CN115301524A - 一种活塞杆表面的致密化处理方法 - Google Patents

一种活塞杆表面的致密化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种活塞杆表面的致密化处理方法，包括如下步骤：利用碱性溶液去除活塞杆表面的油脂，在精车和抛光处理编形成表面粗糙结构；利用混合酸液碱性二次表面处理；依次进行甲基三氯硅烷的气相沉积、铬合金的等离子束镀铬以及甲基三氯硅烷的封孔处理，得到致密化活塞杆。本发明解决了现有活塞杆表面处理存在的缺陷，利用甲基三氯硅烷作为连接剂，提升铬合金与活塞杆的连接性，同时甲基三氯硅烷形成的硅氧体系能够与铬合金形成协同耐磨耐蚀特性。

Description

一种活塞杆表面的致密化处理方法
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种活塞杆表面的致密化处理方法。
背景技术
活塞杆大部分应用在油缸、气缸运动执行部件中，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。以液压油缸为例，由：缸筒、活塞杆、活塞、端盖几部分组成。其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。活塞杆加工要求高，其表面粗糙度要求为Ra0.4-0.8um，对同轴度、耐磨性要求严格。目前的活塞杆表面处理方法存在镀铬污染大，陶瓷结合效果差的问题，造成表面处理难以满足市场需求。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种活塞杆表面的致密化处理方法，解决了现有活塞杆表面处理存在的缺陷，利用甲基三氯硅烷作为连接剂，提升铬合金与活塞杆的连接性，同时甲基三氯硅烷形成的硅氧体系能够与铬合金形成协同耐磨耐蚀特性。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种活塞杆表面的致密化处理方法，包括如下步骤：
步骤1，在活塞杆表面涂覆碱性溶液，恒温静置30-50min，经洗涤后得到表面洁净的活塞杆，
步骤2，将活塞杆进行表面精车处理，精车后活塞杆表面粗糙度要求Ra0.8-1.5，然后抛光处理直至表面粗糙度Ra0.4-0.5，得到表面粗糙的活塞杆；
步骤3，将混合酸液喷雾在表面粗糙的活塞杆并恒温静置20-30min，然后升温处理20-30min，经冲洗后得到表面处理的活塞杆；
步骤4，将甲基三氯硅烷和乙醚搅拌均匀形成混合液，并喷雾至活塞杆表面，经恒温烘干后静置1-2h，得到带表膜的活塞杆；
步骤5，将铬合金浆料均匀涂覆在活塞杆表面，经静置后进行等离子束镀铬，得到带合金层的活塞杆；
步骤6，将带合金层的活塞杆放入反应釜内，通入三氯甲基硅烷蒸汽并恒温静置2-3h,经气相沉积后烧结退火处理，得到致密化活塞杆。
所述步骤1中的碱性溶液采用氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，且所述氢氧化钠与碳酸钠的质量比为1:2-4，所述碱性溶液的pH为8-9，所述涂覆的量是1-4mL/cm2，所述恒温静置的温度为80-90℃，该温度下，碱性溶液在活塞杆表面形成液膜，该液膜在恒温静置过程中不断散失水分，将碱性溶液中的pH不断上升，提升其去脂能力，完全将油脂去除，确保活塞杆表面洁净。
所述步骤2中的精车采用车刀的刀尖圆弧半径0.5mm，切削速度范围30-50m/min，进给量≤0.16mm/r、背吃刀量＜0.2mm。
