行星齒輪的防腐耐磨表面工程課程設(shè)計(jì).doc

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行星齒輪的表面耐磨防腐工藝設(shè)計(jì) 1 行星齒輪服役條件分析 對(duì)于汽車減速器內(nèi)部的行星齒輪（如圖1，圖2）來說，一般都是在較低的載荷下工作，齒輪在傳遞動(dòng)力及改變速度的過程中，周期的收到彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力以及摩擦力的作用。齒面與齒根在上述應(yīng)力的作用下導(dǎo)致失效，會(huì)出現(xiàn)齒面磨損，主要是咬合齒面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)相互摩擦的結(jié)果，其類型主要有氧化磨損，膠合磨損和磨粒磨損。還會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的齒輪折斷，大多數(shù)情況下是在交變彎曲應(yīng)力作用下齒根產(chǎn)生疲勞破壞的結(jié)果，也可能是超載脆性折斷。 圖1 汽車減速器內(nèi)部行星齒輪 圖2 行星齒輪的設(shè)計(jì)圖 2 行星齒輪所需性能 行星齒輪作為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，直接影響汽車的傳動(dòng)裝置，齒輪性能的好壞直接影響著傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。因此，對(duì)其運(yùn)行過程中的要求越來越高，對(duì)于高速重載齒輪來說，要求就更高，不但要求齒輪表面要有較高的硬度、耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度以及較好的心部韌性，以及較好的耐腐蝕性。通過服役條件的分析綜合考慮行星齒輪應(yīng)具備如下性能：1、耐腐蝕性強(qiáng)2、耐磨性好3、表面硬度高 4、耐高溫。 行星齒輪所用材料一般選用20CrMnTi，需要經(jīng)過正確的熱處理才能保證其心部的強(qiáng)度韌性，本次工藝設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是行星齒輪的表面耐磨防腐性能。 3 工藝選擇與設(shè)計(jì) 目前，行星齒輪的表面處理工藝主要有化學(xué)鍍鎳和電鍍鎳。 3．1化學(xué)鍍鎳與電鍍鎳的優(yōu)缺點(diǎn) （1）電鍍鎳 電鍍鎳是將零件浸入鎳鹽的溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源后，在零件上就會(huì)沉積出金屬鎳鍍層。 電鍍鎳的優(yōu)點(diǎn)是鍍層結(jié)晶細(xì)致，平滑光亮，內(nèi)應(yīng)力較小，與陶瓷金屬化層結(jié)合力強(qiáng)。 電鍍鎳的缺點(diǎn)是： ①受金屬化瓷件表面的清潔和鍍液純凈程度的影響大，造成電鍍后金屬化瓷件的缺陷較多，例如起皮，起泡，麻點(diǎn)，黑點(diǎn)等； ②極易受電鍍掛具和在鍍缸中位置不同的影響，造成均鍍能力差，此外金屬化瓷件之間的相互遮擋也會(huì)造成瓷件表面有陰陽面的現(xiàn)象； ③對(duì)于形狀復(fù)雜或有細(xì)小的深孔或盲孔的瓷件不能獲得較好的電鍍表面； ④需要用鎳絲捆綁金屬化瓷件，對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸較小、數(shù)量多的生產(chǎn)情況下，需耗費(fèi)大量的人力。 （2）化學(xué)鍍鎳 化學(xué)鍍鎳是一種不加外在電流的情況下，利用還原劑在活化零件表面上自催化還原沉積得到鎳層，當(dāng)鎳層沉積到活化的零件表面后由于鎳具有自催化能力，所以該過程將自動(dòng)進(jìn)行下去。一般化學(xué)鍍鎳得到的為合金鍍層，常見的是Ni-P合金和Ni-B合金。 化學(xué)鍍鎳的優(yōu)點(diǎn)是不需要電流電源設(shè)備，厚度均勻致密，針孔少，均鍍性好，仿真能力強(qiáng)，能在復(fù)雜零件表面沉積，深鍍能力強(qiáng)，抗蝕性能好，鍍鎳的速度快，鍍層厚度可達(dá)10～50,um，鍍層在燒氫后無起皮、鎳泡等缺陷。 化學(xué)鍍鎳的缺點(diǎn)是 ①鍍層為非晶態(tài)的層狀結(jié)構(gòu)，雖然進(jìn)行熱處理后，鍍層結(jié)晶化，其層狀結(jié)構(gòu)逐漸消失，但是對(duì)陶瓷一金屬封接件的抗拉強(qiáng)度有所降低； ②鍍液的成本高，壽命短，耗能大； ③鍍液對(duì)雜質(zhì)敏感，需經(jīng)常處理，因而使工藝的可操作性變的相對(duì)復(fù)雜 我此次的工藝設(shè)計(jì)就是針對(duì)高質(zhì)量的行星齒輪所設(shè)計(jì)，因此綜合考慮到行星齒輪的性能需求以及針對(duì)產(chǎn)品對(duì)其防腐性能和耐磨性能的高要求，選擇了化學(xué)鍍鎳工藝?；瘜W(xué)鍍鎳相對(duì)于電鍍有如下優(yōu)勢(shì)： 1） 鍍層厚度非常均勻，無明顯的邊緣效應(yīng)，鍍層的表面光潔平整、美觀。 2） 鍍層致密，鍍層針孔少甚至無孔，耐蝕性遠(yuǎn)高于電鍍鎳，表層硬度高，耐磨性好。 3） 工藝設(shè)備簡單，不需整理電源、輸電系統(tǒng)及輔助電板，操作時(shí)只需把鍍件正確懸掛在鍍液中即可。 另外，對(duì)于化學(xué)鍍鎳，鍍液消耗高，成本高，壽命短，耗能大的缺點(diǎn)，由于對(duì)鍍層質(zhì)量的高要求，所以這個(gè)缺點(diǎn)是可以接受的。 4 工藝流程 毛坯檢查→上掛具→化學(xué)除油→冷水洗→除銹活化→冷水洗→熱水預(yù)熱→化學(xué)鍍鎳磷合金→冷水洗→吹干→下掛具→熱處理→檢測(cè) 5 各工序的作用、配方及工藝參數(shù)分析 5.1 毛坯檢查 齒輪的化學(xué)鍍質(zhì)量和耐蝕性與毛坯的表面狀態(tài)有直接的關(guān)系。鑄造、熱處理和機(jī)械加工過程中的不良操作會(huì)使行星齒輪毛坯產(chǎn)生疏松、孔隙、開裂等缺陷，不僅影響電鍍的質(zhì)量，而且降低了材料的耐蝕性。毛坯檢查可提前發(fā)現(xiàn)工件表面上的缺陷，并對(duì)一些表面輕微瑕疵在下一步的研磨拋光中進(jìn)行修補(bǔ)，提高鍍層質(zhì)量。若缺陷較嚴(yán)重，則難以彌補(bǔ)，導(dǎo)致報(bào)廢。 5.2 上掛具 化學(xué)鍍鎳加工工序中，每個(gè)工件最好都成獨(dú)立體掛入溶液中，這樣能使工件能均勻的浸泡在鍍液中，上掛具（如圖3）的工作對(duì)保證鍍件質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本等方面能起到積極的作用。具體要求如下： （1）掛具應(yīng)清潔、完好。當(dāng)發(fā)現(xiàn)掛具鈍化層有破損時(shí)，應(yīng)立即將其揀出，然后進(jìn)行修補(bǔ)或換新。 （2）掛具進(jìn)槽時(shí)的速度應(yīng)適當(dāng)放慢，；出槽時(shí)，工件應(yīng)在槽邊擱置片刻，使兜帶的溶液流回槽中，以減少溶液帶出損失，減輕對(duì)下一道工序溶液的污染。 