CN113528997B - 助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承 - Google Patents

助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承，工艺方法包括：除油处理、除锈处理、助镀处理、烘干处理、热浸镀处理、浇铸处理、保温处理及空冷，本发明工艺方法简单、制造成本低、适合于大批量生产。通过上述工艺方法制得的厚壁铝基双金属轴承包括：铝基合金层、钢背以及位于铝基合金层和钢背之间的中间结合层，本发明厚壁铝基双金属轴承具有较高的强度和刚度，应用领域更加广泛，尤其可适用于风电、船舶等行业。

Description

助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承
技术领域
本发明涉及热浸镀的技术领域，尤其涉及一种助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承。
背景技术
常用的金属类滑动轴承合金材料主要有巴氏合金、铜基合金和铝基合金。巴氏合金的显微组织是经典的“双相结构”，即软Sn或Pb基体组织中分布着硬脆的共晶体化合物相，软的Sn或Pb基体能提供良好的变形能力以及润滑特性。合金具有很好的嵌藏性、顺应性、抗咬合性、减摩性、低的热膨胀系数以及良好的工艺性能，硬质的共晶体化合物相可增加合金的耐磨性和机械强度，但其基体的强度很低、基体承载能力和疲劳强度在工作温度升高到100℃会大幅度下降，因此只能应用于小型、轻载的汽车发动机轴瓦或衬套。铜基合金比巴氏合金具有更高的疲劳强度，且其在添加了某些软金属，如锡、铅、镉、锑、锌和铋等之后具有了较好的自润滑性，能够满足现代高速高载发动机在各种工况下的使用要求，但其在嵌藏性、顺行性、抗咬合性方面比巴氏合金差。铝基合金中加入Zn、Cu元素固溶到铝基体中，能起到固溶强化的作用，加入Si元素在基体中则能形成硬质Si颗粒相，起到强化合金机械性能的作用。另一方面，在铝合金中添加Sn元素，能在合金基体中形成软质的Sn相，从而起到良好的润滑特性。因此，铝合金不仅拥有良好的疲劳强度和承载能力，又拥有巴氏合金所不具备的耐高温性能。由于铝合金具有较高的综合力学性能、热传导性能和良好的耐腐蚀性能，且资源丰富、价格低廉，铝基轴承合金的应用越来越广泛。
目前，铝基双金属轴承主要通过轧制复合法和溅射沉积法制得。轧制复合法对设备的要求较高，轧制过程需要产生大的机械变形、耗能大，且轧制后还需要经过长时间的扩散退火才能形成良好的冶金结合界面，生产流程复杂，不适合大批量生产。另外，轧制复合法仅适用于薄壁轴瓦的制造，其铝合金层的厚度为0.4-1.5mm，钢背层的厚度为1-4mm左右。溅射沉积法对设备的要求高、制备成本高、生产效率低，制备的铝合金层厚度在几微米到几十微米，不适用于大批量生产。而且，在风电和船舶行业，对轴承要求包括：需要承受高温、较大的轴向力、较大的载荷变化和冲击，因此，薄壁铝基轴瓦在此类行业的使用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承，用于解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种助镀剂，所述助镀剂的组分包括有：KF·2H2O、KCl、NiCl2以及H2O。
优选地，KF·2H2O、KCl以及NiCl2的质量比在1:1:1和3.2:2:1之间。
优选地，以1L溶液为基准，所述助镀剂由以下重量份的原料制成：KF·2H2O25～77g、KCl 16～48g、NiCl2 8～24g，余量为H2O。
