電刷鍍表面處理技術(shù)在清管閥產(chǎn)品上的應(yīng)用

西安泵閥總廠有限公司 （陜西 710025） 費(fèi)友誼

由我廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的清管閥屬于國(guó)家專利產(chǎn)品，是一種被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣及化工管線的閥門，其可以在介質(zhì)不斷流的情況下，對(duì)清管器進(jìn)行發(fā)射和接收，來清理輸送天然氣、油品、化工品等介質(zhì)的管線。同時(shí)清管閥又具有體積小、操作簡(jiǎn)單、成本相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，在天然氣、石油、化工行業(yè)中得到肯定和認(rèn)可，成為倍受歡迎的閥門產(chǎn)品之一。但隨著閥門市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)化發(fā)展，優(yōu)化閥門結(jié)構(gòu)、降低閥門加工成本已迫在眉睫。而目前，我們認(rèn)為由西北工業(yè)大學(xué)電刷鍍技術(shù)研究中心推薦，采用電刷鍍技術(shù)對(duì)清管閥側(cè)體鑲閥座用孔及中體上、下軸孔進(jìn)行表面處理是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)、最現(xiàn)實(shí)的方法。

電刷鍍技術(shù)在我國(guó)研究開發(fā)、應(yīng)用推廣已有二十多年歷史，在航空航天、機(jī)車車輛、船舶艦艇、石油化工、工程機(jī)械、紡織印染等制造工程和民用工業(yè)領(lǐng)域中，大量用于工件的修復(fù)和中小批量工件的功能性表面強(qiáng)化。該項(xiàng)技術(shù)曾獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，是國(guó)家連續(xù)三個(gè)五年計(jì)劃重點(diǎn)推廣的新技術(shù)。

1.電刷鍍的基本原理

電刷鍍技術(shù)是一種不需要鍍槽的常溫快速電鍍方法，只需采用專用的直流電源設(shè)備，電源的正極接鍍筆，作為刷鍍時(shí)的陽(yáng)極；電源的負(fù)極接工件，作為刷鍍時(shí)的陰極。刷鍍時(shí)使浸滿鍍液的鍍筆以一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度在工件表面上移動(dòng)，并保持適當(dāng)?shù)膲毫?。在鍍筆與工件接觸的部位，鍍液中的金屬離子在電場(chǎng)的作用下擴(kuò)散到工件表面，并在表面獲得電子被還原成金屬原子，沉積結(jié)晶形成鍍層，隨著刷鍍時(shí)間的增長(zhǎng)，鍍層增厚，從而達(dá)到鍍覆目的，如圖1所示。

圖1

2.電刷鍍的主要設(shè)備、工具及輔料

（1）主要設(shè)備 電刷鍍主要設(shè)備是FEIST刷鍍電源，該電源設(shè)備輸入電壓220V，輸出電壓0～15 V，可進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)電壓，刷鍍常用電壓為8～12.5 V。

（2）主要工具 電刷鍍的主要工具是鍍筆，由手柄和陽(yáng)極組成，陽(yáng)極是鍍筆的工作部分，通常采用高純度細(xì)石墨塊做成，工作時(shí)在石墨陽(yáng)極表面包扎脫脂棉包套，其作用是儲(chǔ)存電鍍液，防止兩極接觸產(chǎn)生電弧燒傷零件表面和防止陽(yáng)極石墨粒子脫落污染電鍍液，但當(dāng)陽(yáng)極尺寸極小無法用石墨制作時(shí)，可用含碳量很低的不銹鋼材料制作。陽(yáng)極的形狀依被鍍零件表面形狀而定，并保證與零件刷鍍表面有一定的接觸面積。

（3）輔助材料 電刷鍍的輔助材料有鍍槽、盛液盆、注水瓶及金相砂布等。

3.電刷鍍的溶液

（1）表面預(yù)處理溶液 我們選用西北工業(yè)大學(xué)電刷鍍技術(shù)研究中心研制的電凈液和活化液。電凈液是用電解的方法清除零件金屬表面上的油污和雜質(zhì)，被稱為電凈處理?；罨菏怯秒娊獾姆椒ǔチ慵饘俦砻娴难趸ぜ皻埩粑铮环Q為活化處理。

