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的经济电镀镀层厚度为0.00015in~0.0005in(4~12um).
热浸镀锌:
标准的均匀厚度为54um(称号径≤3/8为43um),最小
厚度为43um(称号径≤3/8为37um)。
3、镀层散布:
采纳不一样的堆积方法,镀层在紧固件表面上的齐集方式也不一样。
电镀
时镀层金属不是均匀地堆积在外周边沿上,转角处获取较厚镀层。
在
紧固件的螺纹部分,最厚的镀层位于螺纹牙顶,沿着螺纹侧面逐渐变
薄,在牙底处堆积最薄,而热浸镀锌正好相反,较厚的镀层堆积在内
转角和螺纹底部,机械镀的镀层金属堆积偏向与热浸镀相同,但是更
为圆滑并且在整个表面上厚度要均匀得多。
4、氢脆:
紧固件在加工和办理过程中,特别在镀前的酸洗和碱洗以及随后的电
镀过程中,表面汲取了氢原子,堆积的金属镀层而后俘获氢。
当紧固
件拧紧时,氢朝着应力最集中的部分转够,惹起压力增高到超出基体
金属的强度并产生细小的表面破碎。
氢特别活动并很快浸透到新形成
的裂隙中去。
这类压力-破碎-浸透的循环向来持续到紧固件断裂。
通
常发生在第一次应力应用后的几个小时以内。
为了除去氢脆的威迫,紧固件要在镀后尽可能快地加热烘焙,以使氢
从镀层中溢出,烘焙往常在375-4000F(176-190℃)进行3-24小时。
因为机械镀锌是非电解质的,这实质上除去了氢脆的威迫
5.自催化镀(Auto-catalyticPlating),一般称为"
化学镀(Chemical
Plating)"
、"
无电镀(ElectrolessPlating)"
等自催化镍磷镀及工业
应用
无电解镀镍是当前国际上发展速度较快的表面办理工艺。
它以无公害、操作简单和可镀基底宽泛以及镀层优秀的耐磨耐腐性能遇到工业界广泛瞩目和喜爱。
自催化镍磷镀(以下称化学镀镍)技术,是当前国际上发展速度最快的低温表面加强高新技术。
它最先是作为电镀镍和电镀铬的代用镀层而工业化应用,此后发展到耐腐化性、耐磨性和电磁波障蔽特征等多功能用途而获取宽泛应用。
特别在国际上它作为一个无公害排放的表面办理工艺,获取绿色环保技术的美称,遇到了工业界的广泛瞩目和喜爱。
其应用几乎波及全部工业领域。
化学镀镍在石油天然气工业中的应用多年来石油天然气向来是化学镀镍的查验场,化学镀镍已在大批的应用中有优秀表现.在北美全部的化学镀镍中大概15%是用于油气工业.已证明对石油天然气工业最有价值的性能是镀层的厚度均匀性,优秀的耐蚀性能以及耐磨/耐冲洗性能.很多用于这一领域的传统基体资料的性能经过应用化学镀镍而大大改良,并且降低了制造成本,延伸了使用寿命.延伸寿命这一点拥有特别重要的意义,因为石油
天然气工业中停机改换零件花费很高.石油天然气工业的作用分为
三个主要部分,地面作业,地下/井下作业和海上作业.设施往常裸露
于氢化物,硫化氢,二氧化碳,盐水,海水和含高浓度硫化物的暗礁水
等苛刻的环境条件下,并且还归并有吸入泥沙和泥浆惹起的磨损问题
以及在某些状况下温度高达250oC.经过化学镀镍而使性能提升的典
型零件包含:
地面作业----防喷器,制动系统,节流器,压缩机,燃气
轮机,泵体,泵,连结收路和阀等;
