CN103255454A

CN103255454A - 报废活塞杆的修复工艺

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Publication number: CN103255454A
Application number: CN2013102270956A
Authority: CN
Inventors: 韩宏升; 魏庆泓
Original assignee: HEBEI RUIZHAO LASER REMANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEBEI RUIZHAO LASER REMANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-08-21

Abstract

一种表面损伤修复工艺，特别是涉及冶金、化工、矿山等行业的液压伺服缸，长径比大的缸杆，大型液压缸和气缸活塞杆的报废活塞杆的修复工艺，该修复工艺是给报废的活塞杆实施铁加铬的双层电镀工艺，使报废活塞杆的表面形成双层电镀层，一层镀铁层，一层镀鉻层，具体步骤包括：镀前处理，镀铁，镀铁层厚度为1～5mm镀铬，镀铬层厚度为0.03～0.05mm。采用双层电镀技术进行修复，修复周期短，费用低，性能可靠。解决了伺服液压缸活塞杆、长径比大的液压缸活塞杆，以及柱塞缸的空心活塞杆由于其结构复杂，要求精度高，工艺复杂，加工难度大，热处理易变形，加工周期长，成本高，不能焊接，单凭镀铬又不能满足镀层尺寸厚度要求的缺陷。

Description

报废活塞杆的修复工艺

技术领域

本发明涉及一种表面损伤修复工艺，特别是涉及一种主要应用于冶金、化工、矿山等行业的液压伺服缸，长径比大的缸杆，以及其它大型液压缸和气缸活塞杆的报废活塞杆的修复工艺。

背景技术

液压缸是液压***中重要的执行元件，被广泛应用在冶金、化工、矿山、建筑、运输等工程机械中，它是将流体能转换为直线运动机械力的装置。活塞杆是液压缸的重要部件，它通常采用35、45、27Ci2MnA、42CrMo等优质碳素钢制作。为了提高活塞杆的耐磨性和耐腐蚀性，目前国内传统工艺给活塞杆的表面镀铬。由于工作的原因和恶劣环境的影响，活塞杆的表面极易被严重爆镀和拉伤，出现沟痕、凹坑等缺陷，造成液压缸活塞杆轴向移动漏油使其无法正常工作。而且由于其铬层厚度的局限性和结合力下降的原因，又不能满足活塞杆修复的尺寸精度要求，特别是伺服液压缸活塞杆结构工艺相当复杂，用户只能向原生产厂家订购，订购活塞杆价格高、周期长，严重影响生产工作的正常进行。

生产实践中，对于失效或接近报废的活塞杆，尤其是伺服液压缸活塞杆、长径比大的活塞杆，由于其结构工艺复杂，价格高，周期长。申请人试图采用加工焊接的方法进行修复。因活塞杆C（碳）含量高，硬度高，脆性高，冷却速度快，易变形易出现碳化合物，产生裂纹，所以采取焊接的工艺方法，具有很大的局限性，操作风险大，不易成功。

对于活塞杆探索出一套便捷、合理的修复工艺方法一直是工程机械行业的重要课题。经申请人初步检索查证，国内外至今尚无这方面的相关报道。

发明内容

本发明的发明目的在于解决现有技术修复活塞杆工艺的缺陷，提供一种硬度适中，高耐磨性，较强结合力，防腐性能强，力学性能稳定的采用双层电镀的报废活塞杆的修复

工艺。

实现上述发明目的采用以下技术方案：一种报废活塞杆的修复工艺，该修复工艺是给报废的活塞杆实施铁加铬的双层电镀工艺，使报废活塞杆的表面形成双层电镀层，一层镀铁层，一层镀鉻层，具体步骤包括：

A、镀前处理：

a.对报废的活塞杆进行车削、磨光处理；

b.去除报废的活塞杆表面的油污、锈；

B、镀铁

a .采用对称交流活化法对报废的活塞杆进行刻蚀处理，将报废的活塞杆放入35～45℃、PH值0.6～0.9、相对浓度1.21～1.23的氯化亚铁溶液中，利用对称交流电冲击，活化报废的活塞杆的待镀表面，待表面金属光泽明显减弱后，施加一个冲击电流，使正向电流密度大于负向电流密度，然后逐步调节正向或负向电流密度，使之最后过度到直流电镀，镀铁层厚度为1～5 mm；

b.取出镀铁后的活塞杆清洗，在5%～10%的碱溶液中浸泡20min～30min，水洗，烘干；

C、镀铬

a.将镀铁后的活塞杆上磨床磨外圆，达到尺寸公差f7，表面粗糙度Ra0.4～0.2μm进行镀硬铬；

b. 采用高效镀铬液镀铬，使用高电流密度在70A/dm²以下镀铬，镀铬层的硬度高HEFF-25的显微硬度为HV900～1000，镀铬层厚度为0.03～0.05 mm。

