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OKB轴承知识:滑动轴承镀层退除工艺的介绍与应用

作者：天津金百联机电              发表时间：2012-02-04

滑动轴承镀层退除工艺的介绍与应用 摘要：内燃机的滑动轴承铅、锡、铜三元合金镀层由于种种原因部分不合格需返修而退除镀层。常见的镀层健除法不能将镀层膜干净且满足不T技术要求，现改用电化学法能有效地退除铅基三元合金镀层。本文还介绍了退除液的配方及操作要求和它们的相互作用与影响。 　　关键词：电镀，镀覆，减磨覆层，滑动轴承 　　1 、前言 　　在内燃机滑动轴承的生产制造过程中，铅一锡一铜三元合金减磨镀层的电镀是重要的工序之一。由于种种原因，交检产品中，有部分镀层不能满足技术要求，需要返修。通常的返修方法是由机械加工协助将不合格的镀层返搅除去。但这种方法存在着严重缺点。一方面由于受工艺，工装及设备的制约，镀层不能全部幢干净，或多或少总残留下一些。这些残留的镀层严重影响重新电镀的镀层与基体之间的结合力，使其不能通过热震试验，发生起泡、脱皮等缺陷，最终导致产品报废。若要用铿加工的方法彻底清除不合格的镀层，总会有一些轴承因壁厚低于下限而报废。另一方面，在现代生产组织模式中，由于受多品种、短周期生产的影响，常采用有限机床加工多种产品频繁地更换工装的加工方式。因此，当电镀后镀层不合格需返搅时，撞床或许已更换了工装，正在加工其它产品，不能及时配合返修，造成生产脱节，严重干扰生产，影响进展。同此必须革新厂艺，寻找一种新的返修方法，适应轴承生产发展的需要。 　　2 、退镀工艺的研究过程 　　文献【1-5】介绍的有关铅、锡及铅一锡二元合金减镀层的退除工艺有十多种，但没有发现介绍铅一锡一铜三元合金减磨镀层的退除工艺的文献。开始我们借鉴近似镀层的限除工艺退除轴承的三元合金减磨镀层，但均遭失败。主要出现的情况是不能退除，或退除速度极慢或钢背、铜基合金基体被腐蚀。 　　我们从分析铜、铅、锡在三元合金镀层退除过程中的化学、电化学行为【3】和钢背、铜基合金体的腐蚀机理和防腐原理这两个问题人手，寻求解决问题的途径。其主要目的是要确定在用电化学法退除铅基三元合金镀层的过程中，暴露出的铜基合金基体免遭腐蚀的配方及操作要求。经反复试验，我们确定了配方中的主要成分及缓冲剂、缓蚀剂;用正交试验法确定了各成分含量配比及操作要求。用该电化学方法退除的轴承，其表面用轮廓仪测定，其粗糙度仍保持原有的Ra=0 .4y m，没有受到任何腐蚀。退除后的轴承重新电镀三元合金镀层质量良好，满足产品生产要求。 　　3 、退除工艺配方及操作要求 　　阴极材料为普通的碳钢。退除速度约为2fem /min。被退除的镀层厚度为0.02 -0.03 mmo，退除工艺配方及操作要求见下表。 　　4、 退镀液中各成分的作用及其含量对退除效果的影响 　　4.1 醋酸钠 　　醋酸钠( NaAC.2H2O)的主要作用是作为导电盐。它可增加槽液的导电性、降低槽电压，使槽液的温升不至过快，同时又节约能源。含量过高则槽液带出损失增大，含量过低则槽液的导电性降低温升过快，耗费能源。由试验确定其含量在150一2509几为宜。其次，在阳极上被氧化而形成的二价铅离子(PbZ十)与醋酸根离子(AC一)有一定的络合能力，生成的络离子(PbAC+)及络合物(PbAq)在水中的溶解度较大。因此醋酸钠又起到了阳极活化剂的作用[7」。 　　4.2 缓冲剂 　　缓冲剂为无机多元酸。加人适量的缓冲剂，可使槽液的pH值变化缓慢。该缓冲剂在pH值为8.24一10，24及11.74一13.74的范围之内有显著的缓冲作用。其含量低于309几时，缓冲效果不明显。由于受溶解度的限制，其含量也不宜超过409/L，否则温度降低时有结晶析出，并且带出损失也增大。因此其含量以30一409几为宜。 　　4.3 缓蚀剂 　　为了使在镀层退除过程中先暴露出来的部分基体及未绝缘的钢背免遭腐蚀，加人适量的缓蚀剂是有益的。该缓蚀剂为有机含硫合物或有机含氮化合物，它有选择性地吸附在基体及钢背表面上，使其电位正移，有效地起到了缓蚀作用。 　　5 、工艺参数控制对退镀效果的影响 　　5.1 阳极电流密度 　　阳极析氢太剧烈，槽液pH值升高过快。阳极电流密度控制在4一SA/d澎的范围之内较好。 　　5.2 温度 　　温度过低则溶液中各成分的溶解度降低，从而溶液的导电性降低，导致电流升不上去。温度过高则槽液蒸发速度加快，异味显著，不符合环保要求。将槽液的温度控制在40℃以下比较适宜。 　　5.3 时间 　　退除 0. 02一0.03mm厚的不合格镀层约需10一15min。前三分之二的时间之内，阳极电流密度可升至上限。后三分之一的时间之内，阳极电流密度可控制在下限，此时镀层中的铜、锡几乎以阳极泥的形式被退下来。 　　5.4 PH 　　当铅一锡一铜三元合金镀层在退镀过程中处于阳极、并且退镀液的pH值在工艺范围之内时，随着阳极电流密度的上升，铅、锡、铜的电位皆随之正移，铅处于腐蚀状态，可以被顺利地退除;而铜、锡处于钝化区。该镀层中铅含量大于80%，是主要成分。当其中铅退除时，铜、锡就以阳极泥的形式被机械地剥离下来。经反复试验证实，槽液的pH值控制在10一12的范围之内皆能满足退除要求。 　　5.5 阴、阳极间距 　　阴、 阳极之间的距离保持在5一10cm之间较理想。阴阳极间距太小则槽液的分散能力降低退除速度相差较大，局部会过早暴露出基体。反之则槽电压升高，温度升高过快。 　　6、 工艺的特点及效益 　　本工艺具有配方简单、易于操作。成本低廉、不腐蚀基体等优点。存在的不足之处是退下的PdZ+、5矛十、CuZ+的问收方法有待于进一步探索。 　　我厂每年约有60 多万元产值的轴瓦电镀产品需返修。五年来一直成功地应用退除工艺进行返修，直接经济效益达数十万元。 　　参考文献 　　1 表面处理工艺手册编审委员会.表面处理工艺手册〔M].上海科技出版社.2002，23，190 　　2 洛说海姆.弗利德里克A.现代电镀.机械工业出版社[M」.1992，340一341 　　3 曾华梁吴仲达等.电镀工艺手册〔M〕.机械工业出版社.1999，671，678，683 　　4 国家机械工业委员会.高级电镀工艺学.机械工业出版社[M〕.1998，109一110 　　5 电镀工艺手册编委会，电镀工艺手册〔M〕.上海科技出版社，1996，321 　　6 杭州大学化学系分析化学教研室.分析化学手册【M】第一分册北京:化学工业出版社，1990，70一71 　　7 左景伊译.腐蚀工程[M〕.化学工业出版社，1992，
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