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HH118-3化学镀镍磷合金添加剂的应用
 
慧聪网   2005年11月3日9时37分   信息来源:长沙军工民用产品研究所    


1 前言

六盘水煤矿机械厂是原煤炭工业部定点煤矿机械装备生产厂,国家中一型企业。矿用单体液压支柱是煤矿机械化采煤工作面主要支撑顶板的安全设备。其主要零部件油缸、活柱的表面防腐处理,国内生产厂家普遍采用电镀铜 — 镍— 铬镀层、铜锡合金镀层或锌镀层。随着化学镀镍磷合金技术的日趋完善,工艺、设备又远比电镀简单,其镀层的耐蚀性能、自润滑功能、高耐磨性能及与硬铬层相当的表面硬度,已越来越广泛为各行各业所认识与接受。2003年,我厂通过市场调研、工艺验证,选用长沙军工民用产品研究所研究生产的HH118-3化学镀镍磷合金复合添加剂工艺,长沙华成镀业有限公司提供镀镍成套设备,建成了贵州省最大的化学镀镍磷合金生产线。

2 工艺流程

化学除油 → 水洗 → 水洗 → 酸洗 → 水洗 → 水洗 → 上挂具 → 预热 → 化学镀镍磷合金 → 回收水洗 → 热水封闭 → 卸挂具 → 晾干 → 检验 → 涂油

3 HH118化学镀镍磷合金工艺

3.1 配方

硫酸镍(NiSO4·7H2O)          27g/L
  次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)       30g/L
  HH118-3 复合添加剂           80g/L

3.2 操作条件

参数           范围           最佳值
  PH值           4.6~4.8         4.8
  温 度          85~90℃         88℃
  装载量         0.5~1.6dm²/L
  搅拌方式         循环过滤
  沉积速度         8~12μm/h

3.3 操作规范

a、 镀槽加热设备通电加热,调整温控器指数为88℃;
  b、 测量槽液PH值,并调整至工艺范围;
  c、 温度升至80℃时,开启循环过滤器,循环过滤镀液,槽液每小时过滤不少于3次;
  d、温度升至工艺范围时,将已预热的工件放入镀槽中,按照沉积速度10μm/h计算,记录时间,至保证镀层厚度所需时间,即可出槽;
  e、 每批入槽的工件,先测量工件尺寸,并记录,出槽后,再测量这工件尺寸,计算出镀层厚度;
  f、 补加8%的工作液,调整PH值及槽液液面高度,待温度升至工艺范围后,即可施镀下一槽;
  g、 每班工作前,可取槽液,化验硫酸镍含量;生产10槽,需化验次亚磷酸钠和亚磷酸钠含量;
  h、 每班工作时,必须保证连续开槽施镀,避免单批次工件开槽工作;
  i、槽液不生产时,须加盖保护,避免粉尘等杂质进入镀槽;
  j、根据工作量情况,需对镀槽加热管进行清洗,将镀液用循环过滤器抽出至另一槽中,用稀硝酸浸泡刷洗镀槽及加热管上的镀层,用清水冲洗干净。再将镀液抽回至镀槽中。

3.4槽液的维护

按3.1配方配制的工作液,槽液稳定性好,只要严格遵守工艺规程,溶液使用寿命长。

每批入槽的工件镀完一批后,按我厂生产产品特点和实际操作条件,需补充复合添加剂5%,调整PH值及槽液液面高度,当槽液液面因蒸发过快而偏低时,可用热水进行补充。

此两条生产线工作近两年,已调整工作液400多次,槽液未曾排放。正常生产时,只需过滤机连续过滤,过滤后仍发现杂质过多及存在悬浮物等,可采用活性炭进行过滤处理,按我厂操作经验,根据杂质多少情况加入活性炭1~1.5Kg/m3。凡用活性炭过滤后的槽液应按8%补充复合添加剂。

硫酸镍和次亚磷酸钠的补加量,需化验后按3.1配方进行补充。没有化验条件的单位,调整槽液的方法:每批工件镀好出槽后,按10~15%补充配好的新工作液。

4 镀层性能特点

我厂单体液压支柱油缸化学镀镍磷合金生产线,主镀槽尺寸为1500mm×800mm×1350mm,装液量为1.45m3,镀覆时间1小时20分钟。活柱化学镀镍磷合金生产线,主镀槽尺寸为1500mm×800mm×1800mm,装液量为1.95m3,镀覆时间1小时40分钟。

国内生产厂家生产的单体液压支柱,对于活柱这个液压密封件多采用表面镀锌 —— 喷涂二硫化钼或表面镀镍 —— 镀铬处理。前者长时间使用表面发花,且表面为黑色,美观性较差;而后者在井下使用时,易被放炮、磕碰起层脱落,造成锈蚀,使用寿命短。对于油缸这个液压密封件采用表面镀锡表铜合金处理,而此种镀层硬度较软,耐磨性较差。我厂通过工艺论证,对单体液压支柱活柱、油缸这两个关键零件采用表面化学镀镍磷合金。此种镀层系非晶态结构,镀层致密,孔隙率低。具有较好的耐蚀性与耐磨性。镀层均匀、表面光洁平整、美观,色泽与镀铬层相似。从而克服了表面镀锌 —— 喷涂二硫化钼或表面镀镍 ——  镀铬处理、表面镀锡青铜合金自理所存在的弱点,增强了产品的技术实力,提高了产品质量。

HH118化学镀镍磷合金镀层与电镀铬镀层性能对比

镀种性能  电镀铬       HH118化学镀镍磷合金
镀层成分  单晶铬      镍磷合金(镍91~93%、磷9~7%)
镀层硬度  400~1200HV  400~600HV(无热处理)
均 镀 性  差           好
结合强度  40~60MPa   300~400MPa
耐 蚀 性  良好         极好
耐 磨 性  好           好
光 洁 度  好           好
环境污染  严重         轻微

对于化学镀镍磷合金镀层性能检验,我厂采用中华人民共和国煤炭行业标准:MT/T335—1995单体液压支柱表面防腐处理技术条件。HH118化学镀镍磷合金镀层产品外观质量、耐蚀性能、耐磨性能、延伸率、结合力、孔隙率、耐冲击性能、耐水性均满足要求。HH118化学镀镍磷合金工艺成功地应用于单体液压支柱产品上,提升了产品质量,增强了产品市场的竞争力。

 
作者:贵州省六盘水煤矿机械厂 解长利 长沙军工民用产品研究所 蔡毓英 
 
 
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