所述步骤3中的混合酸液为盐酸与硫酸的混合溶液，且盐酸与硫酸的摩尔比为1:1-2，所述混合酸液的pH为5-6，喷雾量是2-5mL/cm2，所述恒温静置的温度为10-20℃，所述升温处理的温度为80-90℃；
所述步骤4中的甲基三氯硅烷与乙醚的体积比为1:15-25，喷雾量是1-2mL/cm2，所述恒温烘干的温度为40-50℃，所述静置的氛围为氮气与水蒸气氛围，且水蒸气的体积占比为1-3％，温度为20-30℃；该步骤利用甲基三氯硅烷的稀溶液形成液膜，并均匀平铺在凹凸的活塞杆表面，形成大比表面的硅氧填补结构，并且硅氧填补结构受到水蒸气影响，形成稳定的水解体系。
所述步骤5中的铬合金浆料以三氯甲基硅烷-乙醚为溶解液，以铬合金细粉为悬浊物，形成浆料，所述三氯甲基硅烷-乙醚的质量比为1:10-14，所述铬合金细粉的质量浓度为500-1000g/L，其中，所述铬合金的质量充分占比为：0.1％C、30％Ni、9％Si、0.6％B、10％Fe、余量为Cr；所述均匀涂覆的量为1-3mL/cm2，所述静置的温度为30-40℃，且氛围为含水氛围，水蒸汽的体积占比为1％；所述等离子镀铬的等离子束电流为120-140A，离子气流速为1.5-2.0mL/min，保护气的流速为5-10mL/min，活塞杆转动的表面线速度为700-1000r/min；等离子枪的扫描带宽度为1-3mm；该步骤利用等离束熔铬合金，确保其在表面形成稳定的铬合金层，同时铬合金浆料中的甲基三氯硅烷与活塞杆表面的甲基三氯硅烷属于同物质，能够形成稳定的活性连接效果，并转化为硅氧稳定连接结构；达到提升结合力，同时铬合金熔体中的掺杂元素表面带有一定的分子活性，能够与三氯甲基硅烷的水解产物进行化学连接，提升铬合金的整体稳定性；
所述步骤6中的三氯甲基硅烷蒸汽包括三氯甲基硅烷蒸汽和氮气，且三氯甲基硅烷蒸汽的体积占比为2:2-3，通入的速度为5-10mL/min，温度为70-80℃；恒温静置的温度为40-50℃；所述烧结退火处理的温度为250-550℃；该步骤利用三氯甲基硅烷与乙醚的蒸汽作用，直接渗透至合金层内，并在温度变化中沉积至微裂纹内，实现裂纹修复，大大提升了活塞杆的耐蚀性，同时以甲基三氯硅烷为同质材料，形成整个合金层的框架结构。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有活塞杆表面处理存在的缺陷，利用甲基三氯硅烷作为连接剂，提升铬合金与活塞杆的连接性，同时甲基三氯硅烷形成的硅氧体系能够与铬合金形成协同耐磨耐蚀特性。
2.本发明利用精车配合抛光的方式将活塞杆表面形成粗糙化，并利用酸性溶液将粗糙结构进一步腐蚀，实现表面的褶皱。
3.本发明利用甲基三氯硅烷-乙醚的蒸汽体系将甲基三氯硅烷形成渗透，并在缝隙内沉降，利用水解与甲基三氯硅烷水解物的同质连接，形成稳定的空隙封堵效果。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种活塞杆表面的致密化处理方法，包括如下步骤：
步骤1，在活塞杆表面涂覆碱性溶液，恒温静置30min，经洗涤后得到表面洁净的活塞杆，
步骤2，将活塞杆进行表面精车处理，精车后活塞杆表面粗糙度要求Ra0.8，然后抛光处理直至表面粗糙度Ra0.4，得到表面粗糙的活塞杆；
步骤3，将混合酸液喷雾在表面粗糙的活塞杆并恒温静置20min，然后升温处理20min，经冲洗后得到表面处理的活塞杆；
步骤4，将甲基三氯硅烷和乙醚搅拌均匀形成混合液，并喷雾至活塞杆表面，经恒温烘干后静置1h，得到带表膜的活塞杆；
步骤5，将铬合金浆料均匀涂覆在活塞杆表面，经静置后进行等离子束镀铬，得到带合金层的活塞杆；
步骤6，将带合金层的活塞杆放入反应釜内，通入三氯甲基硅烷蒸汽并恒温静置2-3h,经气相沉积后烧结退火处理，得到致密化活塞杆。
