热喷涂技术代替电镀硬铬介绍(2)

发布时间:2021-06-07

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的含量超过0.1mg/M3就会对人体产生毒性,同时它也是公认的环境致癌物之一。它不能被生物体通过新陈代谢排除体外,并可引起许多疾病,包括多种癌症。欧盟发布指令2007年7月1日以后,将在欧洲禁止使用六价铬及其制品。

镀硬铬镀层具有高硬度、较好的结合力及较低的摩擦系数,为了保持其优良的物理、化学特性,

克服其缺点,同时又要避免“三废”的影响,化工界的学者研究了许多种硬铬镀层的配方和流程,大量开展了包括低浓度镀铬、合金化镀铬层和三价铬镀铬等方面的研究。其中合金化铬镀层工艺以可能代替六价硬铬工艺而逐步受到重视,简述如下:

1)镍基合金镀层

镍基非晶态合金镀层(包括Ni—P、Ni—W)及其三元合金镀层可代替镀硬铬的一部分,经过热处

理后HV可提高到1000一1200,但稳定性较差,工艺要求复杂、严格,成本较高。

2)合金耐磨复合涂层

主要是指在电镀非晶态合金镀层时,在镀液中加入硬质微粒(如金刚石、SiC、A1203、2I"02等)加入的这些适量的硬质微粒并不影响镀层的非晶态结构,但经过热处理后,镀层的基本结构转变为晶态,生成金属间化合物,其硬度大幅度提高。由于硬质微粒及金属间化合物的双重作用,这类合金复合镀层具有很高的硬度,不仅表现出很高的耐磨性,而且还表现出优良的耐高温和抗氧化等功能。但随着硬度增加的同时,脆性也增加,容易产生大块镀层剥落而导致镀层裂纹迅速扩展,影响镀层的耐磨性。

3)梯度或多层合金镀层

前面两种改良的电镀Ni.P、Ni.W的镀层具有高硬度、耐蚀性能好等优点,但是在热处理后有

较高的热应力,磨损过程中容易产生深度的脆性裂纹,从而限制其应用。通过电镀合金层内部合理的成分和结构梯度化设计,得到的梯度合金镀层可以有效地缓解镀层和基材的应力问题,抑制镀层由于脆性而在磨损过程中产生严重的破坏性裂纹,从而使强度提高。梯度法采用电沉积方法,并用逐步提高镀液的温度及电流密度来制备梯度镀层。镀层由晶体结构逐步过渡到非晶体结构,结构呈连续梯度分布,热应力逐步缓解,提高耐磨性。

以上的方法虽然因为可以代替镀硬铬的工艺,减少六价铬的“三废”工业污染,引起了工业界

和学术界的关注,但也有许多问题无法解决,如开发的多种合金镀层的方法极其复杂,镀液的稳定性差,工艺要求复杂、严格,成本太高,因此很难形成大规模生产。

但随着热喷涂技术的发展,镀硬铬的许多难以解决的问题都可以部分解决。目前在喷涂界常用

的两种工具即高温的等离子喷涂(APS)和高速氧一燃气喷涂(HVOF)。由于它们都具有优异的涂层性能,能满足镀硬铬镀层的优点,同时对环境的污染较低,它们已成为取代镀硬铬较好的方法之一O

众所周知,HVOF是一种喷涂方法,其特点是颗粒的高速和优秀的涂层质量。我们使用的是DJ一2700型HVOF设备,其火焰速度高达2100m/s,对金属而言,相应的颗粒速度为750m/s。这种致密的涂层含氧化物极少,结合强度高(可达70~100Mpa),并可选用不同的材料得到不同的物理性能,以达到使用者的要求。HVOF特别适用于磨粒磨损、滑动磨损、冲蚀磨损以及这方面磨损。在过去的一年里,我们的HVOF设备在对水电厂的叶轮、球阀以及研究所研制的高压传动轴都取得了很好的效果。

1)珠海某研究所要求喷涂工艺研制液压传动轴,要求涂层硬度HRC>70,气孔率<1%,喷涂后

的磨削及抛光,使光洁度到镜面Ra=0.1-0.2,我们选用的材料为WC一12Co,最后得到满意的结果。

2)在过去的一年中,我们利用DJ-2700成功的为数家阀门厂喷涂了①50一①350的多种阀门,

得到了客户满意的结果。以前的球阀工艺都是镀硬铬,镀层十分薄(0.01m.m左右),硬度低(HRC55-60),加工也比较容易。但经过喷涂wC一12Co后,表面硬度HRC>65,一般的磨削工具都加工不了,~般的厂家都没有数控磨球机,只有用内径为球阀外径一样的铸铁球壳加磨料来进行研磨。为.123.

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