进一步地，所述的电镀是在电流密度小于70A/dm²的环境下进行的。

进一步地，所述的氯化亚铁溶液的工艺规范：氯化亚铁-350～400g·L^-1，氯化钠-10～20g·L^-1，二氯化锰-1～5g·L^-1，硼酸-5～8g·L^-1，PH值：1～2，温度：30～55℃，阳极电流密度/A·dm^-2：15～30。

进一步地，所述的高效镀铬液中的金属杂质小于7.5g/L，氟化物小于等于0.2g/L，氯离子小于等于100mg/L。

进一步地，所述的高效镀铬液是加有一种或几种有机添加剂并辅加少量的无机化合物的铬镀液。

进一步地，所述的有机添加剂是CF-201或CB-B添加剂，无机化合物是铬酸酐或硫酸。

进一步地，所述的镀铬层有400条/cm裂纹条。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的显著优点在于：对于活塞杆表面沟痕较深（1～5mm），面积较大，凹坑严重，成片爆镀的液压伺服缸和长径比大的缸杆，采用双层电镀技术进行修复，修复周期短，费用低，性能可靠。解决了伺服液压缸活塞杆、长径比大的液压缸活塞杆，以及柱塞缸的空心活塞杆由于其结构复杂，要求精度高，工艺复杂，加工难度大，热处理易变形，加工周期长，成本高，不能焊接，单凭镀铬又不能满足镀层尺寸厚度要求的缺陷。伺服液压缸活塞杆再制造相当于原产品价格的30%，成本降低40%～60%，寿命提高2～3倍。具有节能、节材、环保、优质等优点。提供一种具有较高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性、较强结合力，便于加工，性能稳定的适合于各类型液压缸活塞杆再制造技术。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

本实施例公开了一种专门用于各类液压缸活塞杆，尤其是对于结构工艺复杂，精度相对要求较高，制作成本高，周期长的液压伺服缸活塞杆的再制造修复工艺。其设计思想是：将报废活塞杆表面，经加工去除沟痕、凹坑、爆镀等缺陷，利用双层电镀工艺，先镀铁，在镀铁的基础上，再镀硬铬，在报废活塞杆的表面形成双层电镀层，一层镀铁层，一层镀鉻层，使报废活塞杆得以恢复。其操作步骤是：

1.镀前处理：

a.将报废的活塞杆进行车削、磨光处理。

b.去除报废的活塞杆表面的油污、锈。

2.镀铁：

a.采用对称交流活化法对报废的活塞杆进行刻蚀处理，将报废的活塞杆放入35～45℃、PH值0.6～0.9、相对浓度1.21～1.23的氯化亚铁溶液中，氯化亚铁溶液的工艺规范：氯化亚铁-350～400g·L^-1，氯化钠-10～20g·L^-1，二氯化锰-1～5g·L^-1，硼酸-5～8g·L^-1，PH值：1～2，温度：30～55℃，阳极电流密度/A·dm^-2：15～30。利用对称交流电冲击，活化报废的活塞杆的待镀表面，待表面金属光泽明显减弱后，施加一个冲击电流，使正向电流密度大于负向电流密度，然后逐步调节正向或负向电流密度，使之最后过度到直流电镀，镀铁层厚度为1～5mm。

b.取出镀铁后的活塞杆清洗，在5%～10%的碱溶液中（NaOH或Na₂CO₃）浸泡20min～30min，水洗，烘干。

3.镀铬

a.将镀铁后的活塞杆上磨床磨外圆，达到尺寸公差f7，表面粗糙度Ra0.4～0.2μm进行镀硬铬。

b.采用高效镀硬铬，在电流密度70小于A/dm²的环境下进行下镀铬，镀铬层的硬度高HEFF-25的显微硬度为HV900～1000，镀铬层厚度为0.03～0.05 mm。

高效铬镀液中的金属杂质小于7.5g/L，氟化物小于等于0.2g/L，氯离子小于等于100mg/L。高效镀铬液中添加CF-201添加剂-WR-1.1～2g·L^-1或CB-B添加剂/ml·L^-1-CR³⁺＜4并添加无机化合物铬酸酐（CrO3）-140～180g·L^-1或硫酸（H2SO4）-0.4～1.0g·L^-1，按重量计高效镀铬液中添加0.7%的添加剂与无机化合物，100公斤高效镀铬液中添加0.7公斤添加剂与无机化合物的混合物，添加剂占80%，无机化合物占20%。