所述步骤1中的碱性溶液采用氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，且所述氢氧化钠与碳酸钠的质量比为1:2，所述碱性溶液的pH为8，所述涂覆的量是1mL/cm2，所述恒温静置的温度为80-90℃。
所述步骤2中的精车采用车刀的刀尖圆弧半径0.5mm，切削速度范围30m/min，进给量≤0.16mm/r、背吃刀量＜0.2mm。
所述步骤3中的混合酸液为盐酸与硫酸的混合溶液，且盐酸与硫酸的摩尔比为1:1，所述混合酸液的pH为5，喷雾量是2mL/cm2，所述恒温静置的温度为10℃，所述升温处理的温度为80℃；
所述步骤4中的甲基三氯硅烷与乙醚的体积比为1:15，喷雾量是1mL/cm2，所述恒温烘干的温度为40℃，所述静置的氛围为氮气与水蒸气氛围，且水蒸气的体积占比为1％，温度为20℃。
所述步骤5中的铬合金浆料以三氯甲基硅烷-乙醚为溶解液，以铬合金细粉为悬浊物，形成浆料，所述三氯甲基硅烷-乙醚的质量比为1:10，所述铬合金细粉的质量浓度为500g/L，其中，所述铬合金的质量充分占比为：0.1％C、30％Ni、9％Si、0.6％B、10％Fe、余量为Cr；所述均匀涂覆的量为1mL/cm2，所述静置的温度为30℃，且氛围为含水氛围，水蒸汽的体积占比为1％；所述等离子镀铬的等离子束电流为120A，离子气流速为1.5mL/min，保护气的流速为5mL/min，活塞杆转动的表面线速度为700r/min；等离子枪的扫描带宽度为1mm；
所述步骤6中的三氯甲基硅烷蒸汽包括三氯甲基硅烷蒸汽和氮气，且三氯甲基硅烷蒸汽的体积占比为2:2，通入的速度为5mL/min，温度为70℃；恒温静置的温度为40℃；所述烧结退火处理的温度为250℃。
本实施例的表面耐磨是镀铬侧的1.2倍，结合力达到85MPa，硬度为1398，孔隙率为0.08个/cm2，耐磨耐蚀性极佳，盐雾反应大于5000h。
实施例2
一种活塞杆表面的致密化处理方法，包括如下步骤：
步骤1，在活塞杆表面涂覆碱性溶液，恒温静置50min，经洗涤后得到表面洁净的活塞杆，
步骤2，将活塞杆进行表面精车处理，精车后活塞杆表面粗糙度要求Ra1.5，然后抛光处理直至表面粗糙度Ra0.5，得到表面粗糙的活塞杆；
步骤3，将混合酸液喷雾在表面粗糙的活塞杆并恒温静置30min，然后升温处理30min，经冲洗后得到表面处理的活塞杆；
步骤4，将甲基三氯硅烷和乙醚搅拌均匀形成混合液，并喷雾至活塞杆表面，经恒温烘干后静置2h，得到带表膜的活塞杆；
步骤5，将铬合金浆料均匀涂覆在活塞杆表面，经静置后进行等离子束镀铬，得到带合金层的活塞杆；
步骤6，将带合金层的活塞杆放入反应釜内，通入三氯甲基硅烷蒸汽并恒温静置2-3h,经气相沉积后烧结退火处理，得到致密化活塞杆。
所述步骤1中的碱性溶液采用氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，且所述氢氧化钠与碳酸钠的质量比为1:4，所述碱性溶液的pH为9，所述涂覆的量是4mL/cm2，所述恒温静置的温度为90℃。
所述步骤2中的精车采用车刀的刀尖圆弧半径0.5mm，切削速度范围50m/min，进给量≤0.16mm/r、背吃刀量＜0.2mm。
所述步骤3中的混合酸液为盐酸与硫酸的混合溶液，且盐酸与硫酸的摩尔比为1:2，所述混合酸液的pH为6，喷雾量是5mL/cm2，所述恒温静置的温度为20℃，所述升温处理的温度为90℃；
所述步骤4中的甲基三氯硅烷与乙醚的体积比为1:25，喷雾量是1-2mL/cm2，所述恒温烘干的温度为50℃，所述静置的氛围为氮气与水蒸气氛围，且水蒸气的体积占比为3％，温度为30℃。