地下/井下作业---联接器,测井仪,拄塞,分开器,泵,安全阀装置和油管.海上作业---防喷器,燃气轮机
/压缩机,热互换器,泵,隔水管连结器和阀化学镀镍层的厚度均匀性,
耐腐化性和耐磨性性能促进其宽泛用于阀和流量控制装置.明显,这些设施是油井作业的重点设施,油井作业的主要经济要素是设施有优秀的性能和长的寿命.人们第一认识到化学镀镍的可应用的性能是其耐腐化性,光洁度和厚度均匀性.这些性能为球阀塞供给了所要求的表面条件,并改良了阀座部分的密封状况.人们最先只把化学镀镍看作是可能取代硬铬的一种选择,而此刻化学镀镍在这一市场已占统治
地位.在这一领域最具典型性的是低碳钢球阀常常采纳75微米厚的
化学镀镍层.能够看到化学镀镍在石油天然气工业全部领域中已获
得了成功的应用.比如:
中东一家工厂的原油生产,有关的气体中含有
55%的硫化氢,加工温度80oC,压力20MN/m2(3000psi).在这类条件下,
因为腐化,表面开裂和冲蚀而发生的无效使低碳钢球阀的最长使用寿
命仅3个月.而球阀采纳75微米的化学镀镍层大大延伸了设施的使用
寿命,经过两年的连续运转未见设施表面破坏.使用海水注入系统的
采油厂,其球阀也能获取相同的利处.操作过程包含在高压下泵送海水以迫使原油抵达表面.在沙特阿拉伯的Ghawar油田,阀采纳75微米
厚的化学镀镍层,成功地经受了操作条件的考验,运转四年未发现镀层破坏.化学镀镍除了已成功地应用于石油天然气工业中的球阀,它在其余工程领域的阀零件的应用也相同成功.比如:
为埃及阿斯旺大坝项目制造的大型球阀的阀杆采纳了化学镀镍.阀零件一定保证即便长久不动也能在需要时开闭自如并且运转靠谱.采纳75微米厚的化学镀镍层保护阀杆免遭腐化和磨损便供给了这类靠谱性.106吨的巨型阀,其孔径260cm,仅上阀杆就超出了6吨重.在Khuff气井,经过
化学镀镍办理的阀,节流器和其余零件的性能相同给人流下了深刻的印象.Khuff气井的气质较差,产生于大理石和石灰石岩层,岩层一般
含有6%(mol)的二氧化碳和0.1%(mol)的硫化氢,它还含有大概
28L/Mm3以己烷为主的冷凝物,7L/Mm3的水.井口气压一般为35MN/
m2(5000psi),
温度为
90oC,气体流速往常大于
6米/
秒.
在这些条件下
因为腐化
/冲蚀造成的钢零件破坏是特别严重的
.
点蚀和冲蚀致使碳
钢节流器上金属损失率为每年
3—5
毫米,
而在全部润湿表面上采纳
了25微米厚的化学镀镍层则成功地解决了这个问题.经过应用化学镀镍也能战胜球阀在上述环境下产生的问题,一般采纳75微米厚的化学镀镍层可使球塞起码六年免遭腐化.化学镀镍的耐腐化性,硬度,
表面光洁度,润滑性对防火流量阀的生产和性能十分有利.要求这些
阀正常操作时能不漏气泡,而在不当心裸露于650oC温度后能充任节
流阀,并且要求在着火时也能工作.化学镀镍也用于某些重点的安全
阀中.比如:
防喷器是用于紧迫状况下的封闭油气井的安全阀,由液压
驱动活塞构成,能够切入油气管道,拥塞油气的流动.经测试此后,只
要求一套装置在紧迫状况下运转一次,但一定保证性能优秀,为此,在
活塞或密封表面不一样意发生腐化和物理损害.常用大概100微米厚的
化学镀镍曾来达到所需的硬度和耐腐化性.