镀铬层有400条/cm裂纹条。

本发明的工作原理：

本发明主要针对活塞杆因沟痕尺寸较深，磨损严重，镀铬厚度的局限性，结合力下降的问题提出的。修复工艺首先采用镀铁是因其不受镀层厚度的限制，不仅弥补了镀铬的缺陷，又具有很高的硬度（HRC40～60）和耐磨性。化学成份与工业纯铁相似（Fe 99.5%，C≤0.04%），但硬度比纯铁高5～10倍。这是由于有超细晶粒强化，应力强化，弥散强化之故。由于纯度高，耐腐蚀性好，腐蚀速度比普通低碳钢低40%。镀铁层单面厚度可达1～5mm。活塞杆经车削、磨光后，表面粗糙度Ra0.4～0.2μm。镀铁层与基体的结合力是最关键的，而影响结合力的关键因素是镀前处理。要使镀件表面洁净并明显裸露其结晶组织。首先进行除油、锈，然后进行刻蚀处理。采用低温氯化亚铁镀铁，节省能源，具有沉积速度快，电流效率高，镀层硬度高（HRC40～60）亚铁氧化慢，相对较稳定等特点。

铬是一种银白色金属，电极电位虽然很负，但它有很强的纯化性能，在大气中很快纯化。铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽。在碱、硝酸、硫化钠、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定。铬层硬度高，耐磨性好，反光能力强，有较好的耐热性。在500℃以下，光泽和硬度均无明显变化。液压缸活塞杆表面根据工作环境要求，采用镀硬铬，目的是利用铬层的高硬度，耐磨性，及抗腐蚀性。以提高活塞杆耐磨性，延长其使用寿命。

本发明采用高效镀硬铬，此工艺简称为HEET（即High Effi-Ciency.Etch Free意为高效率无腐蚀）。镀液中几乎不含氟，故不侵蚀镀件的低电流密度区。当阳极电流密度为60A/dm²时，其电流效率可达25%，高效镀铬液是在传统镀铬溶液的基础上再加入一种或几种有机添加剂并辅加少量的无机化合物，无机化合物是铬酸酐（CrO3）-140～180g·L^-1或硫酸（H2SO4）-0.4～1.0g·L^-1，有机添加剂是CF-201添加剂-WR-1.1～2g·L^-1或CB-B添加剂/ml·L^-1-CR³⁺＜4，使其获得优良的性能。

高效镀硬铬的工艺特点：

1、具有较高的电流效率及沉降速度，阴极电流效率为

22%～27%，较传统镀铬液高出一倍。从而降低电流消耗，由于高效镀硬铬采用较高的电流密度，沉积速度可大幅提高。

2、铬层的硬度高HEFF-25的显微硬度为HV900～1000。

3、耐磨性一般可提高20%，滑动摩擦提高25%。

4、镀铬层具有较高的裂纹条，为400条/cm。由于铬层是裂纹组织，因而使腐蚀分散，提高抗腐能力。

5、使用高电流密度在70A/dm²以下电镀。一般不会产生镀层烧焦，及粗糙现象，此外该镀液中不含氟化物，工件低电流密度区，不会产生侵蚀。

6、镀液的分散能力优于传统镀铬。

7、本发明的高效镀铬液是在传统镀铬溶液的基础上加入一种或几种有机添加剂并辅加少量的无机化合物。本发明镀铬液中的金属杂质低于7.5g/L，氟化物不大于0.2g/L，氯离子不超过100mg/L，按重量计高效镀铬液添加0.7%的有机添加剂与无机化合物。

为提高镀层与基体金属结合力，一般来说随镀层厚度增加，镀层与基体金属的结合力降低，脆性增大，零件强度降低。对结合力起决定作用的是镀前处理。特别应根据基材性质采取适当的阳极处理去除表面污物和氧化膜，暴露基体结晶组织，然后施镀，才能保障结合力。

操作试验实施例

实施例1：

河北钢铁集团，3200m³高炉TRT发电机组，液压伺服调整缸，共计6台，因活塞杆表面严重拉伤，已近报废，每台价值15万元人民币。仅活塞杆一项4.5万元。

活塞杆材质：42CrMo调质钢，化学成份：C 0.42%，Mo 0.95%～1.5%，热处理HBW 217～255，杆径Φ75mm，长800mm，轴向内孔Φ15mm通长，外圆表面镀硬铬δ=0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm。此活塞杆属于位置、时间、速度等传感控制，结构工艺较复杂，用户只能向厂家订购，不仅价格高，周期长（一个月）而且严重影响生产。

