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低温镀铁工艺在拖拉机曲轴修复中的应用
来源:农机使用与维修  作者:佚名  2015-11-19 09:48:52

    低温镀铁层硬度高,洛氏硬度最高可达63~65,通过工艺控制可调整硬度范围;镀铁层与基体合成一体,结合强度较高;显微观察镀铁层的铁素体与基体铁素体呈连续
分布;镀层表面有微裂纹,呈网状;有较好的储油性能和良好的耐磨性能;低温镀铁沉积速率快,约0. 6~1. 0 mm/h,镀层厚度一次可达2 mm;镀铁成本低,无毒,可广泛应用。
    低温镀铁是在FeC12·4H20电解质溶液中进行的,是将电能转化为化学能、在电极上发生氧化还原反应的电化学过程。被镀件为阴极,低碳钢板为阳极,当电极通电以后,在电场力的作用下,带正电荷的铁离子移动到阴极放电区,在经过活化状态的阴极表面上放电,沉积成镀铁层。阳极表面铁原子失去最外层的电子,变成离子状态溶解到电解液中,补充了电解液中铁离子的消耗。溶液中的OH-放电,并析出一定量的氧气。C1-在阳极上的析出电位远大于铁和OH-的析出电位,故C1-不能放电,只能起到活化阳极表面、促进阳极溶解的作用。

    1低温镀铁工艺
    1.1镀前准备
    零件经清洗、装挂具、酸洗后,在浓度为30%的工业硫酸溶液中,以铅板作阴极,镀件作阳极,阴极面积与阳极面积之比为(4~8): 1。常温下通以40~80 A/dm2的直流电,电压为6~12 V,时间为30~120 s,取出后立即用清水冲净,以防残留硫酸溶解钝化膜或带人镀槽;将零件放人镀槽,不通电,利用电解液中的盐酸将钝化膜溶解,通常称为浸溃;预热零件,使零件温度与电解液温度一致。预热时间视零件的大小、形状而定,以确保亚铁离子在镀件纯洁表面上放电,生成结合良好的镀层。

    1.2镀铁
    (1)常用电解规范。在电解液中可根据情况加人适量的添加剂氯化锰MnC12 (0.25~2.5g/L),使镀层结合强度增加,表面光滑,镀层厚度增加。
    (2)不对称交流电起镀。根据电解液的浓度、温度,起镀时选用有效电流密度。一般逐渐降低负半波电流,使正负半波不对称比为1.3时,镀60~180 s,以获得应力小、硬
度低、与基体结合牢固的底镀层。由于正半波大于负半波,沉积的铁比溶解的多,故能在镀件上获得镀层;又由于交变电流的影响,这种铁镀层内应力很小,从而保证与基体金属有足够的结合强度。
    (3)不对称交流电过渡镀。起镀后,均匀改变正负半波不对称比,在4 ~ 5 min内使其从1.3变为8,再镀5~10 min,使应力与硬度均匀增加,防止由于应力剧增而造成镀层中间脱层。
    (4)直流镀。过渡镀后,在不断电的情况下,把交流电转换成直流电。为了不产生冲击电流而影响结合强度,先把负半波电流降至零,把正半波电流也降低一些,然后再逐渐升高正半波电流,在3~5 min内调整到要求的电流密度。镀出所要求的镀层厚度后,断电。在电镀过程中电压保持在6V以内,阳极工作面积为阴极的2~2.5倍。在起镀前可采用交流电对称处理代替阳极侵蚀。交流电对称处理的电流密度为正常镀时电流密度的1/2,时间一般为5 min左右。

    1.3镀后处理
    (1)碱钝化。镀后零件立即用清水冲洗干净,在浓度为10%~20%的苛性钠溶液中停留15~30 min,取出用水冲洗干净。镀层表面生成一层很薄的碱性钝化膜,可防止生锈,保持光亮。
    (2)热处理。去氢消除内应力,工艺与镀铬时热处理相同。
    (3)机械加工。一般采用磨削达到零件的技术要求。

    2 曲轴的镀铁修复实例
    2.1镀前准备
    (1)去除污物及附件。用汽油、煤油或柴油清洗表面和油道中的油污。
    (2)镀前检查及分组编号。曲轴有裂纹和严重缺陷时报废;弯曲时校直,烧瓦和有严重沟痕时应磨削,然后按尺寸等级分组编号。
    (3)除锈。手工或采用机械方法对轴颈表面除锈,达到表面初步清洁。
    (4)绝缘。①将需镀轴颈用塑料带包扎,用不同颜色的硝基磁漆交替刷涂不镀部位。刷涂3~4层,尖端棱角处用塑料辅助贴敷。待至干后修整轴颈圆角,去掉需镀部位的包裹。②不镀部位用过氯乙烯清漆涂两遍,并用塑料布全面贴敷。需镀的轴颈部位也要涂一层漆,起到保护作用,待全干后要施镀之前修整轴颈圆角,去掉需镀部位的漆皮。
    (5)装挂。多采用立镀,也可采用横镀(曲轴旋转),挂具与轴端用螺栓固定,小曲轴用联结套把两根或多根曲轴连为一挂,油孔不必堵塞。

    2.2镀前处理
    (1)电石浆除油。工件需镀表面用电石浆刷洗至全部布满湿润水膜为止。
    (2)清水冲洗。注意把电石浆冲净,避免有微小的电石渣吸附在工件表面上。
    (3)硫酸阳极刻蚀。在30%的硫酸溶液中,工件为阳极,铅板为阴极。阳极电流密度为40~50 A/dm2,通直流电3~5 min,球铁曲轴呈无光泽的灰色,碳钢轴呈无光泽的灰白色为合格。刻蚀后断电出槽,以免产生火花,影响刻蚀质量。
    (4)冲洗。用流水冲净硫酸,油孔和离心油腔处的冲洗要更加注意。

    2.3镀铁
    被镀曲轴与阳极的配置要有利于电力线的均匀分布。立镀时,采用窄条形阳极,阳极面积为阴极面积的2~2. 5倍,阴、阳极距离为30~40 mm
    (1)直流镀曲轴。起镀:电流密度1 A/dm2,5 min过镀:在15~20 min内逐渐把电流升至正常选定值。正常镀:电流密度选用20~25 A/d时。可按通电1A·h/d m2、沉积镀层为0. 01 mm(直径方向),计算电镀时间。
    (2)交一直流镀曲轴。零件下槽浸蚀1~2min。起镀正半波电流10 A/ m2时,负半波电流8~9 A/d m2,时间5 min。过镀过程是用15min把负半波电流降至为正半波电流的1/8,即1. 25 A/dm2。直流镀是当过镀阶段结束后,要立即转人直流镀阶段,电流密度为20 A/d m2。在电镀过程中,随着镀液温度的升高,电流也有所增加,但电流密度不应超过25 A/dm2。电镀时间按1A·h/d m2、镀层沉积为0. 01 mm计算。

    2.4镀后处理
    (1)镀后出槽用冷水冲洗。
    (2)拆除挂具,用电石浆或在碱液槽内中和处理0.5~1h,取出后用水冲洗和吹干。
    (3)测量尺寸。尺寸不足时可重新刻蚀重镀。
    (4)镀后磨削,涂油存放。
 

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