6.浸渍镀(ImmersionPlating)采纳硫酸铜、硫酸亚锡为主盐的置换反响浸镀法在钢铁件表面制得金黄色铜锡合金层。
经过增添含氟系阴离子及羧基系阴离子的络合剂,控制铜、锡离子的置换反响速度,
获取15%~39%铜含量的合金镀层,外观呈18~22K金色,膜层结协力好,耐蚀性优秀化学镀仿金的种类有两种,一种是使用复原剂的化学复原型,所形成的镀膜一般为赤褐色或色彩不好的金
色,其镀膜的附着力差。
浸镀即置换镀或接触镀,是一种无需外界电流或复原剂,利用两种金属的电位差产生的电动势驱动的置换反响。
浸渍镀设施少、效率高、成本低
7.阳极氧化(Anodizing)靠近表面镀层办理,金属或合金的电化学氧化。
将金属或合金的制件作为阳极,采纳电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。
金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能,如表面着色,提升耐腐化性、加强耐磨性及硬度,保护金属表面等。
比如铝阳极氧化,将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极,在特定条件和外加电流作用下,进行电解。
阳极的铝或其合金氧化,表面上形成氧化铝薄层,其厚度为5~20微米,硬质阳极氧化膜可达60~200微米。
阳极氧化后的铝或其合金,提升了其硬度
和耐磨性,可达250~500千克/平方毫米,优秀的耐热性,硬质阳
极氧化膜熔点高达2320K,优秀的绝缘性,耐击穿电压高达2000V,
加强了抗腐化性能,在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐化。
氧化膜薄层中拥有大批的微孔,可吸附各样润滑剂,合适制造发动机气缸或其余耐磨零件;
膜微孔吸附能力强可着色成各样雅观明丽的色
彩。
有色金属或其合金(如铝、镁及其合金等)都可进行阳极氧化办理,这类方法宽泛用于机械零件,飞机汽车零件,精细仪器及无线电器材,日用品和建筑装修等方面。
增补:
除金属外,其余物质在阳极所惹起的氧化作用,也称为“阳极氧化”
在现实工艺中,针对铝合金的阳极氧化,比许多,能够应用在平时生活中,认为这类工艺的特征,使铝件表面产生坚硬的保护层,可用于生产厨具等日用品。
但锻造铝的阳极氧化成效不好,表面不但良,还只好是黑色。
铝合金型材就要好一点。
8.化学转变层(ChemicalConversionCoating);
化学转变层
(ChemicalConversionCoating)钢铁发蓝(Blackening),俗称”发
黑“钢铁磷化(Phosphating)...复合电镀(弥散电镀)composite
plating用电化学法或化学法使用权金属离子与均匀悬浮在溶液中
的不溶液性...钢铁发蓝(Blackening),俗称"
煲黑"
钢铁磷化
(Phosphating)
9铬酸盐办理(Chromating)
10金属染色(MetalColouring)
11涂装(PaintFinishing),包含各样涂装如手工涂装、静电涂装、
电泳涂装等
12热浸镀(Hotdip),。
热浸镀简称热镀,是将被镀金属资料浸于熔
点较低的其余液态金属或合金中进行镀层的方法。
此法的基本特色是
在基体金属与镀层金属之间有合金层形成
13热浸镀锌(Galvanizing),俗称"
铅水"
14热浸镀锡(Tinning),热浸镀锡其主假如将待镀物利用一半自动
工全自动方式经连续的水洗、酸洗藉以除去待镀物表面沾污的污物及
锈点后,经浸渍助焊剂以利后续的镀锡加工以后再浸渍锡液,尔后再
经连串的撒甩、敲捶、展转等步骤后,藉以去除镀物本体上剩余的锡
液及使锡液均匀的布设于其上,再施以冷却干燥后,即可依上述步骤
而得一对工作物产生热浸镀锡的作用
15阴极溅射,拥有足够能量的带电粒子或中性粒子碰撞物体表面时,可把能量传达给表面的原子。
只需表面原子获取的能量大于自己的电离能,就能挣脱四周原子的约束而走开物体表面,这类现象称为溅射。
16真空镀(VacuumPlating),真空镀主要包含真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种种类,它们都是采纳在真空条件下,经过蒸馏或溅射等方式在塑件表面堆积各样金属和非金属薄膜,经过这样的方式能够获取特别薄的表面镀层,同时拥有速度快附着力好的突出长处,但是价钱也较高,能够进行操作的金属种类较少,一般用来作较高档产品的功
