活塞环铬基陶瓷复合镀工艺
阅读说明：本技术 活塞环铬基陶瓷复合镀工艺 (Composite plating process for chromium-base ceramic of piston ring ) 是由 邓章礼 王四春 张立国 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及活塞环镀层技术领域,具体是活塞环铬基陶瓷复合镀工艺,为了解决传统活塞环易出现拉缸现象,具体包括八大步骤。本发明的铬基陶瓷复合镀层中含有2-6％(体积)的陶瓷微粒(Al-(2)O-(3))、40-100条/mm微裂纹,镀层硬度高800-1200HV-(0.1),微裂纹贮油性能好,改善润滑条件,减少摩擦损失,具有较高的耐磨性,其使用寿命是普通镀铬活塞环5倍以上,有效的解决了传统活塞环易磨损、易拉缸的问题。(The invention relates to the technical field of piston ring coatings, in particular to a chromium-based ceramic composite coating process for a piston ring, which aims to solve the problem that the traditional piston ring is easy to cause cylinder scuffing and specifically comprises eight steps. The chromium-based ceramic composite coating contains 2-6 vol% of ceramic particles (Al) 2 O 3 ) 40-100 micro cracks/mm, high coating hardness of 800-1200HV 0.1 Micro-crackingThe oil storage performance is good, the lubricating condition is improved, the friction loss is reduced, the wear resistance is higher, the service life of the piston ring is more than 5 times that of a common chromium-plated piston ring, and the problems that the traditional piston ring is easy to wear and tear a cylinder are effectively solved.)
技术领域
本发明涉及活塞环镀层技术领域，具体是活塞环铬基陶瓷复合镀工艺。
背景技术
活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形 槽内，往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和 环槽的一个侧面之间形成密封，为了提升活塞环的使用性能，一般需要在其表面进行镀铬， 现有的镀铬工艺是以硫酸根作为催化剂，镀液基本组分为铬酐和硫酸，CrO3：H2SO4＝100： 1，以工件(活塞环)作阴极，用铅合金作阳极，利用电化学沉积在活塞环外圆面上镀上 一薄层硬铬层，其中：
阴极反应：Cr2O7 2-+14H++6e→2Cr3++7H2O
