摘要 无刻蚀镀铁工艺在修复磨损机械部件上的应用。经镀铁修复的机械部件达到的性能参数。提出制造复合型机械轴件的设想。
关键词 镀铁 工艺 性能参数
中图分类号 TH 16 文献标识码 B
无刻蚀镀铁广泛用于各种机械部件的修复，涉及船舶、铁路机车、工程机械、重载汽车及冶金、矿山、石油、化工、电力设备中的曲轴、直轴、转子轴、凸轮轴、连杆、辊颈、柴油机主轴承座孔等各种机械部件镀后的零部件使用性能与原件等同，可节约大量原材料，降低生产成本。
一、无刻蚀镀铁工艺
无刻蚀镀铁是指免除了用强酸在钢铁表面刻蚀后再施镀的旧工艺。在磨削过的钢铁件光洁表面，直接一次性完成镀层。施镀过程中，通过控制电流大小，来满足不同阶段电沉积的要求。这种强化的镀铁工艺，以专利配方镀液和电沉积过程控制的方法，实现了常温下钢铁再生工艺流程如下图。
1．工艺所需设备
无刻蚀镀铁工艺所需设备由两部分组成，一部分是镀铁专用电源和镀槽，另一部分是车床、磨床等机加设备。主要检测仪器为金属探伤仪和表面硬度测定仪。
2．电源
镀铁专用电源采用可控硅整流三相电源。要求电源：(1)能供给单项可调的交流电和可调的直流电。(2)在不断电的条件下，交、直流可以相互转换。(3)输出的交流或直流电，单独运行都应正常、可靠，电压、电流表灵敏、准确。(4)输出的波形整齐平稳。
镀槽依据接纳镀件最大尺寸设计，采取竖式吊挂施镀。镀件置于阴极位，阳极材料采用低碳镇静钢。
3．专用镀液
镀液是实现在机械部件上电沉积理想镀层的关键，配制并调节好镀液是重要的工艺措施。无刻蚀镀铁液，采用氯化亚铁单盐镀液，适当添加镍、锰等元素再经电解处理，使镀液达到使用标准要求。镀液比重1.21~1.23，温度35~45℃，pH值0.6~0.9。
二、无刻蚀镀铁技术性能
1．镀厚能力强。一次镀厚3mm，可多次复镀，充分满足修复尺寸要求。
2．在钢铁表面电沉积铁基及铁基合金离子，形成完全不同于冶炼金属的纳米级柱状晶体结构镀层。超细化柱状晶粒垂直于基体密集排列，与基体形成金属键结合，具有高结合强度、高硬度性能。晶粒尺寸15~30nm，结合强度＞354MPa(3540kgf/cm2)，表面硬度52~57HRC，磨损量试验3000h为0.0lmm (T20进口汽车曲轴）。
3．施镀工艺在常温下（≤45℃）进行，确保精密机械部件不变形，残余应力小。
4．对需要抗腐蚀性能的机械件采用合金镀，镀层耐蚀程度相当于低铬合金钢。nextpage
三、修复机械部件（下表）
四、制造复合型机械轴件的设想
无刻蚀镀铁修复轴件的实践表明，只要被修复的机械轴件本体强度和疲劳强度未达到极限，经镀复后就可重新获得原件标准尺寸和装机使用的性能。一定厚度的镀层，对轴件机械强度起到良好的保持作用。由于无刻蚀镀铁工艺不是一般的金属表面处理，而是延伸为复合金属表层的技术，由此提出制造复合型新轴件的方案。
1．常规设计制造的机械轴件特点
(1)为达到轴件负载运转机械性能，整体采用了昂贵材料。
(2)整件进行热处理，以求达到表层耐磨的高硬度。
(3)在取得轴件表层高硬度的同时，又期望轴体热应力小，保持抗拉、压、弯、扭、挤，防断裂、抗疲劳的机械性能。
2．采用复合制造的机械轴件特点
(1)轴件制造是由制造轴件本体后再复合上硬表层两个工艺过程分别完成。
(2)设计制造轴件本体时只考虑其负载工作时要求的机械强度，选用适宜的材质。
(3)在常温下复合轴件硬表层，残余热应力小，轴件主体保持原有机械性能。由于无刻蚀镀铁形成的表层与主体结合强度大于低碳钢抗拉强度，确保二者融为一体，表面硬度又充分满足轴件标准要求。
(4)这种复合制造的轴件磨损后更易再镀复，重新装机延长使用寿命，将改变以往轴件一次性运行致废或减径使用的不良状态。
总之，复合制造机械轴件对节约能源、节省贵重材料、降低制造成本、提高工作性能、延长使用寿命等多方面有明显效果在种类繁多、用途各异的大量机械轴件中，从长期制造和使用的经验中，分析各种利弊因素，应有某些轴件在新件制造时适宜尝试复合制造工艺。
