专利名称：一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及于一种表面处理技术，具体说是一种提高基体硬度较高的球铁活塞环镀 铬层的结合强度方法。
背景技术：
随着发动机向大功率、高转速、高负荷方向发展，开发高硬度球墨铸铁材质的活塞 环，提高活塞环的耐磨性、耐冲击性是活塞环行业研究的课题之一。而在高硬度球铁活 塞环的开发过程中遇到了镀铬结合力差的难题——高硬度球铁环(KV4: HRB=112-117) 在镀铬生产中，采用原球铁环(KV1: TOB=104-112)镀铬方案，铬层虽然能够较好沉积， 但是抽样进行扭曲90。以上的结合强度检测，发现明显有铬层从基体上脱落现象，严重 影响了 KV4活塞环的加工成品率。KV4、 KV1是欧洲球墨铸铁的牌号标准，其中KV8相当 于中国的牌号为NHC-8的球墨铸铁，KV1相当于中国的牌号为NHC-7的球墨铸铁。
发明内容
发明目的本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种高硬度球 铁活塞环镀铬工艺，其可以有效的防止镀铬层脱落。
本发明的思路是:结合KV4材质活塞环基体硬度高的特性，对球铁环镀铬原理进行 分析，决定在反刻溶液和正镀溶液中直接加入含氟无机添加剂和有机磺酸添加剂，并加 大反刻电流密度。通过上述两种添加剂的加入和量的控制，以及反刻电流的控制，对KV4 高硬度球铁活塞环镀铬层结合强度能完全得到控制和预防。
技术方案为了解决上述技术问题，本发明采用了如下方法 一种球铁活塞环镀铬
工艺，包括如下步骤
(1) 装夹将镀前加工好的球铁活塞环装入镀铬工装，并装好工装阴极保护套；
(2) 喷砂；
(3) 镀前清洗；
(4) 反刻处理槽温58-62°C，反刻电流密度40-45A/dm2，处理时间50-60S; 每升槽液中含有如下组分Cr03: 180-220g， H2S04: 1. 4-2. Og， Cr3+: 1-5g，含氟无机添 加剂3-7g，有机磺酸添加剂12-15 ml;
(5) 超声波清洗槽温58-62°C，处理时间2-2.5 min;每升槽液中含有如下 组分Cr03: 140-160g， H2S04: 1.2-1.6g， Cr3+: l_4g;
(6) 正镀槽温58-62°C，电流密度60-65A/dm2,处理时间2小时30分一3 小时20分，每升槽液中含有如下组分Cr03: 80-220g， H2S04: 1. 4-2. 0 g， Cr3+: l-5g，含氟无机添加剂3-7g，有机磺酸添加剂12-15 ml;
(7) 出槽漂洗；
(8) 卸夹。
步骤(1)中所述的球铁活塞环所用的球铁的牌号为NHC-8。
步骤(2)中有关参数150-180目白刚玉砂；空气压力0. 6-0. 8Mpa;砂水比10-15% (V/V);工件转速36转/分；喷枪移动速度245mm/min;喷射角度75-85° ;喷砂 2次。
步骤(3)中用流动水将附在环表面的砂粒清洗干净。
步骤(4)、步骤(6)中所述的含氟无机添加剂为氟化钾或氟化钠。
步骤(4)、步骤(6)中所述的有机磺酸添加剂为甲烷磺酸。
有益效果(1)按本发明工艺的方法操作和控制，在不同电镀槽次的十筒环中抽取 20片进行扭曲90°以上的结合强度试验，均未发现铬层从基体上脱落现象，KV4球铁环 镀铬成品率达到99.1%的指标要求。(2)无需增加设备装置和人员，只需改进操作控制 和加入两类添加剂，即可解决了KV4材质球铁环镀铬层结合强度差的问题。(3)操作上， 同原球铁环镀铬方案相比，无特殊性复杂要求。(4)高硬度球铁环镀铬层防脱技术是高 硬度球铁环开发最关键的技术瓶颈之一，该发明工艺的实施，解决了KV4球铁环镀铬批 量生产问题，为公司产品进入大功率、高转速、高负荷发动机市场打下了坚实基础。
具体实施例方式
根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会 限制权利要求书中所详细描述的本发明。 实施例1:
用牌号为NHC-8的高强球墨铸铁制造活塞环，应用于锡柴4DF3 (0110)球楔铬平， 要求铬层厚度0. 15-0. 19 mm
1、 装夹将镀前加工好的活塞环装入镀铬工装，并装好工装阴极保护套；
2、 喷砂装好导电帽，将环吊放在湿式喷砂机传动盘上，按动按钮；有关参数 150目白刚玉砂；空气压力0.6Mpa;砂水比10% (V/V);工件转速36转/
分；喷枪移动速度245mm/min;喷射角度75° ;喷砂2次(上、下一个行程 为一次)；
3、 镀前清洗用自来水将附在环表面的砂粒清洗干净；
4、 反刻处理槽温58°C，逆电电流密度40A/dm2，处理时间60S 每升槽液中含有如下组分Cr03: 180g， H2S04: 1.4 g， Cr3+: lg，氟化钾3 g，甲垸磺酸12 ml;
5、 超声波清洗槽温58°C，处理时间2.5 min， 每升槽液中含有如下的组分Cr03: 140g， H2S04: 1.2g， Cr3+: lg;
6、 正镀槽温58°C，电流密度60A/dm2，处理时间2h40min; 每升槽液中含有如下组分Cr03: 180g/， H2S04: 1.4g， Cr3+: lg，氟化钾3g，
甲垸磺酸12 ml;
7、 出槽漂洗；
8、 卸夹。
对实施例1所得的镀铬活塞环抽取20片进行铬层检测铬层平均厚度0.171 mm， 镀铬速度0.064 ram/h;铬层平均硬度952HV0. 1;扭曲90°以上的结合强度试验，均未 发现铬层从基体脱落现象。