圖3 掛具欄 5.3化學(xué)除油 5.3.1 金屬表面除油 金屬表面除油是表面工程中的預(yù)處理，它是各種預(yù)處理工序中最重要而又最關(guān)鍵的一道工序。除油是否徹底不但影響到下一個(gè)工序的操作，而且影響整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命。 鋼鐵制件常用表面除油工藝包括有有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油和電化學(xué)除油、物理-化學(xué)法除油以及滾筒除油、超聲波除油和手工除油等。 5.3.2 工藝選擇 除油方法可分為有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油。 　　有機(jī)溶劑除油的特點(diǎn)是除油速度快，不腐蝕金屬，但除油不徹底，需用化學(xué)法或電化學(xué)方法進(jìn)行補(bǔ)充除油，常用的有機(jī)溶劑有：汽油、煤油、苯類、酮類、某些氯化烷烴及烯烴。有機(jī)溶劑除油還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)即經(jīng)除油后的溶劑還可回收再利用。有機(jī)溶劑一般屬易燃品，使用時(shí)要格外小心。 　　化學(xué)除油是利用堿溶液的皂化作用和表面活性物質(zhì)對(duì)非皂化性油脂的乳化作用，除去工件表面上的各種油污的?；瘜W(xué)除油的溫度通常取在60-80度之間，工件除油效果一般為目測(cè)，即工件表面能完全被水潤濕就是油污完全除盡的標(biāo)志。一般的除油液由氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、水玻璃、乳化劑等組成。 　　電化學(xué)除油分陰極除油和陽極除油，在相同的電流下，陰極除油產(chǎn)生的氫氣比陽極除油產(chǎn)生的氧氣多一倍，氣泡小而密，乳化能力大，除油效果更好。但容易造成工件氫脆和雜質(zhì)在陰極析出的現(xiàn)象。陽極除油雖沒有這些缺點(diǎn)但可能造成工件表面氧化和溶解。目前常用正負(fù)極交換的化學(xué)除油法。電化學(xué)除油液配方與化學(xué)除油的配方相似。 鋼鐵制件的除油通常采用化學(xué)或電化學(xué)除油工藝?；瘜W(xué)除油主要優(yōu)點(diǎn)是除油液無毒、不用電、價(jià)格便宜、操作方便。但除油效果不如電化學(xué)除油徹底。電化學(xué)除油效率高、效果和質(zhì)量更有保證。但電化學(xué)除油時(shí)可能產(chǎn)生氫脆，某些電位較正的雜質(zhì)也容易在工件表面上沉積或掛灰。氫脆會(huì)使工件強(qiáng)度降低，對(duì)于要求高強(qiáng)度的齒輪是很不利的。而且電化學(xué)除油需要電源設(shè)備及系統(tǒng)，操作過程也比其他的方法復(fù)雜。故對(duì)行星齒輪的除油選擇化學(xué)除油。又由于化學(xué)除油效果不如電化學(xué)除油，故在化學(xué)除油過程中引入超聲波，可強(qiáng)化除油過程、縮短除油時(shí)間、提高工藝質(zhì)量，還可以徹底清除細(xì)孔、盲孔中的油污。 化學(xué)除油又分為堿液除油和酸液除油。堿液除油與酸液除油均適用于鋼鐵制品表面的除油。但是堿液除油中槽液易產(chǎn)生絮狀沉淀，絡(luò)合劑、表面活性劑易帶入后續(xù)槽形成污染。而酸液除油中有特制的脫脂劑，該脫脂劑含氧化劑、表面活性劑、高價(jià)金屬離子等成分，對(duì)金屬有弱侵蝕能力。且酸性脫脂劑在常溫下能保持其侵蝕能力，對(duì)各種鋁鋼鐵制品都有極好的清洗效果。