CN113502517B - 液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法 - Google Patents

液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，包括以下步骤：步骤1）、将工件进行表面预处理；步骤2）、将步骤1）在工件外圆表面电镀一层纯铜，抛光至外圆Ra＜0.2；步骤3）、将步骤2）处理后的工件进行第二层电镀，镀一层Sn含量为8‑15%的低锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2；步骤4）、将步骤3）处理后的工件进行第三层电镀，镀一层Sn含量为16‑30%的中锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2；步骤5）、将步骤4）处理后的工件进行第四层电镀，镀一层Sn含量为40‑55%的高锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2。该方法加工的油缸具有孔隙率低、耐腐蚀性好、与工件结合性能好、不易脱落的优点。

Description

液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法
技术领域
本发明涉及表面处理工艺领域，具体的说，涉及了一种液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法。
背景技术
煤矿液压支架油缸采用较多的电镀工艺主要有两种：第一种是镀双铬（乳白铬+硬铬）工艺；第二种是镀低锡铜合金+镀硬铬工艺。
对于这两种镀层，打底层的乳白铬和低锡铜合金层孔隙率少、硬度低，主要起到防腐作用；表面的硬铬层孔隙率多，硬度也高，主要起到耐磨作用。
在我国煤矿液压支架行业，由于煤矿井下环境中存在大量氯离子、硫酸根离子等，腐蚀离子通过镀层表面微小的孔隙进入内部腐蚀基体，因此在实际应用过程中存在很多问题：
1、由于硬铬不耐Cl-腐蚀，电镀层经常出现鼓泡；
2、在工件外圆电镀低锡铜合金和硬铬，形成“硬-软-硬”的镀层，铁基体硬度为240-280HV，低锡铜合金硬度200-240HV，硬铬硬度为≥800HV，电镀层间硬度相差较大存在内应力，易造成镀层脱落，影响煤企的正常采煤工作；
3、工件镀层表面孔隙率高，易被腐蚀。
综上，找寻一种适合复杂煤矿环境的电镀层尤为重要，其镀层不仅具有耐酸、碱腐蚀和耐磨损的良好性能，而且镀层间结合力要好且不易脱落。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种孔隙率低、耐腐蚀性好、与工件结合性能好、镀层不易脱落的液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，包括以下步骤：
步骤1）、将需要电镀的中碳合金钢工件进行表面预处理，进入步骤2）；
步骤2）、将步骤1）处理后的工件进行第一层电镀，在工件外圆表面电镀一层Sn含量为0%的纯铜，抛光至外圆Ra＜0.2； 步骤3）、将步骤2）处理后的工件进行第二层电镀，在纯铜镀层表面电镀一层Sn含量为8-15%的低锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2； 步骤4）、将步骤3）处理后的工件进行第三层电镀，在低锡铜合金镀层表面电镀一层Sn含量为16-30%的中锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2； 步骤5）、将步骤4）处理后的工件进行第四层电镀，在中锡铜合金镀层表面电镀一层Sn含量为40-55%的高锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2。
基上所述，步骤1）中，工件表面的预处理包括除油、水洗、酸洗、水洗和活化。
基上所述，步骤2）中，纯铜镀层的厚度为0.005-0.01mm，硬度为35-45HB，纯铜镀层采用闪镀方法处理。
基上所述，步骤3）中，低锡铜合金镀层中Sn的含量为8-15%，低锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为240-300HV。
基上所述，步骤4）中，中锡铜合金镀层中Sn的含量为16-30%，中锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为320-550HV。
基上所述，步骤5）中，高锡铜合金镀层中Sn的含量为40-55%，高锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为570-700HV。
基上所述，活化溶液配方：氰化钠30-50 g/L，电流密度1-2 A/dm2，温度为室温。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明充分发挥Cu耐酸、耐腐蚀的优势，利用多层锡铜合金电镀层的组合形式，降低电镀层的孔隙率至0～2个/dm2，提高镀层的耐腐蚀性能；另外，采用多层梯度法的锡铜合金表面处理工艺，逐层提高Sn含量，逐层增加表面硬度，最终有效提高表面的耐磨性能；最后，由于硬度逐层递增，硬度的变化曲线趋缓，尤其是内层低锡铜合金镀层与铁基体之间的硬度差距更小，避免了两者结合力差、易脱落的问题，也避免了层与层之间硬度变化过大导致易脱落的问题。
附图说明
图1是本发明中液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法的流程图。
图2是本发明中液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金的结构示意图。
