背景技术
无电镀镍(EN)是一种自动催化化学技术，用于在可以由金属或塑料制成的固体工件上沉积一层镍-磷或镍-硼合金。该过程依赖于还原剂的存在，例如水合次磷酸钠(NaPO2H2·H2O)，其与金属离子反应以在工件上沉积金属。与电镀不同，不需要使电流通过溶液以在工件上形成沉积物。这种电镀技术用于防止腐蚀和磨损。EN技术也可用于通过将粉末悬浮在浴中来制造复合涂层。
可以施加到制品或工件上的另一种涂层是等离子体气相沉积(PVD)。PVD是真空沉积方法，其可用于在制品上生产薄膜。PVD使用物理过程，例如加热或溅射，以产生材料蒸汽，然后将其沉积在制品或物体上。
发明内容
一种通过将含有硬质颗粒的耐磨无电镀镍涂层施加到链节和链销上来改善链条的磨损和腐蚀特性的方法。涂层减少了链节和相关联链条部件(诸如销、衬套、摇杆和其他部件)上的摩擦。包含在涂层中的硬质颗粒可以是使用以下元素形成的碳化物或氮化物：硅，硼，铬或钒。涂层可含有碳化物或氮化物的组合。硬质颗粒可以另外包括天然金刚石和/或合成类金刚石碳(DLC)颗粒。
附图说明
图1a-1b示出了用含有硬质颗粒的无电镀镍涂层涂覆链条部件的方法。
图2示出了链节的示意图。
图3示出了链节的一部分。
图4示出了具有Ni-SiC无电镀涂层链节对比于碳氮化物销的链条与不具有带碳氮化物销的涂层链节的链条的磨损性能的图表，其性能通过链伸长百分比和测试小时来测量。
图5示出了具有Ni-SiC无电镀涂层链节和碳化钒涂层销的链条对比于不具有带碳化钒涂层销的涂层链节的链条的磨损性能的图表，其性能通过链伸长百分比和测试小时来测量。
图6示出了具有和不具有无电镀镍涂层链节的链条的链条效率对比于输入速度的图表。
图7a示出了具有辊的链条的俯视图。
图7b示出了具有图7a的辊的链条的侧视图。
图7c示出了沿图7a的线7c-7c的具有辊的链条的截面。
图8a示出了不具有辊的链条的俯视图。
图8b示出了图8a的不具有辊的链条的侧视图。
图8c示出了沿图8a的线8c-8c的不具有辊的链条的截面。
具体实施方式
链节和链销组装在一起形成链条。链条经受由于链节和其他发动机部件之间的摩擦、同一链条的相关联链节之间的摩擦以及链节和相关联链条部件(可包括衬套、辊、销和摇杆销)之间的摩擦引起的磨损。图7a-7c中示出了具有辊的链条38的示例，并且图8a-8c中示出了不具有辊的链条48的示例。这种摩擦也发生在链节和衬套的孔、孔和辊或孔和销之间的交界处。
在图7a-7c中示出链节及其相关联部件的一个示例。图7a-7c示出了具有辊的链条的示例。链条38的链节30、31各自具有主体36、37和孔34。孔34接收衬套35和销33，以将链节30与链节31连接到一起成为链条。链节30之间的销33上还存在辊32。应注意，链节的形状仅用于示例目的。链节形状的偏差是可能的，并且在本发明的范围内。
图8a-8c示出了不具有辊的链条的示例，并且是链节和相关联部件的另一示例。链条48的链节40、41各自具有主体46、47和孔44。孔44接收衬套45和销43，以将链节40与链节41连接到一起成为链条。应注意，链接的形状仅用于示例目的。链节形状的偏差是可能的，并且在本发明的范围内。
图2-3示出了链节10及其相关联部件的又一个示例，诸如销14和/或衬套15。链节10具有带齿12和孔13的主体11。孔13可以接收衬套15。或者仅接收销14以将多个链节连接在一起成为链条(未示出)。虽然示出了圆形销，但是任何包括摇杆销和辊的成形销可以放置在孔13中。此外，应注意，链节的形状仅用于示例目的。链节形状的偏差是可能的，并且在本发明的范围内。
在本发明中，链节10、30、31、40、41和/或诸如链销14、33、43，辊子32和衬套15、35、45的相关联部件接收嵌入有硬质颗粒的无电镀镍涂层。具有硬质颗粒的无电镀镍涂层产生耐磨且低摩擦的涂层，其减少链条中彼此接触或接触其他链条或发动机部件的部分的磨损和摩擦，从而改善链条的性能。此外，通过将具有硬质颗粒的无电镀镍涂层施加到与发动机部件(例如臂、导向器和链轮)接触的链节表面上，改善了磨损性能(例如，抗磨损)。
参照图3，链节10、30、31、40、41的基底材料20是由成角度的线指示的第一材料。在一个实施例中，基底材料可以是钢和/或其他铁合金。在替代实施例中，基底材料可以是铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金或诸如陶瓷的非金属衬底中的一种或其组合。通过下述方法将无电镀镍涂层21涂覆到基底材料20的表面上。无电镀镍涂层21包括不同于第一材料的第二材料，并且包括由图3中的六边形表示的硬质颗粒22。