更能抑制酸對(duì)不銹鋼設(shè)備的腐蝕，保證清洗設(shè)備的使用壽命。故在此采用酸液除油。 綜合各類因素，決定采用引入超聲波的酸液除油工藝。 5.3.3 溶液配方及工藝條件 除油配方及工藝條件見表1。 表1 除油配方及工藝條件 溶液液組成 用量 溶液溫度/℃ 操作時(shí)間/min 超聲波頻率/kHz 硫酸（d=1.84）/﹪ 10(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 67 10 低頻 26 高頻 47 重鉻酸鉀/﹪ 1.0 水/﹪ 30 表面活性劑/﹪ 1 硫酸作氧化劑，為溶液提供氫離子。重鉻酸鉀也作氧化劑，并提供高價(jià)鉻離子，與硫酸、表面活性劑組成脫脂劑。采用雙頻清洗，可以使清洗槽內(nèi)的駐波場均勻度提高，可改善清洗效果。 除油后用先用熱水（40～50℃）洗滌，再用冷水洗凈。否則不易洗清表面的表面活性劑。 5.4 冷水清洗 兩個(gè)前處理工序之間的水洗工序，目的在于防止上道工序帶出的溶液對(duì)下道工序溶液的污染和從工件表面清除污垢、金屬離子污染和電極泥，以保證鍍層結(jié)合力合格。水洗工序進(jìn)行得好壞與設(shè)計(jì)出一個(gè)好的工藝流程是很重要的，應(yīng)避免共用漂洗，即回頭至先前用過的槽中漂洗的現(xiàn)象出現(xiàn)。使用純水，清除工件表面上殘留的污漬。水洗、漂洗的時(shí)間為兩分鐘，工件在冷水槽中上下抖動(dòng)，務(wù)必將殘留的液體洗干凈。視工件表面水膜連續(xù)時(shí)，再進(jìn)行下道工序。 5.5除銹活化 5.5.1 概述 酸活化是鋼件在鍍鎳前的最后一道清潔工序。酸活化后，工件表面呈現(xiàn)出金屬的結(jié)晶組織，晶格之間有足夠的延續(xù)性，保證兩者之間有良好的結(jié)合力，使鍍層美觀。 5.5.2 工藝選擇 除銹方法有機(jī)械法、化學(xué)法和電化學(xué)法。 機(jī)械法除銹是對(duì)工件表面進(jìn)行噴砂、研磨、滾光或擦光等機(jī)械處理，在工件表面得到整平的同時(shí)除去表面銹層。 化學(xué)法除銹是用酸或堿溶液對(duì)金屬制品進(jìn)行強(qiáng)浸蝕處理使制品表面的銹層通過化學(xué)作用和浸蝕過程所產(chǎn)生氫氣泡的機(jī)械剝離作用而除去。 電化學(xué)除銹是在酸或堿溶液中對(duì)金屬制品進(jìn)行陰極或陽極處理除去銹層。陽極除銹是化學(xué)溶解、電化學(xué)溶解和電極反應(yīng)析出的氧氣泡的機(jī)械剝離作用而去除。陰極除銹是化學(xué)溶解和陰極析出氫氣的機(jī)械剝離作用而去除。 用于化學(xué)鍍鎳前處理除銹工藝基本與電鍍的除銹工藝相同。 根據(jù)齒輪的特性以及綜合成本性能因素的考慮選用化學(xué)法除銹。 活化是使零件能獲得充分活化的表面，這種酸蝕對(duì)于不同材質(zhì)的零件所用的酸液是不同的。 一般鋼鐵件的活化可用10%的硫酸或1:1的鹽酸進(jìn)行，活化的標(biāo)準(zhǔn)一般為工件表面冒出細(xì)小均勻的氣泡。不銹鋼件的活化可加大酸的濃度，并且加熱進(jìn)行酸蝕。嚴(yán)格講，不銹鋼的化學(xué)鍍鎳應(yīng)該進(jìn)行閃鍍后再進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，也就是先打一個(gè)電解鎳或電解銅的底層。 5.13.2 活化液配方和工藝條件 酸活化液一般采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低（7%～10%）的硫酸溶液，操作時(shí)間1.5～2 min。