能性镀层,比如作为内部障蔽层使用。
17离子镀(IonPlating),离子镀在真空条件下,利用气体放电负气体或被蒸发物质部分电离,并在气体离子或被蒸发离子镀原理图物质离子的轰击下,将蒸发物质或其反响物堆积在基片上的方法。
此中包含磁控溅射离子镀、反响离子镀、空心阴极放电离子镀(空心阴极蒸镀法)、多弧离子镀(阴极电弧离子镀)等。
18表面硬化:
所谓表面硬化法是指经过合适的方法使零件的表层硬化而零件
的心部仍旧拥有强韧性的办理。
经过这类办理,能够改良零件的耐磨性以及耐疲惫性,而因为零件的心部仍旧拥有优秀的韧性和强度,所以对冲击载荷有优秀的抵挡作用。
常用的表面硬化办理方法主要有渗碳、氮化、硬质阳极氧化、镀铬、表面淬火以及渗金属等。
(1)渗碳
钢的渗碳就是含碳量较低的钢制零件在渗碳介质中加热或许保
温,使碳原子浸透表面,获取必定的表面含碳量,在淬火以后,含碳
量高的表层硬度很高,而含碳量低的心部硬度低仍拥有优秀的韧性。
目的是使零件获取高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲惫强度和弯
曲疲惫强度。
主要用于蒙受磨损、交变接触应力或许曲折应力和冲击
载荷的零件,如轴、齿轮、凸轮轴等,这些零件要求表面有很高的硬
度而心部要有足够的强度和韧性。
渗碳法分为固体渗碳法、液体渗碳法随和体渗碳法三种。
此外还
有真空渗碳法。
固体渗碳法就是把零件放入固体渗碳剂(由木炭粉以及BaCO3和Na2CO3等促进剂构成)中而后放入渗碳容器里加热到900℃—930℃保温一准时间。
液体渗碳是把工件浸入以氰化钠(NaCN)为主(含NaCl、NaCO3和Na2CO3等增添剂)
的熔融盐浴里,氰化钠分解所生成的C和N浸透工件中。
气体渗碳是把零件放入通有CH4和CO的容器里加热使碳原子浸透工件表面。
渗碳层的深度能够达到几个毫米,其深度随渗碳时间的增添而增添,随渗碳温度的高升而加深,但是渗碳速度随时间的延伸而减慢。
对不要渗碳的部位一般采纳镀铜保护或许预留加工余量、渗碳后把该处切掉的方法进行防备。
渗碳后一定进行淬火和低温回火办理以获取零件所需要的硬度
(可达HRC55—65),着重高硬度时在150℃左右回火,而为了保持零件的尺寸精度,防备时效变形时在180℃—200℃左右回火。
最后一定要说起一点是,我们常常提到的渗碳层深度是指淬火后的有效硬化层深度,国标GB9450—88上规定为从零件表面到维氏硬度值为550HV的距离,实质碳在零件中扩散达到的距离比这个要大得多。
附图:
Q235钢和20#钢渗碳淬火后显微组织(100倍、200
倍)
(2).氮化
氮化是指把合金钢(一般含有Al、Cr、Mo)在无水氨气(NH3)
流中在500℃—570℃左右长时间加热,使钢的表面形成一层硬度很
高又耐腐化的氮化物(主要为Fe2N、Fe3N、Fe4N)。
一般有气体渗氮、
液体渗氮和辉光离子渗氮。
氮化时合金钢的含碳量一般在0.2%—0.5%,主要由零件心部的
机械性能来决定含碳量,含碳量高时阻挡N的扩散,进而减少氮化层
的厚度,而含碳量少时,零件截面上的硬度梯度变化就会大,进而造
成氮化层简单剥离。
Al的作用是增添渗氮后钢的表面硬度,Cr能够
增添氮化层的厚度,Mo能够防备在500℃—570℃长时间加热造成的
回火脆性,Cr、Mo对材质的改进也很重要。
历史最久国际上广泛采
用的渗氮钢是38CrMoAl。
一般的氮化零件的工艺流程为锻造—退火—粗加工—调质—精
加工—氮化。
不需要氮化的部位能够镀Ni或许镀Sn或许镀
Pb20%+Sn80%。
氮化办理前先对零件进行调质办理,使其拥有优秀的塑性和韧性,氮化办理后不再实行淬火、回火,并且氮化办理自己的温度就比较低,所以工件的变形小。
氮化办理后工件表面的硬度能够达到HRC65—72,比渗碳办理后的硬度更高更耐磨,并且耐腐化性能要好。
辉光离子渗氮法是把零件置于真空反响炉内,用真空泵把炉内抽真空,而后通入N2和H2的混淆气体,把炉内压力调整到100—1000Pa,以炉体接阳极,工件接阴极,在两极间通数百伏的直流电时产生辉光放电,这时所产生的氮离子就会高速向工件表面运动。