图中：1.工件；2.纯铜镀层；3.低锡铜合金镀层；4.中锡铜合金镀层；5.高锡铜合金镀层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，包括以下步骤：
步骤1）、将需要电镀的中碳合金工件进行表面预处理：除油、水洗、酸洗、水洗、活化。活化溶液配方：氰化钠30-50 g/L，时间1-2min，电流密度1-2 A/dm2，温度为室温。进入步骤2）。
步骤2）、将步骤1）处理后的工件1进行第一层电镀，在工件外圆表面电镀一层Sn含量为0%的纯铜，抛光至外圆Ra＜0.2，其中，纯铜镀层的厚度为0.005-0.01mm，硬度为35-45HB，纯铜镀层采用闪镀方法处理，纯铜电镀液的配方为：氰化亚铜30-50 g/L、氰化钠40-60 g/L、氢氧化钠10-20 g/L、碳酸钠20-30 g/L；电镀的温度为50-60℃；电流密度1-3A/dm2。
步骤3）、将步骤2）处理后的工件进行第二层电镀，在纯铜镀层表面电镀一层Sn含量为8-15%的低锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2，低锡铜合金镀层中Sn的含量为8-15%，低锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为240-300HV，低锡铜合金电镀液的配方为：氰化亚铜28-30 g/L、锡酸钠16-18 g/L、氰化钠18-20 g/L、氢氧化钠10-12 g/L；电镀的温度为45-55℃；电流密度为2-4A/dm2。
步骤4）、将步骤3）处理后的工件进行第三层电镀，在低锡铜合金镀层表面电镀一层Sn含量为16-30%的中锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2；中锡铜合金镀层中Sn的含量为16-30%，中锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为320-550HV；中锡铜合金电镀液配方为：氰化亚铜8.5-10 g/L、氯化亚锡1.6-2.4 g/L、氰化钠2-4 g/L、磷酸氢二钠50-100 g/L、焦磷酸钾50-100 g/L、酒石酸钾钠25-30 g/L；电镀的温度为50-60℃；电流密度为1-1.5A/dm2。
步骤5）、将步骤4）处理后的工件进行第四层电镀，在中锡铜合金镀层表面电镀一层Sn含量为40-55%的高锡铜合金，抛光至外圆Ra＜0.2，高锡铜合金镀层中Sn的含量为40-55%，高锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为570-700HV；高锡铜合金电镀液的配方为：氰化亚铜10-15 g/L、锡酸钠30-45 g/L、氰化钠18-20 g/L、氢氧化钠7-8 g/L等；电镀温度为60-65℃；电流密度为2-2.5A/dm2。
最终形成的产品层级结构如图2所示，通过电镀工艺对化学性质相近的梯度镀层进行物理结合，硬度合理分布，保证了电镀层间的结合力，避免了层间脱落现象。
本实施例提供的液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，充分发挥Cu耐酸、碱腐蚀的优势，多层锡铜合金电镀层的组合降低孔隙率至0～2个/dm2，提高了镀层耐腐蚀性能。
本实施例提供的液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，采用多层梯度法提高Sn含量，逐层增加表面硬度，提高表面的耐磨性能。同时避免了铁基体和锡铜合金镀层间引起的结合力差、易脱落等问题。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）、将需要电镀的工件进行表面预处理，进入步骤2）；
步骤2）、将步骤1）处理后的工件进行第一层电镀，在工件外圆表面电镀一层Sn含量为0%的纯铜镀层，纯铜镀层的厚度为0.005-0.01mm，硬度为35-45HB，抛光至外圆Ra＜0.2； 步骤3）、将步骤2）处理后的工件进行第二层电镀，在纯铜镀层表面电镀一层Sn含量为8-15%的低锡铜合金镀层，低锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为240-300HV，抛光至外圆Ra＜0.2； 步骤4）、将步骤3）处理后的工件进行第三层电镀，在低锡铜合金镀层表面电镀一层Sn含量为16-30%的中锡铜合金镀层，中锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为320-550HV，抛光至外圆Ra＜0.2； 步骤5）、将步骤4）处理后的工件进行第四层电镀，在中锡铜合金镀层表面电镀一层Sn含量为40-55%的高锡铜合金镀层，高锡铜合金镀层的厚度为0.02-0.04mm，硬度为570-700HV，抛光至外圆Ra＜0.2；
多层锡铜合金电镀层的组合降低孔隙率至0～2个/dm2。
2.根据权利要求1所述的液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，其特征在于：步骤1）中，工件表面的预处理包括除油、水洗、酸洗、水洗和活化。
3.根据权利要求2所述的液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，其特征在于：步骤1）中，工件材料为中碳合金钢。
4.根据权利要求3所述的液压支架油缸电镀多层梯度锡铜合金表面处理方法，其特征在于：步骤2）中，纯铜镀层采用闪镀方法处理。
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