所述步骤5中的铬合金浆料以三氯甲基硅烷-乙醚为溶解液，以铬合金细粉为悬浊物，形成浆料，所述三氯甲基硅烷-乙醚的质量比为1:14，所述铬合金细粉的质量浓度为1000g/L，其中，所述铬合金的质量充分占比为：0.1％C、30％Ni、9％Si、0.6％B、10％Fe、余量为Cr；所述均匀涂覆的量为3mL/cm2，所述静置的温度为40℃，且氛围为含水氛围，水蒸汽的体积占比为1％；所述等离子镀铬的等离子束电流为140A，离子气流速为2.0mL/min，保护气的流速为10mL/min，活塞杆转动的表面线速度为1000r/min；等离子枪的扫描带宽度为3mm；
所述步骤6中的三氯甲基硅烷蒸汽包括三氯甲基硅烷蒸汽和氮气，且三氯甲基硅烷蒸汽的体积占比为2:3，通入的速度为10mL/min，温度为80℃；恒温静置的温度为50℃；所述烧结退火处理的温度为550℃。
本实施例的表面耐磨是镀铬侧的1.6倍，结合力达到91MPa，硬度为1453，孔隙率为0.05个/cm2，耐磨耐蚀性极佳，盐雾反应大于5000h。
实施例3
一种活塞杆表面的致密化处理方法，包括如下步骤：
步骤1，在活塞杆表面涂覆碱性溶液，恒温静置40min，经洗涤后得到表面洁净的活塞杆，
步骤2，将活塞杆进行表面精车处理，精车后活塞杆表面粗糙度要求Ra0.8，然后抛光处理直至表面粗糙度Ra0.5，得到表面粗糙的活塞杆；
步骤3，将混合酸液喷雾在表面粗糙的活塞杆并恒温静置25min，然后升温处理25min，经冲洗后得到表面处理的活塞杆；
步骤4，将甲基三氯硅烷和乙醚搅拌均匀形成混合液，并喷雾至活塞杆表面，经恒温烘干后静置2h，得到带表膜的活塞杆；
步骤5，将铬合金浆料均匀涂覆在活塞杆表面，经静置后进行等离子束镀铬，得到带合金层的活塞杆；
步骤6，将带合金层的活塞杆放入反应釜内，通入三氯甲基硅烷蒸汽并恒温静置2h,经气相沉积后烧结退火处理，得到致密化活塞杆。
所述步骤1中的碱性溶液采用氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，且所述氢氧化钠与碳酸钠的质量比为1:3，所述碱性溶液的pH为8，所述涂覆的量是3mL/cm2，所述恒温静置的温度为85℃。
所述步骤2中的精车采用车刀的刀尖圆弧半径0.5mm，切削速度范围40m/min，进给量≤0.16mm/r、背吃刀量＜0.2mm。
所述步骤3中的混合酸液为盐酸与硫酸的混合溶液，且盐酸与硫酸的摩尔比为1:2，所述混合酸液的pH为5，喷雾量是3mL/cm2，所述恒温静置的温度为15℃，所述升温处理的温度为85℃；
所述步骤4中的甲基三氯硅烷与乙醚的体积比为1:20，喷雾量是2mL/cm2，所述恒温烘干的温度为45℃，所述静置的氛围为氮气与水蒸气氛围，且水蒸气的体积占比为2％，温度为205℃。
所述步骤5中的铬合金浆料以三氯甲基硅烷-乙醚为溶解液，以铬合金细粉为悬浊物，形成浆料，所述三氯甲基硅烷-乙醚的质量比为1:12，所述铬合金细粉的质量浓度为800g/L，其中，所述铬合金的质量充分占比为：0.1％C、30％Ni、9％Si、0.6％B、10％Fe、余量为Cr；所述均匀涂覆的量为2mL/cm2，所述静置的温度为35℃，且氛围为含水氛围，水蒸汽的体积占比为1％；所述等离子镀铬的等离子束电流为130A，离子气流速为1.8mL/min，保护气的流速为8mL/min，活塞杆转动的表面线速度为800r/min；等离子枪的扫描带宽度为2mm；
所述步骤6中的三氯甲基硅烷蒸汽包括三氯甲基硅烷蒸汽和氮气，且三氯甲基硅烷蒸汽的体积占比为2:2，通入的速度为8mL/min，温度为75℃；恒温静置的温度为45℃；所述烧结退火处理的温度为350℃。