而处在阴极的工件被冲击出铁原子,与氮离子联合成FeN,随即被工件表面吸附,在离子轰击作用下,逐渐分解为廉价氮化物和氮原子,氮原子就向内部浸透及扩散。
辉光离子渗氮的时间与一般渗氮对比要短的多,一般渗氮要几十个小时,而辉光离子渗氮最快只需几个小时。
20#钢和40Cr钢氮化后显微组织(400倍)
(3).硬质阳极氧化
铝的阳极氧化是以铝或铝合金作阳极,以铅板作阴极在电解液中
电解,使其表面生成氧化膜层。
经过阳极氧化,铝表面能生成厚度为
几个至几百微米的氧化膜。
这层氧化膜的表面是多孔蜂窝状的,比起
铝合金的天然氧化膜,其耐蚀性、耐磨性和装修性都有明显的改良和
提升。
采纳不一样的电解液和工艺条件,就能获取不一样性质的阳极氧化
膜。
阳极氧化的主要工艺流程:
脱脂除油—碱腐化—抛光—阳极氧化
—染色—封孔办理。
碱腐化的目的是去除铝合金表面致密但不均匀的氧化膜,对高硅铝合金,采纳HN03、HF混淆溶液,其余铝合金采纳以NaOH溶液为主的碱性槽液。
抛光的目的是获取光明的基体表面,分为机械抛光、电解抛光和
化学抛光。
机械抛光就是采纳机械方法磨出光明表面。
电解抛光是利
用电流的作用,使铝合金发生电化学反响,在铝合金表面凸凹不平的
部散发生不一样程度的溶解,使铝件表面产生圆滑的镜面成效。
化学抛
光就是把零件浸在化学溶液里面发生反响进而获取光明的表面,分为
酸性抛光和碱性抛光。
染色就是利用阳极氧化膜的多孔构造和强吸附性能,将
已阳极氧化办理的铝制件浸渍在有机染料或无机染料的溶
液中,则氧化膜针孔吸附染料而着色。
此外还有电解着色、整
体着色等。
因为铝及铝合金生成的氧化膜拥有高的孔隙率和吸附性,很简单被污染,特别在腐化性环境中,腐化介质简单进入膜层孔隙而惹起腐化。
氧化膜染色后应进行封闭办理,以增添色彩的耐晒性和耐蚀性。
在工业生产中,经过阳极氧化的膜层,不论染色与否,一般都要进行封闭办理。
一般采纳的是热水封闭和蒸汽封闭,其原理为氧化膜表面和孔壁的三氧化二铝在热水中发生水化反响,生成水合氧化铝,使本来氧化膜的体积增添33~100%,氧化膜体积的膨胀使膜孔明显减小,进而达到封孔的目的。
反响式为:
Al2O3+nH2O=Al2O3?
nH2O
别的还能够采纳各样化学溶液封闭,如重铬酸钾溶液封闭,封
闭后的阳极氧化膜呈浅黄色,有特别高的耐蚀性。
阳极氧化采纳的电解液主要有硫酸、草酸、铬酸,此中硫酸阳极
氧化办理应用最为宽泛。
假如没有特别指明,一般指的是硫酸阳极氧
化。
硫酸阳极氧化拥有槽液成本低、成分简单、操作保护简易、氧化
膜透明度高、着色性高等特色,因此获取宽泛应用。
硫酸阳极氧化操
作条件为:
H2SO4(体积)10%~30%
温度℃
18
~22
Al/g.L
-1
≤20
电流密度/A.dm-2
0.6~3
时间/min
10
~60
草酸氧化膜的特色和硫酸氧化膜邻近,孔隙率低于硫酸氧化膜,
耐蚀性和硬度高于硫酸氧化膜。
草酸的槽液成本和操作电压高于硫
酸,有些合金的草酸氧化膜颜色较深。
草酸和硫酸阳极氧化都需要良
好的冷却系统配套。
铬酸阳极氧化膜特别耐腐化,主要应用干飞体制造工业,铬酸氧化膜和油漆的附着力强,也用于作油漆的基层,铬酸阳极氧化膜灰色不透明,一般不用于装修。
为了提升阳极氧化膜的硬度和厚度,把硫酸氧化槽的温度降低至
0℃,电流密度提升至2.7~4.0A/dm2,能够获取25~50μm的“硬质氧化膜”。
用草酸加少许硫酸能够在5~15℃获取硬质氧化膜。
有些专利用优化硫酸的浓度,加有机酸或其余增添剂,进行硬质阳极氧化。
阳极氧化膜厚度一般为5—20μm,硬质阳极氧化膜最厚能够达
到60—250μm,硬度一般为HV240—500,熔点高达2050℃,短时间能耐1500—2000℃的高温,并且导热系数低,电阻率好,拥有很高
的绝缘性能但是阳极氧化膜都很脆,跟着厚度的增添脆性增大,所以硬质阳极氧化膜不可以蒙受冲击、曲折和变形。
硬质阳极氧化膜的耐腐化性也比一般的阳极氧化膜要好。
阳极氧化膜(前者为电镜扫描照片,后者为构造表示图)
(4).镀铬
铬的硬度能够达到800~10OOHV,是最硬的金属。
它有很强的钝化性能,在大气中很快钝化,因此铬层在大气中很稳固,能长久保
持其光彩,在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐化介质中非
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