2H++2e→H2↑
HCrO4-+6e+3H+→Cr+4OH-
阳极反应：2H2O-4e→O2+4H+
2Cr3++7H2O-6e→Cr2O7 2-+14H+
Pb+7H2O-4e→PbO2+4H
随着发动机排放水平的不断提高，传统的镀铬活塞环在高热负荷、低机油耗的工作环 境下，易发生拉缸现象。因此，本领域技术人员提供了活塞环铬基陶瓷复合镀工艺，以解 决上述
背景技术
中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供活塞环铬基陶瓷复合镀工艺，以解决上述背景技术中提出的问 题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：活塞环铬基陶瓷复合镀工艺，包括如下 步骤：
步骤1：装夹、封口、清口
S1：领取相应装夹夹具；
S2：将已退磁的活塞环放在专用角铁上理齐活塞环开口；
S3：将开口对齐高度与轴的装夹长度相等的活塞环卧置于半圆瓦中的芯轴上；
S4：用专用工具把清漆涂入活塞环的开口间隙中，再将活塞环口子错开90°左右，开 启气动阀，将相对应的螺帽套入芯轴上，用板手板紧；
S5：把装好活塞环的轴搬到支架上，用铁刷将活塞环表面清漆刷干净，并用棉纱沾丙 酮擦开口部位近45°范围内，尽量将多余的清漆擦去；
步骤2：检查
A1、检查装夹：检查活塞环的闭口间隙应在0.15-0.25mm范围内，装夹后外圆面应平 整、不允许存在高低不平的情况，不允许有断环，否则卸夹重装，合格后将装夹的活塞环放在下一个停置点；
A2、检查封口：用肉眼检查是否所有的活塞环均已封堵好，对于开口间隙大的活塞环 是否坚实，否则要重新封口；
A3、检查清口：用肉眼检查是否所有的活塞环残余清漆是否已刷干净，包括外圆面、 倒角处、开口处，合格后将活塞环放在下一个停置点；
步骤3：喷砂、漂洗
B1：从相应停置点领取待加工的活塞环；
B2：开启气压启动喷砂机空转一个行程，检查是否正常，并填写设备日点检表；
B3：喷砂用砂粒粒度为W63；
B4：装上导电杆和塑料上保护套，用板手拧紧铜导电杆，放入喷砂机内；
B5：开启电源开关，喷砂机自动运行喷砂一个行程，每筒活塞环喷两个行程；
B6：喷砂结束后，将活塞环吊出喷砂机，目测环体是否全部喷到且色泽均匀成瓦灰色；
B7：喷砂后的活塞环先在漂洗槽中漂洗，再在高压喷水槽中喷淋，以除净环体表面的 残余砂粒并查看封口是否完好；
B8：每星期更换喷砂机内的砂水，砂水比例为15-20％；
步骤4：电镀
C1：从相应停置点领取待镀的活塞环；
C2：确认槽液温度：60±1℃；
C3：确认槽液化学成分：
三氧化铬：200～280g/L
硫酸：2.0～2.8g/L
甲基磺酸：1.5～1.8g/L
无水氟化钾：5.6～6.0g/L
碱式碳酸铅：0.5～1.5g/L
氧化铝：10～30g/L
三价铬离子：1～8g/L
正三价铁离子：≤10g/L
C4：根据机型选定电镀工艺号并填写镀铬工序作业记录表；
C5：电镀工艺号的确定，根据设定依据，由专人设定；
C6：将工件对准阴极圈中心下槽，不得与阴极圈相碰，当阴极圈与导电铜盘相接触后， 用木榔头或铅条敲击导电铜盘，使其与阴极圈紧密接触；
C7：再次确认工艺号，按启动键；
C8：按下停止键，将工件吊出冲洗残留的镀液；
C9：将工件放入清洗回收槽内，把余留少部分的残余镀液清洗回收干净，以免造成环 境污染及浪费；
步骤5：镀后抛光、卸夹
D1：从相应停置点领取待抛的活塞环；
D2：检查抛光机是否正常工作；
D3：检查砂带是否符合工艺要求；
D4：将镀后活塞环放在机床上，启动电源，抛光机自动运行抛光两个行程；