為了提高酸活化的均勻性和溶液的潤濕性，可加入微量的低泡潤濕劑或0.01～0.03 g/L十二烷基硫酸鈉。 5.6熱水預(yù)熱（盡量使用去離子水） 熱水預(yù)熱能使工件進(jìn)入鍍液前表面溫度接近鍍液的溫度，防止因冷工件引起鍍液局部溫差大，影響鍍液的穩(wěn)定性及工件鍍層一致性。預(yù)熱前工件要盡量清洗干凈，預(yù)熱的水槽要定時(shí)清洗和換水。工件預(yù)熱后要盡快放入鍍液槽中。 5.7化學(xué)鍍鎳磷合金 5.7.1 概述 化學(xué)鍍鎳是化學(xué)鍍中發(fā)展最快的一種。鍍液一般以硫酸鎳、乙酸鎳等為主鹽，次亞磷酸鹽、硼氫化鈉、硼烷、肼等為還原劑，再添加各種助劑。在90℃的酸性溶液或接近常溫的中性溶液、堿性溶液中進(jìn)行作業(yè)。以使用還原劑的不同分為化學(xué)鍍鎳-磷、化學(xué)鍍鎳-硼兩大類。鍍層在均勻性、耐蝕性、硬度、可焊性、磁性、裝飾性上都顯示出優(yōu)越性。 5.7.2 化學(xué)鍍鎳溶液的選擇 化學(xué)鍍鎳溶液的一般由鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑、PH緩沖劑、以及各種添加劑組成。以次磷酸鹽為還原劑的化學(xué)鍍鎳溶液有酸性和堿性兩種。酸性溶液的特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好且易于控制、沉積速率較高，鍍層的含磷量也較高，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。堿性鍍液的特點(diǎn)是PH范圍較寬，鍍層含磷量較低，但鍍液對(duì)雜志較敏感，鍍液的穩(wěn)定性差，故堿性鍍液在生產(chǎn)中應(yīng)用較少。 因此選用酸性的化學(xué)鍍鎳磷溶劑。表2為酸性化學(xué)鍍鎳工藝鍍液組成及工藝規(guī)范。 表2 酸性化學(xué)鍍鎳工藝鍍液組成及工藝規(guī)范 鍍液組成及工藝條件 1 2 3 4 硫酸鎳（/g?L-1） 30 25 20 23 次磷酸鈉（/g?L-1） 36 30 24 18 乙酸鈉（/g?L-1） 20 檸檬酸鈉（/g?L-1） 14 羥基乙酸鈉（/g?L-1） 30 蘋果酸（/g?L-1） 15 16 琥珀酸（/g?L-1） 5 18 12 丙酸（/g?L-1） 5 鉛離子（/g?L-1） 2 1 1 硫脲（/g?L-1） 3 PH值 4.8 5.0 5.2 5.2 溫度 /℃ 90 90 95 90 鍍層含磷量/ ％ 10~11 6~8 8~9 7~8 由此表選擇的配方參數(shù)如表3 表3 化學(xué)鍍鎳磷溶液的配方及參數(shù) 成分及工藝條件 硫酸鎳 次亞磷酸鈉 檸檬酸三鈉 乙酸鈉 乳酸（ml） pH值 溫度 （℃） 沉積速率（μmh-1） 配方（g） 12.64 12.50 5.02 7.51 11 4.4-4.6 85-90 15-22 5.7.3化學(xué)鍍鎳磷中各組分的作用 化學(xué)鍍工藝中前處理及鍍液中各成分對(duì)鍍層性能影響很大,比如前處理中鍍前試樣除銹方法不同、拋光與否都使鍍層的耐蝕性能存在差異。在這里主要討論鍍液中各組分對(duì)鍍層性能的影響?；瘜W(xué)鍍鎳溶液的成分包括鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、其他添加劑等。 （1）鎳鹽 鎳鹽是鍍液主鹽，一般使用硫酸鎳，其次是氯化鎳。鎳鹽濃度高，鎳液沉積速度快，但穩(wěn)定性下降。另外，鍍液中鎳鹽含量決定了所需次磷酸鹽和絡(luò)合劑的量 （2）還原劑 化學(xué)鍍鎳的反應(yīng)過程是一個(gè)自催化的氧化–還原過程，次磷酸鈉以其價(jià)格較低,控制容易,鍍層抗蝕性能好等特點(diǎn),而成為應(yīng)用最廣泛的還原劑。