将包括硬质颗粒的无电镀镍涂层施加到链节和/或链条部件的基底材料上的方法的第一步是用水漂洗链节和/或部件的基底金属。在该步骤(步骤100)中优选使用室温自来水，但是应该理解水可以被过滤和再循环，或者加热或冷却，并且可以添加溶剂或表面活性剂，如特定应用所需。链节和/或链条部件的漂洗可以进行至少两分钟。漂洗时间可以超过两分钟，并且可以受到漂洗质量、温度和搅拌的影响。
然后，使用碱性试剂清洁链节和/或链条部件(步骤102)，以防止和清除任何污垢并去除任何外来污染物，包括锈。碱性清洁剂可含有氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐和其它有机表面活性剂的组合，并且在160-180°F的温度下施加5分钟。然后将碱性试剂从链节和/或链条部件中漂洗掉，再次优选在室温下使用自来水(步骤104)。将碱性试剂从链节和/或链条部件中漂洗两分钟或更长时间。
在漂洗链节和/或链条部件之后，它们经历电清洗。在该过程中，链节和/或链条部件连接到整流器的正(阳极)侧。
电清洗以每平方英尺30安培(ASF)在165°F-185°F之间放置5分钟(步骤106)。碱性清洁混合物使用含有碱性物质混合物的电解质，以提供高导电性和碱性。由于成本较低，经常使用钠盐。然而，钾基电清洁剂具有更好的溶解性、更低的电阻和更好的抛光能力。
在步骤112中将链节和/或链条部件浸入酸浴中之前，重要的是除去导致酸浴不稳定的任何污染物。因此，链节和/或链条部件优选在清洁后至少漂洗两次，再次优选在室温下用自来水漂洗(步骤108、110)。两次漂洗链节和/或链条部件的优点是摆脱可能停留在链节和/或链条部件中的任何溶液，这些溶液可能被带到下一步骤。
接下来，将链节和/或链条部件浸入酸浴中(步骤112)。酸浴可含有硫酸和/或盐酸，其通过在室温下用蒸馏水稀释酸来活化，直至达到合适的浓度范围。硫酸的浓度范围优选为5-10％，盐酸的浓度范围优选为30-50％。
然后将链节和/或链条部件漂洗至少两次，再次优选在室温下用自来水漂洗至少一分钟(步骤114、116)。
然后将链节和/或链条部件沉积在浴中以接收包含硬质颗粒的无电镀镍涂层(步骤118)。在一个实施例中，浴包括去离子水和0.5Kg/L的碳化硅(SiC)，温度为180°F-190°F，pH为4.8-5.2。在另一个实施例中，浴包括去离子水和0.5Kg/L的碳化硅(SiC)，温度为185°F，pH为5.0。涂布时间可变并且取决于优选的涂层厚度。涂覆速率约为每小时6微米。14至25微米的厚度是减少链条磨损的理想选择，优选25微米。
当将涂层施加到链节和/或链条部件上时，搅拌浴溶液，以保持浴均匀性和一致的光洁度，例如通过鼓风机或机械搅拌。浴液可以使用至少10微米或更细的过滤器，并且可以是过滤袋系统的一部分。
在其他实施例中，使用以下元素形成的其他碳化物或氮化物：硼、铬或钒可用于形成硝酸硼、碳化硼、碳化铬、氮化铬和碳化钒、以及氮化钒。如上所述的温度和pH将用于这些其他碳化物和氮化物。另外，硬质颗粒也可以由天然金刚石和合成类金刚石碳(DLC)颗粒组成。
应注意，镀浴中硬质颗粒的浓度和镀覆速率将根据颗粒类型而改变。例如，对于氮化硼颗粒，氮化硼颗粒的浓度需要为100g/L的溶液，并且镀覆速率为约19微米/小时。
然后将链节和/或链条部件漂洗至少两次，再次优选用室温下的自来水漂洗至少两分钟(步骤120、122)。
然后将链节和/或链条部件干燥(步骤124)，例如通过压缩空气，并且该方法结束。
进行评估以确定含有硬质碳化硅颗粒的无电镀镍链的磨损特性。磨损测试结果表明磨损性能有所改善。
图4示出了比较两个链条的磨损性能的图表：具有Ni-SiC无电镀涂层链节和碳氮化销的链条，以及具有碳氮化销但不具有涂层链节的链条。链节的基底材料是1055钢。
使用具有0.2％煤烟的油和1000N扭矩以5000转每分运行链条100小时。通过链条伸长百分比和测试小时来测量性能。
为了测量链条磨损，测量在给定速度下链条的中心距离(CD)伸长率和随时间的张力。中心距离是链条和双链轮系统的轴心之间的距离。在测试期间以时间间隔测量链条中心距离。可以使用以下等式在每个时间间隔计算来自新链条的链条伸长量：
其中
t0＝在测试开始时测量链条中心距离并且被认为是“新”链条的时刻
t1＝在每个时间间隔磨损后测量链条中心距离的时刻
如图4所示，随着测试时间的增加，中心距离(CD)伸长示出为更高。图4中用圆圈表示含有硬质颗粒的无电镀镍的链条。不具有化学涂层的链条用正方形线表示。具有含有硬质颗粒的无电镀镍涂层的链条具有比不具有涂层的链条更小的链伸长，因此表现出减少的磨损。