为实现上述目的，本发明还提供一种热浸镀工艺方法，采用上述任一项所述的助镀剂，所述工艺方法包括：
步骤1、准备工件，并对工件表面进行除油处理和除锈处理；
步骤2、将经除油处理和除锈处理后的工件浸入助镀剂中进行助镀处理；
步骤3、将经助镀处理后的工件进行烘干处理，经烘干处理后的工件表面覆盖有一层防氧化层；
步骤4、准备熔融合金液，将表面覆盖有一层防氧化层的工件浸入熔融合金液中进行热浸镀处理，经热浸镀处理后的工件表面覆盖有一层合金层；
步骤5、准备模具并对模具进行预热，将表面覆盖有一层合金层的工件置于模具中，在合金层完全凝固前，将所述步骤4中的熔融合金液浇入模具中进行浇铸处理；
步骤6、将浇铸处理后的坯料从模具取出进行保温处理，空冷后完成。
优选地，所述步骤2中的助镀处理包括：
将所述助镀剂预先加热至60～80℃后，将经除油处理和除锈处理后的工件浸入助镀剂中，保持2～7min，进行助镀处理。
优选地，所述步骤3中的烘干处理包括：
将经助镀处理后的工件从助镀剂中取出，并将工件置于100～250℃烘烤，保持5～20min，进行烘干处理。
优选地，所述步骤5中的浇铸处理温度大于所述步骤4中的热浸镀处理温度。
优选地，所述熔融合金液为铝合金熔体。
为实现上述目的，本发明还提供一种厚壁铝基双金属轴承，其特征在于，由上述任意一项所述的热浸镀工艺方法制得。
优选地，所述厚壁铝基双金属轴承包括：铝基合金层、钢背以及位于铝基合金层和钢背之间的中间结合层。
上述技术方案的有益效果：
与轧制复合铝基轴瓦相比，本发明的有益效果在于：1)轧制复合制备铝基轴瓦的工艺复杂，需经过钢板和铝板的前处理、轧制、轧后热处理、剪边、校直、卷圆等步骤；而本发明的工艺方法仅需经过前处理、助镀、熔炼、热浸镀和浇铸、以及保温冷却即可制备出成品轴瓦，工艺过程相对简单；2)轧制复合工艺制备的铝基轴瓦钢背的厚度和铝层的厚度都有限制，其中钢背的厚度在1mm-4mm之间，铝合金层的厚度在0.4mm-1.5mm之间；而本发明制得的铝基轴瓦钢背的厚度和铝层的厚度理论上没有限制，可以设计任意厚度的铝基复合轴瓦；3)轧制复合工艺制备的铝基轴瓦刚度不足，对轴承座的加工精度要求高，通常只能应用于汽车发动机、柴油机上，而本发明制得的厚壁铝基轴瓦，具有较高的强度和刚度，应用领域更加广泛，尤其可适用于风电、船舶等行业。
与溅射沉积铝基轴瓦相比，本发明的有一效果在于：1)溅射沉积制备铝基轴瓦的工艺要求较高，需利用磁控溅射沉积技术进行镀层，调节磁控靶频率、温度等步骤；而本发明工艺方法仅需前处理、助镀、熔炼、热浸镀和浇铸、以及保温冷却即可制备出成品轴瓦，工艺要求相对较低；2)溅射沉积制备铝基轴瓦所使用的溅镀设备成本高、生产效率低，不适用于大批量生产；而本发明制得的厚壁铝基轴瓦成本低效率高，可大批量生成，不仅具有较高的强度和刚度，且应用领域更加广泛，尤其可适用于风电、船舶等行业。
附图说明
图1为本发明所述的厚壁铝基双金属轴承的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种厚壁铝基双金属轴承，包括铝基合金层1、钢背3以及位于铝基合金层1和钢背3之间含有Fe、Al等元素的中间结合层2。其中，中间结合层2的厚度一般为10-20μm，钢背3提供足够的强度和支撑，而铝基合金层1则为工作层。
本发明还提供一种热浸镀工艺方法，用于制作上述厚壁铝基双金属轴承，所述工艺方法具体如下：
步骤1、准备钢背(工件)，并对钢背表面进行除油处理和除锈处理。
在铸造铝基合金轴承之前，钢背表面必须经过除油和除锈预处理，若不经除油和除锈处理，则钢背表面的油污和氧化膜会严重阻碍熔融合金液和钢背的元素间的相互扩散，导致无法形成完整的中间冶金层，使得轴承的结合强度低、材料性能差。