D5：抛光检查：抛光结束后用肉眼检查镀铬层表面，确认无明显的毛刺铬瘤；
D6：检查合格后卸夹、清洗；
步骤6：去氢
F1：从相应停置点领取待加工的活塞环；
F2：检查烘箱的温度设定是否在210℃，检查烘箱鼓风效果是否正常；
F3：去氢温度为210±10℃，球墨铸铁活塞环去氢时间为4小时±5分钟，灰铸铁活塞环去氢时间为3小时±5分钟；
F4：将待去氢活塞环装在烘箱内，且每次烘箱内活塞环不得超过16杆；
F5：关上烘箱门，打开电源开关进行去氢，到温后保温相应时间后切断电源，空冷至 常温；
F6：将烘箱内的活塞环搬出烘箱，退磁后整齐摆放在工作台面上待检；
步骤7：检验
针对外观、磁性、镀层厚度、结合强度、陶瓷颗粒成分、陶瓷颗粒大小、陶瓷颗粒硬度、镀层硬度、镀层微裂纹密度以及镀层陶瓷颗粒含量进行检验，确定是否符合工艺要求；
步骤8：抽样、检验
针对步骤7的合格品进行后续抽检，合格后包装入库。
作为本发明更进一步的方案：B2中的气压为：5.5-6.5kgf/cm2。
作为本发明更进一步的方案：C5中设定数据具体如下：
上下层电流密度：90±5A/dm2，时间120-130秒；
正镀电流密度：70±5A/dm2，时间1000-1800秒；
复合电镀电流密度：70±5A/dm2，时间700-750秒；
复合腐蚀电流密度：50±5A/dm2，时间70-78秒；
电镀循环次数N由镀层厚度确定。
作为本发明更进一步的方案：D3中砂带的工艺要求为：砂带粒度为240#，每抛10筒左右更换一根砂带。
作为本发明更进一步的方案：步骤7中各项工艺要求如下：
外观：
a：镀层不允许有气泡、脱落、麻点、塌口、夹渣和表面无镀层，不允许起皮、燕尾 和鱼鳞状斑纹，不应有肉眼可见的微裂纹；
b：镀层应无严重铬瘤，局部点的铬瘤应≤0.30mm；
c：外圆面的针孔：针孔的最大尺寸≤0.20mm；
d：镀层外圆棱边：外圆棱边不应有较小锯齿状及不平整缺陷(包括铬瘤)；
e：镶嵌活塞环的环岸与镀层的接合面应界线分明，环岸表面不允许存在镀层；
磁性：以不明显吸铁灰为准；
镀层厚度：按相关工艺要求执行；
结合强度：镀层不应与基体分离、镀层的碎片不允许超过镀层厚度的一半；
陶瓷颗粒成分：三氧化二铝；
陶瓷颗粒大小：直径0.5-5um；
陶瓷颗粒硬度：2200-3000HV0.025；
镀层硬度：800-1200HV0.1；
镀层微裂纹密度：40-100条/mm；
镀层陶瓷颗粒含量：2-6％(体积)、1.1-3.3％(重量)、0.6-1.7％(铝)。
作为本发明更进一步的方案：步骤8中具体方法如下：
外观用目测法100％检验；
镀层厚度抽样作检测：非镶嵌活塞环每工位由流检员用间隙圈测间隙，每班取1片活 塞环用金相显微镜测量镀层厚度，镶嵌活塞环则保证外圆磨尺寸准确。
结合强度：每班抽1片活塞环检测结合强度，球墨铸铁活塞环用扭曲法检验，两开口 面之间扭曲90°后目测，灰铸铁活塞环用折断法检测；
镀层硬度、微裂纹密度作抽样检测：每班抽1片活塞环检测镀层硬度、微裂纹密度；
陶瓷颗粒含量(重量法)：活塞环退铬前重量G1，退铬后重量G2，镀层重量G＝G1-G2， 退铬后再过滤出陶瓷颗粒进行烘干称重G3，陶瓷颗粒含量＝G3*100/G，每月检测1次。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的铬基陶瓷复合镀层中含有2-6％(体 积)的陶瓷微粒(Al2O3)、40-100条/mm微裂纹，镀层硬度高800-1200HV0.1，微裂纹贮油性能好，改善润滑条件，减少摩擦损失，具有较高的耐磨性，其使用寿命是普通镀铬活塞 环5倍以上，有效的解决了传统活塞环易磨损、易拉缸的问题。