图5示出了两个链条的磨损性能的图表：具有Ni-SiC无电镀层链节和碳化钒涂层销的链条，以及具有碳化钒涂层销但不具有涂层链节的链条。链节的基底材料是1055钢。
使用具有0.2％煤烟和1000N扭矩的高酸值油(酸性油)以5000转每分运行链100小时。
为了测量链条磨损，测量在给定速度下链条的中心距离(CD)伸长和随时间的张力。中心距离是链条和双链轮系统的轴心之间的距离。在每个时间间隔测量链条中心距离。使用下面的等式计算代表链磨损的链伸长量。
如图5所示，随着测试时间的增加，中心距离(CD)伸长显示为更高。图5中用圆圈表示含有硬质颗粒的无电镀镍的链条。不具有化学涂层的链条用正方形线表示。具有含有硬质颗粒的无电镀镍涂层的链条具有比不具有涂层的链条更小的链条伸长，因此表现出减少的磨损。
图6示出了在进行磨损测试后，具有和不具有无电镀镍涂层链节的链条的效率。在不同负载和速度下，第1组中具有无电镀镍SiC涂层链节(由实线表示)的链条与第2组中不具有无电镀镍涂层链节(由点划线表示)的链条相比具有更高的效率(由差异符号表示)。
因此，应该理解，本文描述的本发明的实施例仅仅是对本发明原理的应用的说明。这里对所示实施例的细节的参考并不旨在限制权利要求的范围，权利要求本身叙述了被认为对本发明必不可少的那些特征。

Claims (12)

1.一种改善链节和/或链条部件的磨损特性的方法，包括以下步骤：
a)用碱性试剂清洁所述链节和/或链条部件，以去除任何外来污染物；
b)漂洗所述链节和/或链条部件以从所述链节和/或链条部件中除去所述碱性试剂；
c)清洁所述链节和/或链条部件；
d)漂洗所述链节和/或链条部件至少一次；
e)通过将所述链节和/或链条部件浸入酸浴中使所述链节和/或链条部件经受酸活化；
f)用自来水漂洗所述链节和/或链条部件至少一次，以从所述链节/和/或链条部件上的酸浴中除去酸；
g)通过将所述链节和/或链条部件浸没在温度为180-190°F、pH值为4.8至5.2的浴中，将含有选自硅、硼、铬和钒的元素形成的碳化物或氮化物的硬质颗粒的无电镀镍涂层施加到所述链节和/或链条部件上；以及
h)将涂覆后的所述链节和/或链条部件漂洗至少一次；
其中所述链条部件包括衬套、销、摇杆和辊。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在用所述碱性试剂清洁所述链节和/或链条部件的步骤(a)之前，在室温下用自来水漂洗所述链节和/或链条部件至少两分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中的所述碱性试剂是氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐和其他有机表面活性剂的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，所述碱性试剂在160-180°F的温度下施加5分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)中的清洁是电清洁，并且所述清洁在165-185°F的温度下在30ASF下进行5分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)的所述酸浴含有浓度范围为5-10％的硫酸。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)的所述酸浴含有浓度范围为30-50％的盐酸。
8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的酸浴在室温下用蒸馏水稀释。
9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(g)中施加的硬质颗粒还包含合成类金刚石碳颗粒。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(g)中施加到所述链条部件和/或链节的涂层，直到涂层达到14至25微米的厚度。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括在步骤(h)之后干燥所述链节和/或链条部件的步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，其中漂洗步骤在室温下用自来水完成。
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