影響錳鋼零件鍍鉻結(jié)合力的原因及解決辦法

摘要:闡述了錳鋼零件在鍍鉻過程發(fā)生鼓泡、脫皮的原因,結(jié)合多年來的電鍍生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,提出了相應(yīng)的解決措施,制訂了適合錳鋼材料在標準鍍鉻液及加有快速鍍鉻添加劑狀態(tài)下的工藝規(guī)范。該工藝操作簡便,生產(chǎn)效率較高。

關(guān)鍵詞:電鍍鉻;錳鋼;結(jié)合力

中圖分類號:TQ153.11　　　文獻標識碼:B

引　言

目前,錳鋼零件在印刷、化工、煤炭機械、紡織機械等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,但長期以來其鍍鉻結(jié)合力的問題卻沒有得到很好的解決。直到現(xiàn)在,對該材質(zhì)鍍鉻結(jié)合力的相關(guān)研究仍然比較少,多年來筆者通過在生產(chǎn)實踐中的研究和探索,逐漸發(fā)現(xiàn)造成上述現(xiàn)象的主要原因在于,電鍍時錳鋼基體金屬和金屬鍍層之間常因存在非金屬的夾層,而不能形成連續(xù)的結(jié)晶結(jié)構(gòu),極易造成鍍層起泡或脫落等結(jié)合不良的缺陷,產(chǎn)品加工返修率很高。因此,必須徹底清除氧化皮、銹及氧化物等變質(zhì)層,使零件表面保持很高的清潔度。由此制訂了相應(yīng)的工藝操作規(guī)程,為該類材質(zhì)零件鍍鉻提供了比較可行的實踐依據(jù)。

1　結(jié)合力不良產(chǎn)生的原因

1.1　一般原因

鍍鉻件無底層時鉻鍍層出現(xiàn)脫落(炸開鼓泡、片狀裂起等)現(xiàn)象,其原因主要有以下幾點:

1)鍍前表面油銹未去凈;

2)鍍前零件未預熱或預熱時間短;

3)未陽極活化處理;

4)陰極活化處理JK過大或活化時間短;

5)鍍鉻過程中斷電后未活化處理。

1.2　材質(zhì)的影響

錳鋼輥一般采用16MnR、45Mn、65Mn、27SiMn等材料,一方面其金屬內(nèi)部均存在合金元素偏析與夾雜化合物的微觀裂紋,經(jīng)回火和淬火,產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力形成了應(yīng)力集中區(qū),使局部應(yīng)力增大,引起鍍層局部炸開鼓泡;另一方面采用堿性溶液陽極去油時,工件表面會形成氧化膜[1]。

對于一般鋼鐵零件,表面所形成氧化膜需要用稀酸浸蝕活化即可除去,但由錳的電位圖可知,在酸性溶液中Mn3+易發(fā)生歧化反應(yīng)[2]:

2Mn3++2H2O=Mn2++MnO2↓+4H+

Mn2+較穩(wěn)定,不易被氧化,也不易被還原。MnO2有強氧化性。因此經(jīng)電解去油、酸洗后,工件表面仍有氧化膜存在,在電鍍過程中,破壞了基體金屬與被鍍金屬間的晶格結(jié)構(gòu),使晶體外延生長不能夠正常進行,產(chǎn)生局部或大面積脫皮現(xiàn)象。

2　解決結(jié)合力不良的措施

2.1　前處理工序控制

2.1.1拋光工序的控制毛坯檢驗→120#砂彈性輪磨光(3～4遍)→180#砂彈性輪磨光(3～4遍)→檢驗(粗糙度不大于Ra0.8)。

2.1.2噴砂工序的控制

對工件表面需要提供消光(亞光或梨面)耐磨性鍍鉻層技術(shù)要求的,經(jīng)拋光處理后,一般采用80#或120#金剛砂對其表面進行噴砂處理,以提高金屬基體與鍍鉻層的結(jié)合力。

2.1.3鍍前處理過程的控制

1)經(jīng)拋光處理后,錳鋼零件轉(zhuǎn)至電鍍,上好工裝后,用240#砂布將輥身打磨一遍,將表面金屬活性劑配制一定濃度,手工進行清洗,用流動冷水清洗干凈,各道工序連續(xù)進行。

2)對噴砂處理過的工件,流動冷水清洗后(局部油污用表面金屬活性劑擦洗),可直接進行電鍍。

2.2　電沉積過程的控制

由于錳鋼工件表面陽極活化(倒極)時,會產(chǎn)生類似氧化膜,增大內(nèi)應(yīng)力,導致脫皮等現(xiàn)象發(fā)生,因此必須改變常規(guī)鋼鐵零件鍍鉻操作工藝,由陽極活化改為陰極活化。

2.2.1 錳鋼件鍍鉻工藝

錳鋼件鍍鉻工藝配方如表1所示。