在示例性的实施例中，除油过程为：采用将质量浓度为15％的NaOH溶液加热到60-80℃，然后将钢背浸入到加热后的NaOH溶液中保持5-10min进行除油，随后取出以清水清洗去除钢背表面残余的NaOH溶液。
本发明采用NaOH溶液作为除油液，油脂和氢氧化钠发生皂化反应生成高级脂肪酸钠和能与水混溶的甘油，从而达到除油的目的。除油的目的在于提高后续助镀处理中，助镀剂与钢背间的浸润性。若除油不彻底，则会导致钢背有油区域的浸润性差，将产生漏镀，而漏镀区域氧化后产生氧化膜，会阻碍熔融合金液和钢背的元素间的相互扩散，进而影响中间冶金层的完整性，导致氧化膜区域结合性差的问题。
在上述除油过程中，NaOH的浓度优选15％，加热温度优选70℃，除油时间优选8min。当NaOH浓度过大时，溶液碱性较强，腐蚀性也较强，影响生产安全性和环保性；而NaOH浓度过小时，则会导致除油时间延长，影响生产效率。同时，NaOH溶液的加热温度过高则会导致能源消耗增大，溶液蒸发加快，最终导致溶液浓度失控；而加热温度过低，则会导致皂化反应慢、除油时间长，影响生产效率。
在示例性的实施例中，除锈过程为：通过将经除油处理后的钢背于常温下浸入浓度为15％的HCl中保持1-5min进行除锈，随后取出以清水清洗去除钢背表面残余的HCl溶液即可。
本发明采用HCl溶液作为除锈液，通过酸洗除锈，铁的氧化物和HCl反应生成FeCl3或FeCl2和水，从而达到去除氧化物的作用。除锈的目的是去除钢背上残余的氧化膜。如上所述，氧化膜的存在会阻止钢和铝元素间的相互扩散，影响中间冶金层的完整性，导致存在氧化膜区域结合差。
在上述除锈过程中，HCl的浓度优选15％，除锈时间优选3min。当HCl浓度过大时Fe基体(钢背)腐蚀严重，并且容易形成钝化膜，进而影响后续工艺过程；而HCl浓度过低，则会导致酸洗时间过长，影响生产效率。
步骤2、将经除油处理和除锈处理后的钢背浸入助镀剂中进行助镀处理。
步骤3、将经助镀处理后的钢背进行烘干处理，经烘干处理后的钢背表面覆盖有一层防氧化层。
助镀处理可使钢铁表面活化，促进合金液与钢基体之间润湿并在热浸镀时起反应，提高镀层的质量。结合步骤2和步骤3，助镀剂的作用主要包括以下方面：
1、隔离作用：钢背表面在助镀处理和烘干处理后会在表面挂上一层盐膜防氧化层，将钢背表面与空气隔开，防止经脱脂、酸洗得到的洁净钢基表面进一步氧化；
2、浸润作用：降低钢背与熔融合金液的表面张力，提高熔融合金液对于钢基表面的浸润能力；
3、净化作用：助镀处理过程中，助镀剂能清除钢背表面的残留铁盐、氧化物等杂质，且在后续热浸镀处理过程中，通过助镀处理形成的盐膜防氧化层可与熔融合金液中的各种有害杂质产生化学反应，以浮渣的形式将其清除；
4、活化作用：通过助镀处理和烘干处理形成的盐膜防氧化层可在后续热浸镀处理的温度下迅速分解，发生一系列化学反应，使钢背表面进一步活化，促使铝铁合金正常的反应过程，得到附着力牢固的镀层。
在示例性的实施例中，助镀过程为：将助镀剂预先加热至60～80℃后，将步骤1经除油处理和除锈处理后的钢背浸入助镀剂中，保持2～7min进行助镀。
本发明采用水溶性盐溶液作为助镀液，所述水溶性盐溶液包括KF·2H2O、KCl、NiCl2以及H2O。
其中，KF·2H2O、KCl以及NiCl2的质量比优选在1:1:1和3.2:2:1之间，所述助镀剂浓度优选在50～150g/L之间。本实施在KF·2H2O、KCl以及NiCl2的质量比1:1:1和3.2:2:1之间选择三个质量比范围进行对比，并在三个质量比范围内从50～150g/L选择三个浓度范围进行试验对比。本实施选用质量比范围为1:1:1、2:2:1、3.2:2:1，浓度范围为50g/L、120g/L、150g/L，结果见表1。