附图说明
图1为本发明铬基陶瓷复合镀层的结构示意图；
图2为本发明铬基陶瓷复合镀层表面形貌图；
图3为本发明铬基陶瓷复合镀层截面形貌图。
图4为本发明铬基陶瓷复合镀工艺检验例中镀层硬度检测的样本图；
图5为本发明铬基陶瓷复合镀层陶瓷颗粒含量图。
具体实施方式
请参阅图1～3，本发明实施例中，活塞环铬基陶瓷复合镀工艺，包括如下步骤：
步骤1：装夹、封口、清口
S1：领取相应装夹夹具；
S2：将已退磁的活塞环放在专用角铁上理齐活塞环开口；
S3：将开口对齐高度与轴的装夹长度相等的活塞环卧置于半圆瓦中的芯轴上；
S4：用专用工具把清漆涂入活塞环的开口间隙中，再将活塞环口子错开90°左右，开 启气动阀，将相对应的螺帽套入芯轴上，用板手板紧；
S5：把装好活塞环的轴搬到支架上，用铁刷将活塞环表面清漆刷干净，并用棉纱沾丙 酮擦开口部位近45°范围内，尽量将多余的清漆擦去；
步骤2：检查
A1、检查装夹：检查活塞环的闭口间隙应在0.15-0.25mm范围内，装夹后外圆面应平 整、不允许存在高低不平的情况，不允许有断环，否则卸夹重装，合格后将装夹的活塞环放在下一个停置点；
A2、检查封口：用肉眼检查是否所有的活塞环均已封堵好，对于开口间隙大的活塞环 是否坚实，否则要重新封口；
A3、检查清口：用肉眼检查是否所有的活塞环残余清漆是否已刷干净，包括外圆面、 倒角处、开口处，合格后将活塞环放在下一个停置点；
步骤3：喷砂、漂洗
B1：从相应停置点领取待加工的活塞环；
B2：开启气压启动喷砂机空转一个行程，检查是否正常，并填写设备日点检表；
B3：喷砂用砂粒粒度为W63；
B4：装上导电杆和塑料上保护套，用板手拧紧铜导电杆，放入喷砂机内；
B5：开启电源开关，喷砂机自动运行喷砂一个行程，每筒活塞环喷两个行程；
B6：喷砂结束后，将活塞环吊出喷砂机，目测环体是否全部喷到且色泽均匀成瓦灰色；
B7：喷砂后的活塞环先在漂洗槽中漂洗，再在高压喷水槽中喷淋，以除净环体表面的 残余砂粒并查看封口是否完好；
B8：每星期更换喷砂机内的砂水，砂水比例为15-20％；
步骤4：电镀
C1：从相应停置点领取待镀的活塞环；
C2：确认槽液温度：60±1℃；
C3：确认槽液化学成分：
三氧化铬：200～280g/L
硫酸：2.0～2.8g/L
甲基磺酸：1.5～1.8g/L
无水氟化钾：5.6～6.0g/L
碱式碳酸铅：0.5～1.5g/L
氧化铝：10～30g/L
三价铬离子：1～8g/L
正三价铁离子：≤10g/L
C4：根据机型选定电镀工艺号并填写镀铬工序作业记录表；
C5：电镀工艺号的确定，根据设定依据，由专人设定；
C6：将工件对准阴极圈中心下槽，不得与阴极圈相碰，当阴极圈与导电铜盘相接触后， 用木榔头或铅条敲击导电铜盘，使其与阴极圈紧密接触；
C7：再次确认工艺号，按启动键；
C8：按下停止键，将工件吊出冲洗残留的镀液；
C9：将工件放入清洗回收槽内，把余留少部分的残余镀液清洗回收干净，以免造成环 境污染及浪费；
步骤5：镀后抛光、卸夹
D1：从相应停置点领取待抛的活塞环；
D2：检查抛光机是否正常工作；
D3：检查砂带是否符合工艺要求；
D4：将镀后活塞环放在机床上，启动电源，抛光机自动运行抛光两个行程；
D5：抛光检查：抛光结束后用肉眼检查镀铬层表面，确认无明显的毛刺铬瘤；
D6：检查合格后卸夹、清洗；
步骤6：去氢
F1：从相应停置点领取待加工的活塞环；
F2：检查烘箱的温度设定是否在210℃，检查烘箱鼓风效果是否正常；
F3：去氢温度为210±10℃，球墨铸铁活塞环去氢时间为4小时±5分钟，灰铸铁活塞环去氢时间为3小时±5分钟；