实施例2:工艺同实施例l，所不同的是步骤4中的含氟无机添加剂为氟化钾， 每升槽液中含有4.5g;步骤6中的含氟无机添加剂为氟化钠，每升槽液中含有4.5g。
实施例3:
用牌号为NHC-8的高强球墨铸铁制造活塞环，应用于大柴CA4DD (C98)球楔铬平， 要求铬层厚度0. 15-0. 19 mm
1、 装夹将镀前加工好的活塞环装入镀铬工装，并装好工装阴极保护套；
2、 喷砂装好导电帽，将环吊放在湿式喷砂机传动盘上，按动按钮；有关参数 180目白刚玉砂；空气压力0.8Mpa;砂水比15% (V/V);工件转速36转/ 分；喷枪移动速度245隱/min;喷射角度85° ;喷砂2次(上、下一个行程 为一次)；
3、 镀前清洗用自来水将附在环表面的砂粒清洗干净；
4、 反刻处理槽温62°C，逆电电流密度45A/dm2，处理时间50S; 每升槽液中含有如下组分Cr03: 220g ， H2S04 : 2. Og， Cr3+ : 5g ，氟化钠 7g，甲垸磺酸15 ml ;
5、 超声波清洗槽温62°C，处理时间2min; 每升槽液中含有如下组分:Cr03 : 60g， H2S04: 1.6g , Cr3+: 4g;
6、 正镀槽温62°C，电流密度65A/dm2，处理时间2h40 min; 每升槽液中含有如下组分Cr03: 220g ， H2S04: 2. Og， Cr3+: 5g，氟化钠7g， 甲垸磺酸15 ml;7、 出槽漂洗；
8、 卸夹。
对实施例3所得的镀铬活塞环抽取20片进行铬层检测络层平均厚度0. 175 mm; 镀铬速度0.0655 mm/ h;铬层平均硬度956HV0. 1;扭曲90°以上的结合强度试验，均 未发现铬层从基体脱落现象。
实施例4:工艺同实施例3，所不同的是步骤4中的含氟无机添加剂为氟化钠， 每升槽液中含有6g;步骤6中的含氟无机添加剂为氟化钾，每升槽液中含有6g。
权利要求
1、一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，其特征在于包括如下步骤(1)装夹将镀前加工好的球铁活塞环装入镀铬工装，并装好工装阴极保护套；(2)喷砂；(3)镀前清洗；(4)反刻处理槽温58-62℃，反刻电流密度40-45A/dm2，处理时间50-60S；每升槽液中含有如下组分CrO3180-220g，H2SO41.4-2.0g，Cr3+1-5g，含氟无机添加剂3-7g，有机磺酸添加剂12-15m1；(5)超声波清洗槽温58-62℃，处理时间2-2.5min；每升槽液中含有如下组分CrO3140-160g，H2SO41.2-1.6g，Cr3+1-4g；(6)正镀槽温58-62℃，电流密度60-65A/dm2，处理时间2小时30分-3小时20分，每升槽液中含有如下组分CrO380-220g，H2SO41.4-2.0g，Cr3+1-5g，含氟无机添加剂3-7g，有机磺酸添加剂12-15ml；(7)出槽漂洗；(8)卸夹。
2、 根据权利要求1所述的一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，其特征在于包括如下步 骤步骤(1)中所述的球铁活塞环所用的球铁的牌号为NHC-8。
3、 根据权利要求1所述的一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，其特征在于包括如下步骤步骤(2)中有关参数150-180目白刚玉砂；空气压力0. 6-0. 8Mpa;砂水比10-15%(V/V);工件转速36转/分；喷枪移动速度245mm/min;喷射角度75-85° ;喷砂 2次。
4、 根据权利要求1所述的一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，其特征在于包括如下步骤步骤(3)中用流动水将附在环表面的砂粒清洗干净。
5、 根据权利要求1所述的一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，其特征在于包括如下步 骤步骤(4)、步骤(6)中所述的含氟无机添加剂为氟化钾或氟化钠。
6、 根据权利要求1所述的一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，其特征在于包括如下步骤步骤(4)、步骤(6)中所述的有机磺酸添加剂为甲烷磺酸。
全文摘要
本发明公开了一种高硬度球铁活塞环镀铬工艺，包括如下步骤装夹；喷砂；镀前清洗；反刻处理；超声波清洗；正镀；出槽漂洗；卸夹。按本发明工艺的方法操作和控制，在不同电镀槽次的十筒环中抽取20片进行扭曲90°以上的结合强度试验，均未发现铬层从基体上脱落现象，KV4球铁环镀铬成品率达到99.1％的指标要求；无需增加设备装置和人员，只需改进操作控制和加入两类添加剂，即解决了KV4材质球铁环镀铬层结合强度差的问题；同原球铁环镀铬方案相比，无特殊性复杂要求；高硬度球铁环镀铬层防脱技术是高硬度球铁环开发最关键的技术瓶颈之一，本发明解决了KV4球铁环镀铬批量生产问题。
文档编号C25D7/04GK101597781SQ20091003255
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者宋建华, 仪 张, 段修全 申请人:南京飞燕活塞环股份有限公司