孫盛革,毛玉紅
(瓦房店軸承集團公司 技術中心,遼寧 瓦房店 116300)
QSi1-3為含錳、鎳元素的硅青銅,具有較高的強度和耐磨性,在大氣、淡水和海水中有較強的耐蝕性,用于制造在低于300 ℃、潤滑不良、單位壓力不大工況下的摩擦零件,或在腐蝕介質中工作的結構零件。許多特殊工況的軸承使用硅青銅保持架,為了提高自潤滑能力,避免軸承因缺油而出現瞬間卡死,會對硅青銅QSi1-3車制保持架進行表面鍍銀處理,以延長軸承的使用壽命。保持架鍍銀后表面質量、鍍銀層厚度和結合力是主要的性能檢測指標[1],無論哪一指標不合格都會造成成品軸承返廠、返修或報廢,不但造成經濟損失,而且影響客戶裝機使用[2-4]。
硅青銅保持架鍍銀工藝流程為:電解除油→水洗→化學拋光→水洗→酸活化→水洗→預鍍銅→水洗→預鍍銀→鍍銀→水洗→中和→電解鈍化→水洗→烘干。
采用對基體材料腐蝕性小的高效、低泡、弱堿性除油劑HMC-02,它是雙組分電解除油液,特點是除油溫度低、效率高,使用壽命長,陽極和陰極電解除油均可使用,適用于鋼、銅和銅合金的表面處理。陽極除油時,質量濃度應控制在40~60 g/L;陰極除油時,質量濃度應控制在60~80 g/L。為確保工件的清洗質量,需維持除油液所需濃度。
硅青銅與鍍銀液直接接觸時會發(fā)生置換反應,而置換反應的銀層與銅基體間結合疏松,如在置換銀層上再鍍銀,則會使整個鍍銀層出現脫皮、起泡等,導致產品報廢。因此,一般都需要進行預鍍銅和預鍍銀處理后才能鍍銀。預鍍銅后可以改善鍍層間的結合力,同時也為后續(xù)工序提供了一個潔凈、活性高的表面[5-6]。預鍍銀可以在鍍層表面形成一層致密的保護層,同時起打底作用。預處理工藝條件中,預鍍銅:CuCN,20~35 g/L;KCN,30~55 g/L;JK(電流密度),2~3 A/dm2;陽極,電解銅。預鍍銀:AgCN,2~3 g/L;KCN,80~90 g/L;JK,1~2 A/dm2;陽極,不銹鋼。
鍍銀工藝條件為:銀(按金屬銀計),20~30 g/L;KCN(總),55~80 g/L;KCN(游離),30~40 g/L;K2CO3,30~60 g/L;光亮劑適量;室溫;Dk(陰極電流密度),0.2~0.5 A/dm2;時間,45~50 min。
在鍍銀過程中,要適當調整好陰、陽極間距離和位置,注意陰、陽極導電良好,要定時轉動零件,使鍍銀層均勻。
銀在大氣環(huán)境中長時間放置會逐漸變色,空氣中O2,S2-的存在是導致鍍銀層變色的主要因素,紫外光、其他氧化劑和腐蝕介質的存在也會加速銀離子的形成,從而加速鍍銀層的變色[1,7]。硅青銅保持架抗變色處理為陰極電解鈍化,工藝條件為:Na2Cr2O7, 30~35 g/L;時間,4~5 min。
按上述工藝鍍銀后整個硅青銅保持架表面光亮、光滑,無掛具黑色痕跡,無起泡和起皮,如圖1所示。經60天變色試驗,鍍銀保持架表面沒有出現變黃和黑色斑點,光澤如初。
圖1 鍍銀后的硅青銅保持架
依據GB/T 1031—2009《產品幾何技術規(guī)范(GPS) 表面結構 輪廓法 表面粗糙度參數及其數值》中的測量方法,用Taylor儀在工件的幾個代表性部位進行測量,檢測結果為:保持架上端面表面粗糙度Ra為0.144,0.142 μm;下端面表面粗糙度Ra為0.172,0.22 μm;兜孔表面粗糙度Ra為0.27,0.51 μm。標準要求表面粗糙度Ra≤1.0 μm。
依據GB/T 6462—2005《金屬和氧化物覆蓋層 厚度測量顯微鏡法》,用顯微鏡法在保持架的幾個部位進行鍍層厚度測量。檢測結果如下:端面鍍層厚度為40 μm;外徑面鍍層厚度為40 μm;兜孔鍍層厚度為38 μm,同一面上鍍層厚度均勻(圖2)。標準要求鍍層厚度為35~45 μm。
圖2 鍍銀層厚度
依據GB/T 12307.2—1990《金屬覆蓋層銀和銀合金電鍍層試驗方法 第二部分 結合強度試驗》中的熱振試驗進行結合力檢測,將銅和銅合金在(250±10)℃的爐中加熱大約30 min,然后浸入室溫的水中。取出后,在有照明的觀察器(放大倍數為4倍或8倍)下檢查電鍍層是否起泡或脫落。試樣經熱振試驗后觀察鍍銀層表面沒有出現起泡和脫落。
硅青銅保持架經鍍銀處理后,表面光亮、光滑,整個表面沒有出現起泡和起皮,變色試驗后未出現變色現象;不同位置表面粗糙度均小于1.0 μm,同一面上鍍層厚度非常均勻,不同表面鍍層厚度偏差不大于10 μm;經結合力檢測沒有出現起泡和脫落,滿足了產品的要求。