硅青銅保持架的鍍銀工藝

孫盛革，毛玉紅

(瓦房店軸承集團(tuán)公司 技術(shù)中心，遼寧 瓦房店 116300)

QSi1-3為含錳、鎳元素的硅青銅，具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，在大氣、淡水和海水中有較強(qiáng)的耐蝕性，用于制造在低于300 ℃、潤滑不良、單位壓力不大工況下的摩擦零件,或在腐蝕介質(zhì)中工作的結(jié)構(gòu)零件。許多特殊工況的軸承使用硅青銅保持架,為了提高自潤滑能力，避免軸承因缺油而出現(xiàn)瞬間卡死，會(huì)對(duì)硅青銅QSi1-3車制保持架進(jìn)行表面鍍銀處理，以延長軸承的使用壽命。保持架鍍銀后表面質(zhì)量、鍍銀層厚度和結(jié)合力是主要的性能檢測(cè)指標(biāo)[1],無論哪一指標(biāo)不合格都會(huì)造成成品軸承返廠、返修或報(bào)廢，不但造成經(jīng)濟(jì)損失，而且影響客戶裝機(jī)使用[2-4]。

1 工藝流程

硅青銅保持架鍍銀工藝流程為：電解除油→水洗→化學(xué)拋光→水洗→酸活化→水洗→預(yù)鍍銅→水洗→預(yù)鍍銀→鍍銀→水洗→中和→電解鈍化→水洗→烘干。

1.1 電解除油

采用對(duì)基體材料腐蝕性小的高效、低泡、弱堿性除油劑HMC-02，它是雙組分電解除油液，特點(diǎn)是除油溫度低、效率高，使用壽命長，陽極和陰極電解除油均可使用，適用于鋼、銅和銅合金的表面處理。陽極除油時(shí)，質(zhì)量濃度應(yīng)控制在40～60 g/L；陰極除油時(shí)，質(zhì)量濃度應(yīng)控制在60～80 g/L。為確保工件的清洗質(zhì)量，需維持除油液所需濃度。

1.2 預(yù)鍍銅和預(yù)鍍銀處理

硅青銅與鍍銀液直接接觸時(shí)會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，而置換反應(yīng)的銀層與銅基體間結(jié)合疏松,如在置換銀層上再鍍銀,則會(huì)使整個(gè)鍍銀層出現(xiàn)脫皮、起泡等，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。因此，一般都需要進(jìn)行預(yù)鍍銅和預(yù)鍍銀處理后才能鍍銀。預(yù)鍍銅后可以改善鍍層間的結(jié)合力，同時(shí)也為后續(xù)工序提供了一個(gè)潔凈、活性高的表面[5-6]。預(yù)鍍銀可以在鍍層表面形成一層致密的保護(hù)層，同時(shí)起打底作用。預(yù)處理工藝條件中，預(yù)鍍銅：CuCN，20～35 g/L；KCN，30～55 g/L；JK(電流密度)，2～3 A/dm2；陽極，電解銅。預(yù)鍍銀：AgCN，2～3 g/L；KCN，80～90 g/L；JK，1～2 A/dm2；陽極，不銹鋼。

1.3 鍍銀

鍍銀工藝條件為：銀(按金屬銀計(jì)),20～30 g/L；KCN(總),55～80 g/L；KCN(游離),30～40 g/L；K2CO3,30～60 g/L；光亮劑適量；室溫；Dk(陰極電流密度),0.2～0.5 A/dm2；時(shí)間，45～50 min。

在鍍銀過程中，要適當(dāng)調(diào)整好陰、陽極間距離和位置，注意陰、陽極導(dǎo)電良好，要定時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)零件，使鍍銀層均勻。

1.4 抗變色處理

銀在大氣環(huán)境中長時(shí)間放置會(huì)逐漸變色，空氣中O2，S2-的存在是導(dǎo)致鍍銀層變色的主要因素，紫外光、其他氧化劑和腐蝕介質(zhì)的存在也會(huì)加速銀離子的形成，從而加速鍍銀層的變色[1,7]。硅青銅保持架抗變色處理為陰極電解鈍化，工藝條件為：Na2Cr2O7, 30～35 g/L；時(shí)間，4～5 min。

2 檢測(cè)分析

2.1 外觀檢測(cè)

按上述工藝鍍銀后整個(gè)硅青銅保持架表面光亮、光滑，無掛具黑色痕跡，無起泡和起皮，如圖1所示。經(jīng)60天變色試驗(yàn)，鍍銀保持架表面沒有出現(xiàn)變黃和黑色斑點(diǎn)，光澤如初。

圖1 鍍銀后的硅青銅保持架

2.2 粗糙度檢測(cè)

依據(jù)GB/T 1031—2009《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS) 表面結(jié)構(gòu) 輪廓法 表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》中的測(cè)量方法，用Taylor儀在工件的幾個(gè)代表性部位進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果為：保持架上端面表面粗糙度Ra為0.144,0.142 μm；下端面表面粗糙度Ra為0.172,0.22 μm；兜孔表面粗糙度Ra為0.27，0.51 μm。標(biāo)準(zhǔn)要求表面粗糙度Ra≤1.0 μm。

2.3 鍍層厚度檢測(cè)

依據(jù)GB/T 6462—2005《金屬和氧化物覆蓋層 厚度測(cè)量顯微鏡法》，用顯微鏡法在保持架的幾個(gè)部位進(jìn)行鍍層厚度測(cè)量。檢測(cè)結(jié)果如下：端面鍍層厚度為40 μm；外徑面鍍層厚度為40 μm；兜孔鍍層厚度為38 μm,同一面上鍍層厚度均勻(圖2)。標(biāo)準(zhǔn)要求鍍層厚度為35～45 μm。

圖2 鍍銀層厚度

2.4 結(jié)合力檢測(cè)

依據(jù)GB/T 12307.2—1990《金屬覆蓋層銀和銀合金電鍍層試驗(yàn)方法 第二部分 結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)》中的熱振試驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合力檢測(cè)，將銅和銅合金在(250±10)℃的爐中加熱大約30 min，然后浸入室溫的水中。取出后，在有照明的觀察器(放大倍數(shù)為4倍或8倍)下檢查電鍍層是否起泡或脫落。試樣經(jīng)熱振試驗(yàn)后觀察鍍銀層表面沒有出現(xiàn)起泡和脫落。

3 結(jié)束語

硅青銅保持架經(jīng)鍍銀處理后，表面光亮、光滑，整個(gè)表面沒有出現(xiàn)起泡和起皮，變色試驗(yàn)后未出現(xiàn)變色現(xiàn)象；不同位置表面粗糙度均小于1.0 μm，同一面上鍍層厚度非常均勻，不同表面鍍層厚度偏差不大于10 μm；經(jīng)結(jié)合力檢測(cè)沒有出現(xiàn)起泡和脫落，滿足了產(chǎn)品的要求。