本实施例的表面耐磨是镀铬侧的1.4倍，结合力达到90MPa，硬度为1424，孔隙率为0.07个/cm2，耐磨耐蚀性极佳，盐雾反应大于5000h。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，在活塞杆表面涂覆碱性溶液，恒温静置30-50min，经洗涤后得到表面洁净的活塞杆，
步骤2，将活塞杆进行表面精车处理，精车后活塞杆表面粗糙度要求Ra0.8-1.5，然后抛光处理直至表面粗糙度Ra0.4-0.5，得到表面粗糙的活塞杆；
步骤3，将混合酸液喷雾在表面粗糙的活塞杆并恒温静置20-30min，然后升温处理20-30min，经冲洗后得到表面处理的活塞杆；
步骤4，将甲基三氯硅烷和乙醚搅拌均匀形成混合液，并喷雾至活塞杆表面，经恒温烘干后静置1-2h，得到带表膜的活塞杆；
步骤5，将铬合金浆料均匀涂覆在活塞杆表面，经静置后进行等离子束镀铬，得到带合金层的活塞杆；
步骤6，将带合金层的活塞杆放入反应釜内，通入三氯甲基硅烷蒸汽并恒温静置2-3h,经气相沉积后烧结退火处理，得到致密化活塞杆。
2.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤1中的碱性溶液采用氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，且所述氢氧化钠与碳酸钠的质量比为1:2-4，所述碱性溶液的pH为8-9。
3.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤1中的涂覆的量是1-4mL/cm2，所述恒温静置的温度为80-90℃。
4.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤2中的精车采用车刀的刀尖圆弧半径0.5mm，切削速度范围30-50m/min，进给量≤0.16mm/r、背吃刀量＜0.2mm。
5.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤3中的混合酸液为盐酸与硫酸的混合溶液，且盐酸与硫酸的摩尔比为1:1-2，所述混合酸液的pH为5-6。
6.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤3中的喷雾量是2-5mL/cm2，所述恒温静置的温度为10-20℃，所述升温处理的温度为80-90℃。
7.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤4中的甲基三氯硅烷与乙醚的体积比为1:15-25，喷雾量是1-2mL/cm2。
8.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤4中的恒温烘干的温度为40-50℃，所述静置的氛围为氮气与水蒸气氛围，且水蒸气的体积占比为1-3％，温度为20-30℃。
9.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤5中的铬合金浆料以三氯甲基硅烷-乙醚为溶解液，以铬合金细粉为悬浊物，形成浆料。
10.根据权利要求1所述的活塞杆表面的致密化处理方法，其特征在于：所述步骤6中的三氯甲基硅烷蒸汽包括三氯甲基硅烷蒸汽和氮气，且三氯甲基硅烷蒸汽的体积占比为2:2-3，通入的速度为5-10mL/min，温度为70-80℃。
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