次磷酸鈉作為還原劑通過催化脫氫，提供活潑的氫原子，把鎳離子還原成金屬，同時(shí)使鍍層中含有磷的成分。次磷酸銨的用量主要取決于鎳鹽濃度，鎳與次磷酸鈉的物質(zhì)的量之比為0.3～0.45。隨著次磷酸鈉含量的增加，鍍層沉積速度增大，鍍層中磷含量也隨之增加，但鍍液的穩(wěn)定性下降。 （3）絡(luò)合劑 化學(xué)鍍鎳液中廣泛應(yīng)用次磷酸鹽,在化學(xué)鍍進(jìn)行時(shí),由于溶液中亞磷酸離子積累,與游離鎳離子結(jié)合生成亞磷酸鎳沉淀,為防止它的生成,需要加入適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑生成鎳的絡(luò)離子來降低游離鎳離子濃度。不同絡(luò)合劑對(duì)鍍層沉積速度、表面形貌、磷含量、耐蝕性等均有影響?；瘜W(xué)鍍鎳液中的絡(luò)合劑均為有機(jī)酸和它們的鹽類，常用的絡(luò)合劑有：乙醇酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸、乳酸、丙酸、羥基乙酸及它們的鹽類。 （4）穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑（鉛離子）用于抑制存在于鍍液中的固體微粒的催化活性，以防鍍層粗糙和鍍液自發(fā)分解。微量的硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽或硒的化合物都是有效的穩(wěn)定劑。但穩(wěn)定劑過量會(huì)降低鍍液的沉積速度，甚至抑制捏的沉積。 （5）pH值 酸性化學(xué)鍍鎳沉積速度隨著鍍液pH值的下降而降低，當(dāng)鍍液pH值遠(yuǎn)小于4時(shí)，沉積速度很低，已失去實(shí)際意義。另一方面，當(dāng)鍍液pH值大于6時(shí)，易產(chǎn)生亞磷酸鎳沉淀，引起鍍液自發(fā)分解。酸性化學(xué)鍍鎳液的最佳的pH值通常是4.2～5.0。pH值升高時(shí)，鍍層中的含磷量降低。堿性化學(xué)鍍鎳的沉積速度手pH值的影響不大。 （6）溫度 溫度是影響酸性化學(xué)鍍鎳沉積速度的重要因素之一。溫度低于65℃時(shí)，沉積速度很慢，隨溫度升高沉積速度加快。同時(shí)溫度升高，可降低鍍層中的磷含量。但溫度過高或加熱不均勻都會(huì)引起鍍液的分解。堿性化學(xué)鍍鎳允許在室溫下施鍍，此時(shí)多用于活化過的非金屬材料，鍍上一層化學(xué)鍍鎳層后再用電鍍加厚。 5.7.4質(zhì)量控制 (1)鍍液的維護(hù) 鍍覆過程中及時(shí)補(bǔ)充與鍍液溫度相同的蒸餾水，以保持液面。每3—4h分析一次鍍液，根據(jù)分析結(jié)果補(bǔ)料。每班在鍍覆結(jié)束后，連續(xù)鍍液過濾4h以上，并用硝酸清除槽壁、槽底、空氣管表面鎳的沉積物。注意防止異物進(jìn)入鍍液內(nèi)。鍍前每道清洗采用流動(dòng)水，避免帶入殘液。 (2)pH值和溫度的控制 在酸性溶液中，pH值＜3時(shí)，鎳不會(huì)被還原析出。隨著pH值的提高，沉積速度加快，pH值＞6時(shí)可能產(chǎn)生沉淀。因此將pH值控制在4.4—5.0。及時(shí)用稀醋酸或碳酸鈉溶液調(diào)整pH值。 溫度的提高可以增加沉積速率，但在96℃以上高溫下進(jìn)行施鍍會(huì)大大降低鍍液的穩(wěn)定性，使鍍層質(zhì)量下降，鍍層結(jié)合力差、易脫落。特別當(dāng)加熱不均勻，且pH值偏高時(shí)，最易使鍍液產(chǎn)生分解。