助镀剂比例 浓度(g/L) 结合强度
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝1:1:1]]> 50 21MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝1:1:1]]> 120 33MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝1:1:1]]> 150 36MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝2:2:1]]> 50 28MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝2:2:1]]> 120 35MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝2:2:1]]> 150 39MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝3.2:2:1]]> 50 32MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝3.2:2:1]]> 120 44MPa
<![CDATA[KF·2H<sub>2</sub>O：KCl：NiCl<sub>2</sub>＝3.2:2:1]]> 150 42MPa
表1不同质量比和浓度的助镀剂所制成品结合强度
需特别说明的是，上述成品是指最终制品：厚壁铝基双金属轴承，结合强度按ISO4386-2-2012进行测试得到。
助镀剂浓度过高，在后续的处理过程中，热浸镀处理后钢背表面会附着残余的助镀剂，在浇铸处理时与熔融合金液反应产生气孔或渣孔，会保留在结合面上，影响结合性能；而助镀剂浓度过低，则无法形成完整的盐膜防氧化层或是盐膜防氧化层较薄(小于100μm)，在热浸镀时则会产生漏镀，影响结合性能。从表1可知，KF·2H2O、KCl以及NiCl2的质量比为3.2:2:1，浓度为120g/L时，所制成品结合强度最优。
在上述助镀过程中，本实施以1L溶液为基准，所述助镀剂优选由以下重量份的原料制成：61.9g KF·2H2O、38.7g KCl、19.4g NiCl2余量为H2O，所制助镀剂浓度为120g/L。同时，本实施例在60～80℃选择三个温度范围进行对比，并在三个温度范围内从2～7min选择三个时间范围进行试验对比。本实施例选用温度范围为60℃、70℃、80℃，时间范围为2min、5min、7min，结果见表2。
温度(℃) 时间(min) 盐膜防氧化层覆盖面积
60 2 80％
60 5 90％
60 7 95％
70 2 90％
70 5 100％
70 7 100％
80 2 95％
80 5 100％
80 7 100％
表2不同助镀温度和时间下的盐膜防氧化层覆盖面积
需特别说明的是，上述盐膜防氧化层覆盖面积是指经过助镀处理后，助镀剂覆盖钢背表面的面积，通过肉眼观察得到。
助镀温度过低，会影响助镀剂的活性，增加助镀时间，影响生产效率；而助镀温度过高，则会显著增大能耗，且导致助镀剂蒸发加快，浓度失控。从表2可知，助镀温度为70℃，助镀时间为5min时，助镀效率最优。
在示例性的实施例中，烘干过程为：将经助镀处理后的钢背从助镀剂中取出，并将钢背置于100～250℃烘烤，保持5～20min，进行烘干处理。