（2）底層鍍液 我們選用該研究中心研制的底鎳鍍液，鍍液呈弱酸性、綠色，有醋酸味，用于提高后續(xù)鍍層與基體的結(jié)合力。

（3）工作鍍層溶液 由該研究中心技術(shù)人員，根據(jù)我廠清管閥技術(shù)要求和使用工況研制開發(fā)的新型溶液，稱為鎳合金溶液。其主要成分是硫酸鎳，呈弱酸性、深綠色，常溫條件下無氣味，溫度升高時(shí)有輕微醋酸味。

4.電刷鍍工藝

為了解、掌握電刷鍍技術(shù)，我們多次進(jìn)行零件電刷鍍工藝試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)零件的鍍層厚度、硬度、附著力及化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)，以確保鍍層質(zhì)量能夠達(dá)到閥門產(chǎn)品要求，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，制定操作工藝流程，如圖2所示。

圖2

機(jī)械打磨的目的是去除表面缺陷，清除毛刺，獲得適合刷鍍施工的待鍍表面。

零件表面的預(yù)處理：被鍍表面必須預(yù)先進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，這是保證鍍層與零件表面結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)鍵工序，包括電凈處理和活化處理。目的是使零件露出銀白色或銀灰色純金屬表面，表面應(yīng)無油污、無銹斑和氧化膜等，為鍍層與基體金屬結(jié)合創(chuàng)造條件。

鍍底鎳渡層：目的是提高工作鍍層與零件金屬基體的結(jié)合力。鍍前應(yīng)無電擦拭，鍍底鎳應(yīng)鍍至表面呈均勻的亮白色為止，時(shí)間約1min，然后再在其上鍍覆鎳合金鍍層。

鍍鎳合金溶液：鍍后表面不需加工，鍍層厚度可控制。且由于鍍層是在基體金屬上以金屬原子為基本單元規(guī)則堆積而成金屬材料，所以鍍層致密，與基體結(jié)合牢固，提高工件表面的耐腐蝕性和抗磨損性。還需提醒大家，鍍后應(yīng)及時(shí)清理干凈零件未鍍表面殘留污漬，并擦干表面。

5.電刷鍍的應(yīng)用效果

我公司生產(chǎn)的清管閥，其側(cè)體與閥座、中體與上軸或下軸完成組裝后，應(yīng)有一定的裝配間隙，確保兩零件可相互運(yùn)動(dòng)，無卡阻。一直以來，提高側(cè)體孔和中體孔耐磨的方法是在內(nèi)孔表面鍍Ni、P或內(nèi)孔堆焊耐磨抗蝕的不銹鋼材料?？妆砻驽僋i、P由外協(xié)單位完成，鍍層收費(fèi)高，零件周轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)昂貴，加工周期常常失控；而孔內(nèi)堆焊不銹鋼，耗工耗時(shí)，工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，這兩者均致使閥門成本增大，生產(chǎn)效率低。

我們經(jīng)過一年多的實(shí)踐應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)采用電刷鍍技術(shù)對(duì)清管閥的側(cè)體孔和中體孔進(jìn)行表面處理后，刷鍍鍍層均勻，與基體結(jié)合牢固，零件無熱變形，提高了零件表面粗糙度，降低了摩擦系數(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了零件功能，質(zhì)量穩(wěn)定，大大降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著，得到本公司領(lǐng)導(dǎo)和員工的贊同，同時(shí)得到清管閥用戶的肯定。

總之，電刷鍍技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備輕便，操作方便、快捷，刷鍍零件不受尺寸限制；工件溶液沉積速度快，節(jié)約能源與工時(shí)等特點(diǎn)，故推薦給各類中小型企業(yè)應(yīng)用。（20130702）