所以，要采用控溫、攪拌裝置，保證鍍液溫度均勻，使溫度變化范圍在2℃之內(nèi)，并注意避免高溫空載。 (3)鍍液的攪拌和工件的移動(dòng) 用凈化的無油空氣攪拌可以使溫度、鍍液成分均勻，防止鍍液局部過熱分解，有利于提高沉積速率和保證鍍層質(zhì)量。管件豎直吊掛于鍍液中，通過機(jī)械裝置上下移動(dòng)，有利于排氣，避免針孔和落渣，可以使鍍層均勻。 (4)裝載量 鍍液的裝載量過高或過底都會(huì)直接影響鍍層的沉積速度和鍍液的穩(wěn)定性。裝載量控制在0.5—1.0dm2/L。 5.7.5化學(xué)鍍鎳槽的設(shè)計(jì) 化學(xué)鍍鎳槽與電鍍槽不同之處在于它不需要外接電源, 化學(xué)鍍鎳的工作溫度通常高達(dá)85~ 95 C , 因此, 選用的材料必須能在高溫下長期工作。由于化學(xué)鍍鎳能在一些催化活性表面沉積, 鍍槽最好選用對(duì)化學(xué)鍍鎳反應(yīng)表現(xiàn)惰性的材料如玻璃、陶瓷和搪瓷, 這些材料是工作容量50 L 以內(nèi)小型鍍槽的較好的結(jié)構(gòu)材料不銹鋼槽體制造技術(shù)成熟, 材料強(qiáng)度高、安全、使用壽命長, 適合用作大容量和連續(xù)作業(yè)的鍍槽。化學(xué)鍍鎳施鍍過程中由于鍍液的自催化反應(yīng), 不銹鋼槽底、槽壁上易有金屬鎳析出, 在90 C 高溫下金屬鎳析出尤為嚴(yán)重, 槽底和被鍍件上易沉積細(xì)小粒狀鎳粉, 鍍液發(fā)生自然分解而失效。因此, 研究不銹鋼鍍槽防金屬鎳析出技術(shù)是實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍍鎳連續(xù)施鍍的關(guān)鍵。 一般資料介紹的陽極保護(hù)方法, 不銹鋼槽施加陽極電流, 陰極( 鎳棒) 放在不銹鋼槽化學(xué)鍍鎳溶液內(nèi), 使鍍槽處于電化學(xué)鈍化狀態(tài), 在施鍍過程中防止槽壁金屬析出。由于鎳棒處于溶液內(nèi), 不斷消耗溶液中的氫離子, 也不允許流過大電流( 1 A/ dm2) 。改用套槽陽極保護(hù)法, 把鎳棒放在水槽內(nèi), 靠近不銹鋼槽, 可以任意施加電流, 使鍍槽處于電化學(xué)鈍化狀態(tài), 又不消耗溶液中的氫離子。我們?cè)O(shè)計(jì)了一套水浴式鍍槽, 外槽鐵槽700 mm700 mm 800 mm, 內(nèi)槽不銹鋼400 mm 500 mm600 mm, 蒸汽加熱, 蛇型鈦電加管380 V 3 KW 2 保溫, XMT 數(shù)字式溫度顯示調(diào)節(jié)儀控溫, 工作中采用陽極保護(hù)。 如圖4 所示。 圖4 陽極保護(hù)水浴鍍槽 5.8熱處理 200℃加熱一小時(shí)，消除應(yīng)力及去氫或380—400℃加熱一小時(shí)提高硬度. 鍍層為鎳磷合金, 致密、牢固、硬度高，耐磨性好，可與電鍍硬鉻相媲美，硬度值鍍態(tài)為550HV，熱處理后可達(dá)1100HV。 根據(jù)行星齒輪要求選用400℃加熱一小時(shí)提高硬度。 5.9關(guān)于生產(chǎn)廢水的處理 廢水處理方法多樣，實(shí)用化的有中和法、氧化法、還原法、離子交換法、電解法、蒸發(fā)濃縮法等。 廢氣處理一般通過廢氣凈化塔將三酸廢氣凈化。 廢渣處理一般用沉降池將廢渣從水中有效分離，再通過化學(xué)手段有污染的成分轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。 6 鍍層檢驗(yàn) 齒輪的質(zhì)量直接影響減速器的使用性能。故鍍層的檢測(cè)應(yīng)該以精確、誤差小為前提。