本发明选择在最优助镀参数基础下(以1L溶液为基准，选择通过61.9gKF·2H2O、38.7g KCl、19.4g NiCl2余量为H2O重量份的原料制成120g/L浓度的助镀剂，选择助镀温度为70℃，选择助镀时间为5min)，在100～250℃选择三个烘烤温度进行对比，并在三个烘烤温度内从5～20min选择三个烘干时间进行试验对比。本实施优选烘烤温度为100℃、150℃、250℃，烘干时间为2min、5min、7min，结果见表3。
温度(℃) 时间(min) 盐膜防氧化层结晶状态 盐膜防氧化层颜色
100 5 未完全结晶 偏白
100 10 未完全结晶 偏白
100 20 完全结晶 偏白
150 5 未完全结晶 偏白
150 10 完全结晶 偏白
150 20 完全结晶 偏淡黄
250 5 未完全结晶 偏白
250 10 完全结晶 偏淡黄
250 20 完全结晶 偏深黄
表3不同烘干温度和时间下的盐膜防氧化层结晶状态和颜色
需特别说明的是，通过肉眼观察盐膜防氧化层结晶状态及颜色。
从表3可知，烘烤温度在150℃，烘干温度在10min，烘干效率最高。
步骤4、准备熔融合金液，将表面覆盖有一层盐膜防氧化层的钢背浸入熔融合金液中进行热浸镀处理，经热浸镀处理后的钢背表面覆盖有一层铝合金层。
在示例性的实施例中，熔融合金液通过将纯铝锭置于中频感应熔炼炉中加热至730℃熔化，然后加入Al-Cu或Al-Si中间合金，最后根据轴瓦应用场景的不同，加入纯锡或纯Zn等低熔点金属，待各物质充分熔化后，使用石墨棒搅拌均匀，并以熔炼的金属的质量计，加入0.3wt％的精炼剂进行精炼除气，最后在熔体表面均匀撒上覆盖剂。其中，以熔炼的总金属的质量计，所述Sn的加入量为6％-40％，加入Sn后得到的Al-Sn合金具有耐磨性、耐蚀性、可嵌藏性优异的特点，同时承载能力和疲劳强度相对较高，被广泛应用于汽车、拖拉机、船舶等发动机上。而所述Zn的加入量为3％-5％，加入Zn后得到的Al-Zn合金承载能力高，可应用于重载轴承中。此外，在本发明中，所述精炼剂可采用本领域已知的惯用精炼剂，其主要成分为C2Cl6、KCl，K3AlF6等，所述覆盖剂也可采用本领域已知的惯用覆盖剂，其主要成分为KCl，NaCl，Na3AlF6等。本发明通过熔炼处理配置铝合金的成分，得到预定的铝合金熔体，完成准备工作。
在进行热浸镀处理前，使用熔炼勺去除上述铝合金熔体表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，将步骤3中经烘干处理后的钢背浸入到铝合金熔体中，并撒上覆盖剂，于700-760℃下热浸镀处理3min-7min。
在上述热浸镀过程中，钢背浸入铝合金熔体(铝液)中，助镀剂与氧化物发生反应去除表面氧化物，同时铝合金熔体与钢背浸润，铝合金熔体中的铝元素和钢背中的铁元素相互扩散，在接触界面处形成一层铝合金层。
步骤5、准备模具并对模具进行预热，将表面覆盖有一层铝合金层的钢背置于模具中，在铝合金层完全凝固前，将所述步骤4中的熔融合金液浇入模具中进行浇铸处理。
在进行浇铸处理前，将模具置于400℃的炉子中预热，以防止浇铸过程中熔体热量损失过快而导致的浇铸失败。其中，预热温度优选400℃，预热温度过低，浇铸过程中熔体热量损失过快会导致浇铸失败或者浇铸缺陷；而预热温度过高，则会显著增加能耗。
待步骤4的热浸镀完成后，去除表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，迅速取出钢背，30s内将热浸镀后的钢背固定在预热后模具内，并使用步骤4中铝合金熔体对钢背进行浇铸，浇铸温度为700-760℃。