根据该活塞杆的具体损伤情况，制定了个性化的修复工艺方案，其操作步骤如下：

首先，将活塞杆进行车削、磨光处理，使该活塞杆表面粗糙度达到Ra0.4μm，外径尺寸Φ72-0.1。

其次，进行刻蚀处理，采用对称交流活化法对报废的活塞杆进行刻蚀处理，将报废的活塞杆放入35～45℃、PH值0.6～0.9、相对浓度1.21～1.23的氯化亚铁溶液中，利用对称交流电冲击，活化报废的活塞杆的待镀表面，待表面金属光泽明显减弱后，施加一个冲击电流，使正向电流密度大于负向电流密度，然后逐步调节正向或负向电流密度，使之最后过度到直流电镀，镀铁厚度2mm。

然后，取出镀铁后的活塞杆用水清洗，将其放入5%～10%的碱溶液中（NaOH或Na₂CO₃）浸泡25min，再用水洗，烘干。

接着，镀铬

将镀铁后外径尺寸：Φ76的活塞杆上磨床磨外圆，磨外圆后达到Φ75-0.1，表面粗糙度0.2μm进行镀硬铬；

采用高效镀铬液镀硬铬，高效镀铬液中按重量添加13.9%的铬酸酐（CrO3）-140～180g·L^-1和CF-201添加剂-WR-1.1～2g·L^-1，在电流密度70小于A/dm²的环境下进行下镀铬，镀铬层的硬度高HEFF-25的显微硬度为HV900～1000，镀硬铬δ=0.05mm，磨后Φ75f7（-0.04）mm，Ra0.2μm，经装配后性能检测：硬度HRC67～68.5，耐磨性提高20%，滑动摩擦提高25%。工作压力16MPa，实验压力：24MPa，各项指标均正常，零泄漏。使用周期提高一倍。活塞杆成本1.5万元/只，相当于原价的1/3。修复周期10天，比购原件缩短20天。

实施例2：

江苏东南钢铁集团：炼钢转炉修理专用伸缩液压缸，共3节，行程达15米，其中一节（2#）空心外圆严重拉伤，深沟1.5mm，长900mm，凹坑大小不等20多处。此活塞杆长5.5米，空心，材质：45，为防变形不能焊接，经过我们的双层电镀工艺技术修复，正常使用，已一年，各项指标均正常。（修复工艺同实施例1）

实施例3：

唐山中厚板材有限公司轧钢车间，冷床用柱塞缸，共4台，行程：1.5米，工作压力25MPa，杆径：Φ320mm（空心），长1.6米，材质：45，外圆拉伤严重，深度/长度与数量不等。经过我们双层电镀技术的修复，目前正常工作。（修复工艺同实施例1）

上述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，该修复工艺是对报废的活塞杆实施铁加铬的双层电镀工艺，使报废活塞杆的表面形成双层电镀层，一层镀铁层，一层镀鉻层，具体步骤包括：

A、镀前处理：

a.对报废的活塞杆进行车削、磨光处理；

b.去除报废的活塞杆表面的油污、锈；

B、镀铁

b.取出镀铁后的活塞杆用水清洗，将其放入5%～10%的碱溶液中浸泡20min～30min，然后再用水洗，烘干；

C、镀铬

b.采用高效镀铬液镀铬，使用高电流密度在70A/dm²以下镀铬，镀铬层的硬度高HEFF-25的显微硬度为HV900～1000，镀铬层厚度为0.03～0.05 mm。

2.根据权利要求1所述的报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，所述的电镀是在电流密度小于70A/dm²的环境下进行的。

3.根据权利要求1所述的报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，所述的氯化亚铁溶液的工艺规范：氯化亚铁-350～400g·L^-1，氯化钠-10～20g·L^-1，二氯化锰-1～5g·L^-1，硼酸-5～8g·L^-1，PH值：1～2，温度：30～55℃，阳极电流密度/A·dm^-2：15～30。

4.根据权利要求1所述的报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，所述的高效铬镀液中的金属杂质小于7.5g/L，氟化物小于等于0.2g/L，氯离子小于等于100mg/L。

5.根据权利要求4所述的报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，所述的高效镀铬液是加有一种或几种有机添加剂并辅加少量的无机化合物的铬镀液。

6.根据权利要求5所述的报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，所述的有机添加剂是CF-201或CB-B添加剂，无机化合物是铬酸酐或硫酸。

7.根据权利要求1所述的报废活塞杆的修复工艺，其特征在于，所述的镀铬层有400条/cm裂纹条。