故檢測(cè)時(shí)，從生產(chǎn)出的工件里隨機(jī)抽取若干個(gè)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)數(shù)據(jù)與國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，評(píng)出其等級(jí)。 6.1結(jié)合力及外觀檢測(cè) 鍍層結(jié)合力用熱震法測(cè)定。將化學(xué)鍍鎳—磷合金的管件放入電阻爐中加熱至280—300℃，保溫30min，然后取出，放入室溫的水中驟冷。觀察鍍層是否鼓泡或脫落。在40W日光燈下，用4—5倍放大鏡觀察鍍層表面是否有針孔、麻點(diǎn)、結(jié)瘤等缺陷。 6.2 鍍層厚度的檢驗(yàn) 采用金相顯微鏡法。測(cè)試過程： （1）測(cè)試儀器。使用經(jīng)過校準(zhǔn)的、帶有螺旋游動(dòng)測(cè)微計(jì)的金相顯微鏡。 （2）試樣準(zhǔn)備。從零件主要表面的一處或幾處切取試樣。鑲嵌后，對(duì)橫斷面進(jìn)行適當(dāng)?shù)难心ァ伖夂徒g。 （3）測(cè)定。按儀器規(guī)程測(cè)量。在同一位置上，每次測(cè)量值至少是三次的平均值。 6.3 鍍層硬度的檢測(cè) 采用顯微硬度測(cè)量儀進(jìn)行測(cè)量。利用儀器所附帶的金剛石壓頭加一定負(fù)荷，在被測(cè)試樣表面壓出壓痕，再用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕的大小，經(jīng)計(jì)算求得被測(cè)試樣表面鍍層的硬度。 6.4 鍍層耐蝕性的檢測(cè) 采用銅鹽加速鹽霧試驗(yàn)。將輪轂清洗后放入鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi)，采用連續(xù)噴霧方式對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)束后，取出工件在室內(nèi)自然干燥0.5～1 h，然后用流動(dòng)冷水輕輕洗滌或浸漬，以除去沉積于試樣表面的鹽類，用鼓風(fēng)機(jī)吹干后檢查，記錄試驗(yàn)后的外觀、去除表面腐蝕產(chǎn)物后的外觀、腐蝕缺陷的分布和數(shù)量、開始出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間等，評(píng)定等級(jí)。 6.5 鍍層耐磨性的檢測(cè) 鍍層的耐磨性能與膜的質(zhì)量密切相關(guān)，可以反映鍍層的耐摩擦、耐磨損的潛在能力，是鍍層的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。 常用方法：噴磨試驗(yàn)儀、輪式磨損試驗(yàn)儀與落砂試驗(yàn)儀檢測(cè)耐磨性。 這里選用噴磨試驗(yàn)儀，測(cè)試時(shí)，用待測(cè)試樣置換標(biāo)準(zhǔn)試樣按校正步驟進(jìn)行，為了達(dá)到控制質(zhì)量的目的，在試驗(yàn)中可以使用協(xié)議參比試樣進(jìn)行比較；當(dāng)需要時(shí)，也可以用協(xié)議參比試樣代替標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行校正。 7生產(chǎn)車間平面圖 員工休息區(qū) 產(chǎn)品倉庫 報(bào)廢區(qū) 毛坯檢測(cè) 檢測(cè)室 熱處理室 掛具室 上掛具操作 循 環(huán) 水 槽 掛具室 下掛具操作 化學(xué)除油槽 吹風(fēng)室 除銹活化槽 化學(xué)鍍槽 廢液池 熱水槽