在上述浇铸处理过程中，30s内取出固定钢背并对其进行浇铸前，钢背在步骤4热浸镀处理中在表面形成的铝合金层还未完成凝固，而新浇入的较高温度的铝合金熔体与钢背表面未凝固的铝合金层相互熔合并凝固，形成钢-冶金结合层-铝合金结构的复合材料。
本实施例中，优选730℃下热浸镀处理5min。若热浸镀温度过低，盐膜防氧化层需较长时间才能反应完全，且温度过低容易导致冶金结合层薄，结合力较差；若热浸镀温度过高，则会导致钢背表面覆盖一层未完全凝固的铝，表面氧化严重，后续浇铸时容易留在结合面上，影响结合强度，另一方面会导致冶金结合层太厚，增加结合层脆性，降低结合力。同时，热浸镀时间过长，则会导致冶金结合层太厚，结合层脆性增加，结合力较差；若助镀时间过短，则冶金结合层薄，结合力也较差。
本实施例中，优选浇铸温度为750℃。若浇铸温度过低，则步骤5中浇铸过程中的铝合金熔体与步骤4中钢背表面未凝固铝合金层难以完全融合，将产生分层，导致结合强度降低；而浇铸温度过高，则会增大能耗，并会导致铝合金组织粗大。
步骤6、将浇铸处理后的坯料从模具取出进行保温处理，空冷后完成。
将步骤5中浇铸完成后的坯料置于200-400℃的烤箱中保持1h-2h，随后空冷即得本发明所述的厚壁铝基双金属轴承。浇铸完成后的该保温过程可确保凝固过程中铝合金的均匀收缩，避免产生较大的热应力而导致结合界面开裂。保温温度过低或保温时间过短，则会提高结合层开裂的倾向，严重时甚至脱层；而保温温度过高或保温时间过程，则会导致合金的晶粒粗大，导致材料性能下降。
实施例一
本实施例中，通过热浸镀工艺方法制得厚壁铝基双金属轴承，具体方法如下：
步骤1、设计尺寸加工钢背及配套浇铸模具；
其中，钢背的尺寸需留出机加工余量1mm-2mm。
步骤2、对钢背表面进行除油处理和除锈处理；
其中，所述除油处理包括：采用水浴锅将浓度为15％NaOH溶液加热到70℃，然后将钢背浸入NaOH溶液中并保持8min后取出以清水清洗去除钢背表面残余的NaOH；
所述除锈处理包括：在常温下，将钢背浸入浓度为15％的HCl溶液中并保持3min，取出后以清水清洗去除钢背表面残余HCl。
步骤3、将步骤2中经除油处理和除锈处理后的钢背浸入助镀剂中，于70℃下助镀处理5min，随后取出钢背并于150℃下烘干处理10min，经烘干处理后的工件表面覆盖有一层盐膜防氧化层；
其中，以1L溶液为基准，所述助镀剂由以下重量份的原料制成：61.9gKF·2H2O、38.7g KCl、19.4g NiCl2余量为H2O，所制助镀剂浓度为120g/L。
步骤4、准备熔融合金液；
将纯铝锭置于中频感应熔炼炉中加热至730℃熔化，然后加入Al-Cu合金至熔化后，加入20％的低熔点金属纯Sn，待各物质充分熔化，以石墨棒搅拌均匀后，加入熔炼的金属重量的0.3％的精炼剂进行精炼除气，得到铝合金熔体，并在铝合金熔体表面均匀撒上覆盖剂。
步骤5、将模具提前置于400℃的炉子中进行预热。
步骤6、使用熔炼勺去除步骤4中铝合金熔体表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，将步骤3中表面覆盖有一层盐膜防氧化层的的钢背浸入铝合金熔体中，并在铝合金熔体表面均匀撒上覆盖剂，于730℃下热浸镀处理5min。
步骤7、热浸镀处理完成后，去除表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，30s内从铝合金熔体中取出钢背(此时钢背表面覆盖有一层未完全凝固的铝合金层)，固定在模具内，并将铝合金熔体浇入模具中进行浇铸处理，浇铸温度为750℃。
步骤8、将步骤7中浇铸完成后的坯料置于300℃的烤箱中保持1h，随后空冷。
