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1 前言
六盤水煤礦機械廠是原煤炭工業(yè)部定點煤礦機械裝備生產廠，國家中一型企業(yè)。礦用單體液壓支柱是煤礦機械化采煤工作面主要支撐頂板的安全設備。其主要零部件油缸、活柱的表面防腐處理，國內生產廠家普遍采用電鍍銅 — 鎳— 鉻鍍層、銅錫合金鍍層或鋅鍍層。隨著化學鍍鎳磷合金技術的日趨完善，工藝、設備又遠比電鍍簡單，其鍍層的耐蝕性能、自潤滑功能、高耐磨性能及與硬鉻層相當的表面硬度，已越來越廣泛為各行各業(yè)所認識與接受。2003年，我廠通過市場調研、工藝驗證，選用長沙軍工民用產品研究所研究生產的HH118-3化學鍍鎳磷合金復合添加劑工藝，長沙華成鍍業(yè)有限公司提供鍍鎳成套設備，建成了貴州省最大的化學鍍鎳磷合金生產線。
2 工藝流程
化學除油 → 水洗 → 水洗 → 酸洗 → 水洗 → 水洗 → 上掛具 → 預熱 → 化學鍍鎳磷合金 → 回收水洗 → 熱水封閉 → 卸掛具 → 晾干 → 檢驗 → 涂油
3 HH118化學鍍鎳磷合金工藝
3.1 配方
硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 27g/L
次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 30g/L
HH118-3 復合添加劑 80g/L
3.2 操作條件
參數 范圍 最佳值
PH值 4.6～4.8 4.8
溫 度 85～90℃ 88℃
裝載量 0.5～1.6dm²/L
攪拌方式 循環(huán)過濾
沉積速度 8～12μm/h
3.3 操作規(guī)范
a、 鍍槽加熱設備通電加熱，調整溫控器指數為88℃;
b、 測量槽液PH值，并調整至工藝范圍;
c、 溫度升至80℃時，開啟循環(huán)過濾器，循環(huán)過濾鍍液，槽液每小時過濾不少于3次;
d、溫度升至工藝范圍時，將已預熱的工件放入鍍槽中，按照沉積速度10μm/h計算，記錄時間，至保證鍍層厚度所需時間，即可出槽;
e、 每批入槽的工件，先測量工件尺寸，并記錄，出槽后，再測量這工件尺寸，計算出鍍層厚度;
f、 補加8%的工作液，調整PH值及槽液液面高度，待溫度升至工藝范圍后，即可施鍍下一槽;
g、 每班工作前，可取槽液，化驗硫酸鎳含量;生產10槽，需化驗次亞磷酸鈉和亞磷酸鈉含量;
h、 每班工作時，必須保證連續(xù)開槽施鍍，避免單批次工件開槽工作;
i、槽液不生產時，須加蓋保護，避免粉塵等雜質進入鍍槽;
j、根據工作量情況，需對鍍槽加熱管進行清洗，將鍍液用循環(huán)過濾器抽出至另一槽中，用稀硝酸浸泡刷洗鍍槽及加熱管上的鍍層，用清水沖洗干凈。再將鍍液抽回至鍍槽中。
3.4槽液的維護
按3.1配方配制的工作液，槽液穩(wěn)定性好，只要嚴格遵守工藝規(guī)程，溶液使用壽命長。
每批入槽的工件鍍完一批后，按我廠生產產品特點和實際操作條件，需補充復合添加劑5%，調整PH值及槽液液面高度，當槽液液面因蒸發(fā)過快而偏低時，可用熱水進行補充。
此兩條生產線工作近兩年，已調整工作液400多次，槽液未曾排放。正常生產時，只需過濾機連續(xù)過濾，過濾后仍發(fā)現雜質過多及存在懸浮物等，可采用活性炭進行過濾處理，按我廠操作經驗，根據雜質多少情況加入活性炭1~1.5Kg/m3。凡用活性炭過濾后的槽液應按8%補充復合添加劑。
硫酸鎳和次亞磷酸鈉的補加量，需化驗后按3.1配方進行補充。沒有化驗條件的單位，調整槽液的方法：每批工件鍍好出槽后，按10~15%補充配好的新工作液。
4 鍍層性能特點
我廠單體液壓支柱油缸化學鍍鎳磷合金生產線，主鍍槽尺寸為1500mm×800mm×1350mm，裝液量為1.45m3，鍍覆時間1小時20分鐘。活柱化學鍍鎳磷合金生產線，主鍍槽尺寸為1500mm×800mm×1800mm，裝液量為1.95m3，鍍覆時間1小時40分鐘。
國內生產廠家生產的單體液壓支柱，對于活柱這個液壓密封件多采用表面鍍鋅 —— 噴涂二硫化鉬或表面鍍鎳 —— 鍍鉻處理。前者長時間使用表面發(fā)花，且表面為黑色，美觀性較差;而后者在井下使用時，易被放炮、磕碰起層脫落，造成銹蝕，使用壽命短。對于油缸這個液壓密封件采用表面鍍錫表銅合金處理，而此種鍍層硬度較軟，耐磨性較差。我廠通過工藝論證，對單體液壓支柱活柱、油缸這兩個關鍵零件采用表面化學鍍鎳磷合金。此種鍍層系非晶態(tài)結構，鍍層致密，孔隙率低。具有較好的耐蝕性與耐磨性。鍍層均勻、表面光潔平整、美觀，色澤與鍍鉻層相似。從而克服了表面鍍鋅 —— 噴涂二硫化鉬或表面鍍鎳 —— 鍍鉻處理、表面鍍錫青銅合金自理所存在的弱點，增強了產品的技術實力，提高了產品質量。
HH118化學鍍鎳磷合金鍍層與電鍍鉻鍍層性能對比
鍍種性能 電鍍鉻 HH118化學鍍鎳磷合金
鍍層成分 單晶鉻 鎳磷合金(鎳91～93%、磷9～7%)
鍍層硬度 400～1200HV 400～600HV(無熱處理)
均 鍍 性 差 好
結合強度 40～60MPa 300～400MPa
耐 蝕 性 良好 極好
耐 磨 性 好 好
光 潔 度 好 好
環(huán)境污染 嚴重 輕微
對于化學鍍鎳磷合金鍍層性能檢驗，我廠采用中華人民共和國煤炭行業(yè)標準：MT/T335—1995單體液壓支柱表面防腐處理技術條件。HH118化學鍍鎳磷合金鍍層產品外觀質量、耐蝕性能、耐磨性能、延伸率、結合力、孔隙率、耐沖擊性能、耐水性均滿足要求。HH118化學鍍鎳磷合金工藝成功地應用于單體液壓支柱產品上，提升了產品質量，增強了產品市場的競爭力。