F4：将待去氢活塞环装在烘箱内，且每次烘箱内活塞环不得超过16杆；
F5：关上烘箱门，打开电源开关进行去氢，到温后保温相应时间后切断电源，空冷至 常温；
F6：将烘箱内的活塞环搬出烘箱，退磁后整齐摆放在工作台面上待检；
步骤7：检验
针对外观、磁性、镀层厚度、结合强度、陶瓷颗粒成分、陶瓷颗粒大小、陶瓷颗粒硬度、镀层硬度、镀层微裂纹密度以及镀层陶瓷颗粒含量进行检验，确定是否符合工艺要求；
步骤8：抽样、检验
针对步骤7的合格品进行后续抽检，合格后包装入库。
进一步的，B2中的气压为：5.5-6.5kgf/cm2。
进一步的，C5中设定数据具体如下：
上下层电流密度：90±5A/dm2，时间120-130秒；
正镀电流密度：70±5A/dm2，时间1000-1800秒；
复合电镀电流密度：70±5A/dm2，时间700-750秒；
复合腐蚀电流密度：50±5A/dm2，时间70-78秒；
电镀循环次数N由镀层厚度确定。
进一步的，D3中砂带的工艺要求为：砂带粒度为240#，每抛10筒左右更换一根砂带。
进一步的，步骤7中各项工艺要求如下：
外观：
a：镀层不允许有气泡、脱落、麻点、塌口、夹渣和表面无镀层，不允许起皮、燕尾 和鱼鳞状斑纹，不应有肉眼可见的微裂纹；
b：镀层应无严重铬瘤，局部点的铬瘤应≤0.30mm；
c：外圆面的针孔：针孔的最大尺寸≤0.20mm；
d：镀层外圆棱边：外圆棱边不应有较小锯齿状及不平整缺陷(包括铬瘤)；
e：镶嵌活塞环的环岸与镀层的接合面应界线分明，环岸表面不允许存在镀层；
磁性：以不明显吸铁灰为准；
镀层厚度：按相关工艺要求执行；
结合强度：镀层不应与基体分离、镀层的碎片不允许超过镀层厚度的一半；
陶瓷颗粒成分：三氧化二铝；
陶瓷颗粒大小：直径0.5-5um；
陶瓷颗粒硬度：2200-3000HV0.025；
镀层硬度：800-1200HV0.1；
镀层微裂纹密度：40-100条/mm；
镀层陶瓷颗粒含量：2-6％(体积)、1.1-3.3％(重量)、0.6-1.7％(铝)。
进一步的，步骤8中具体方法如下：
外观用目测法100％检验；
镀层厚度抽样作检测：非镶嵌活塞环每工位由流检员用间隙圈测间隙，每班取1片活 塞环用金相显微镜测量镀层厚度，镶嵌活塞环则保证外圆磨尺寸准确。
结合强度：每班抽1片活塞环检测结合强度，球墨铸铁活塞环用扭曲法检验，两开口 面之间扭曲90°后目测，灰铸铁活塞环用折断法检测；
镀层硬度、微裂纹密度作抽样检测：每班抽1片活塞环检测镀层硬度、微裂纹密度；
陶瓷颗粒含量(重量法)：活塞环退铬前重量G1，退铬后重量G2，镀层重量G＝G1-G2， 退铬后再过滤出陶瓷颗粒进行烘干称重G3，陶瓷颗粒含量＝G3*100/G，每月检测1次。
检验例
镀层硬度检测报告
镀层陶瓷颗粒含量检验报告
Element
Wt％
At％
OK
05.78
16.51
Alk
00.87
01.48
Crk
93.34
82.01
Matrix
Correction
ZAF
结合上述数据以及说明书附图4、5可以明显得知：本发明的铬基陶瓷复合镀层中含 有2-6％(体积)的陶瓷微粒(Al2O3)、40-100条/mm微裂纹，镀层硬度高800-1200HV0.1， 微裂纹贮油性能好，改善润滑条件，减少摩擦损失，具有较高的耐磨性，其使用寿命是普 通镀铬活塞环5倍以上，有效的解决了传统活塞环易出现拉缸的问题。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：金刚线上砂设备、金刚线制备方法及金刚线制备系统