步骤9、将冷却完成的坯料加工成扇形瓦片，并固定在瓦座上，制成所述厚壁铝基双金属轴承。
按ISO4386-2-2012测试了本实施例中轴承的双金属层的结合强度，为44MPa。
实施例二
本实施例中，通过热浸镀工艺方法制得厚壁铝基双金属轴承，具体方法如下：
步骤1、设计尺寸加工钢背及配套浇铸模具；
其中，钢背的尺寸需留出机加工余量1mm-2mm。
步骤2、对钢背表面进行除油处理和除锈处理；
其中，所述除油处理包括：采用水浴锅将浓度为15％NaOH溶液加热到70℃，然后将钢背浸入NaOH溶液中并保持8min后取出以清水清洗去除钢背表面残余的NaOH；
所述除锈处理包括：在常温下，将钢背浸入浓度为15％的HCl溶液中并保持3min，取出后以清水清洗去除钢背表面残余HCl。
步骤3、将步骤2中经除油处理和除锈处理后的钢背浸入助镀剂中，于70℃下助镀处理5min，随后取出钢背并于150℃下烘干处理10min，经烘干处理后的工件表面覆盖有一层盐膜防氧化层；
其中，以1L溶液为基准，所述助镀剂由以下重量份的原料制成：25.8gKF·2H2O、8.1g KCl、16.1NiCl2余量为H2O，所制助镀剂浓度为50g/L。
步骤4、准备熔融合金液；
将纯铝锭置于中频感应熔炼炉中加热至730℃熔化，然后加入Al-Cu合金至熔化后，加入20％的低熔点金属纯Sn，待各物质充分熔化，以石墨棒搅拌均匀后，加入熔炼的金属重量的0.3％的精炼剂进行精炼除气，得到铝合金熔体，并在铝合金熔体表面均匀撒上覆盖剂。
步骤5、将模具提前置于400℃的炉子中进行预热。
步骤6、使用熔炼勺去除步骤4中铝合金熔体表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，将步骤3中表面覆盖有一层盐膜防氧化层的的钢背浸入铝合金熔体中，并在铝合金熔体表面均匀撒上覆盖剂，于730℃下热浸镀处理5min。
步骤7、热浸镀处理完成后，去除表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，30s内从铝合金熔体中取出钢背(此时钢背表面覆盖有一层未完全凝固的铝合金层)，固定在模具内，并将铝合金熔体浇入模具中进行浇铸处理，浇铸温度为750℃。
步骤8、将步骤7中浇铸完成后的坯料置于300℃的烤箱中保持1h，随后空冷。
步骤9、将冷却完成的坯料加工成扇形瓦片，并固定在瓦座上，制成所述厚壁铝基双金属轴承。
按ISO4386-2-2012测试了本实施例中轴承的双金属层的结合强度，为32MPa。
实施例三
本实施例中，通过热浸镀工艺方法制得厚壁铝基双金属轴承，具体方法如下：
步骤1、设计尺寸加工钢背及配套浇铸模具；
其中，钢背的尺寸需留出机加工余量1mm-2mm。
步骤2、对钢背表面进行除油处理和除锈处理；
其中，所述除油处理包括：采用水浴锅将浓度为15％NaOH溶液加热到70℃，然后将钢背浸入NaOH溶液中并保持8min后取出以清水清洗去除钢背表面残余的NaOH；
所述除锈处理包括：在常温下，将钢背浸入浓度为15％的HCl溶液中并保持3min，取出后以清水清洗去除钢背表面残余HCl。
步骤3、将步骤2中经除油处理和除锈处理后的钢背浸入助镀剂中，于70℃下助镀处理5min，随后取出钢背并于150℃下烘干处理10min，经烘干处理后的工件表面覆盖有一层盐膜防氧化层；
其中，以1L溶液为基准，所述助镀剂由以下重量份的原料制成：77.4gKF·2H2O、48.4g KCl、24.2g NiCl2余量为H2O，所制助镀剂浓度为150g/L。
步骤4、准备熔融合金液；
将纯铝锭置于中频感应熔炼炉中加热至730℃熔化，然后加入Al-Cu合金至熔化后，加入20％的低熔点金属纯Sn，待各物质充分熔化，以石墨棒搅拌均匀后，加入熔炼的金属重量的0.3％的精炼剂进行精炼除气，得到铝合金熔体，并在铝合金熔体表面均匀撒上覆盖剂。
步骤5、将模具提前置于400℃的炉子中进行预热。
步骤6、使用熔炼勺去除步骤4中铝合金熔体表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，将步骤3中表面覆盖有一层盐膜防氧化层的的钢背浸入铝合金熔体中，并在铝合金熔体表面均匀撒上覆盖剂，于730℃下热浸镀处理5min。
步骤7、热浸镀处理完成后，去除表面的覆盖剂，露出光亮的铝合金熔体，30s内从铝合金熔体中取出钢背(此时钢背表面覆盖有一层未完全凝固的铝合金层)，固定在模具内，并将铝合金熔体浇入模具中进行浇铸处理，浇铸温度为750℃。
步骤8、将步骤7中浇铸完成后的坯料置于300℃的烤箱中保持1h，随后空冷。
步骤9、将冷却完成的坯料加工成扇形瓦片，并固定在瓦座上，制成所述厚壁铝基双金属轴承。
按ISO4386-2-2012测试了本实施例中轴承的双金属层的结合强度，为42MPa。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种助镀剂，其特征在于，所述助镀剂由KF·2H2O、KCl、NiCl2以及H2O四种组分组成，
其中，KF·2H2O、KCl以及NiCl2的质量比为3.2:2:1，所述助镀剂的浓度为120g/L；
采用所述助镀剂对工件进行助镀处理，经烘干后将所述工件浸入熔融合金液中进行热浸镀处理，其中，所述熔融合金液为铝合金熔体。
2.根据权利要求1所述的助镀剂，其特征在于，以1L溶液为基准，所述助镀剂由以下重量份的原料制成：KF·2H2O25~77g、KCl16~48g、NiCl28~24g，余量为H2O。
3.一种热浸镀工艺方法，采用如权利要求1至2中任一项所述的助镀剂，其特征在于，所述工艺方法包括：
步骤1、准备工件，并对工件表面进行除油处理和除锈处理；
步骤2、将经除油处理和除锈处理后的工件浸入助镀剂中进行助镀处理；
步骤3、将经助镀处理后的工件进行烘干处理，经烘干处理后的工件表面覆盖有一层防氧化层；
步骤4、准备熔融合金液，将表面覆盖有一层防氧化层的工件浸入熔融合金液中进行热浸镀处理，经热浸镀处理后的工件表面覆盖有一层合金层，其中，所述熔融合金液为铝合金熔体；
步骤5、准备模具并对模具进行预热，将表面覆盖有一层合金层的工件置于模具中，在合金层完全凝固前，将所述步骤4中的熔融合金液浇入模具中进行浇铸处理；
步骤6、将浇铸处理后的坯料从模具取出进行保温处理，空冷后完成。
4.根据权利要求3所述的热浸镀工艺方法，其特征在于，所述步骤2中的助镀处理包括：
将所述助镀剂预先加热至60~80℃后，将经除油处理和除锈处理后的工件浸入助镀剂中，保持2~7min，进行助镀处理。
5.根据权利要求3所述的热浸镀工艺方法，其特征在于，所述步骤3中的烘干处理包括：
将经助镀处理后的工件从助镀剂中取出，并将工件置于100~250℃烘烤，保持5~20min，进行烘干处理。
6.根据权利要求3所述的热浸镀工艺方法，其特征在于，所述步骤5中的浇铸处理温度大于所述步骤4中的热浸镀处理温度。
7.一种厚壁铝基双金属轴承，其特征在于，由权利要求3至6中任意一项所述的热浸镀工艺方法制得。
8.根据权利要求7所述的厚壁铝基双金属轴承，其特征在于，所述厚壁铝基双金属轴承包括：铝基合金层、钢背以及位于铝基合金层和钢背之间的中间结合层。
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