專利名稱：煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓支架部分零部件的表面處理，尤其是涉及一種煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝。
背景技術(shù)：
立柱、千斤頂是液壓支架的重要部件，是實(shí)現(xiàn)液壓支架各項(xiàng)功能的關(guān)鍵依托。由于井下環(huán)境條件惡劣(表現(xiàn)為酸堿性環(huán)境，同時(shí)含有cr、so42—等離子以及so2、h2s等腐蝕性氣體)，為了降低因腐蝕、磨損、外物撞擊等引起的立柱、千斤頂失效，延長立柱、千斤頂?shù)氖褂脡勖瑢?duì)立柱中缸、活柱以及千斤頂?shù)幕钊麠U進(jìn)行表面防護(hù)處理至關(guān)重要。目前常用的表面處理工藝是電鍍銅錫合金+硬鉻或電鍍?nèi)榘足t+硬鉻，鍍層總厚度O. 05-0. 09mm不等，由于這些鍍層均為陰極性鍍層，只有將腐蝕介質(zhì)與基體完全隔離才能避免基體腐蝕，同時(shí)鑒于 鍍層本身的缺陷(孔隙、裂紋)以及鍍層厚度的限制，立柱、千斤頂在井下的使用壽命通常只有兩年左右，如果環(huán)境極度惡劣時(shí)壽命則更短。如果使用激光熔覆技術(shù)，在中缸、活柱及活塞桿表面熔覆一層不銹鋼，則可以很好的解決中缸、活柱及活塞桿的防腐問題，大幅度提高其使用壽命，但不銹鋼層的硬度較低(約HV150-400)，耐磨性差，容易在外物撞擊下產(chǎn)生劃痕、磕碰，嚴(yán)重影響了液壓系統(tǒng)的密封性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，經(jīng)處理過的零部件既能滿足耐蝕性又明顯提高了硬度和耐磨性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明所述的煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，包括在工件表面依次進(jìn)行的激光熔覆工序和鍍鉻工序，其特征在于所述激光熔覆工序和鍍鉻工序之間銜接有前處理工序，所述前處理工序的步驟為超聲波除油_· 水洗一陰極電化學(xué)除油—ψ> 一次熱水洗一 酸浸_-* 水洗一#·陰極活化_-§ 二次熱水洗。所述酸浸步驟是將工件浸入濃度10-30%的HCl溶液中，室溫下處理30-60S ;所述陰極活化步驟是將工件放入濃度5-50%的H2SO4溶液中，室溫通電I. 0-2. 5A/dm2，處理l-5min ;所述二次熱水洗是將工件放入60-65°C，pH2. 5-3. 5的酸性水中清洗。所述激光熔覆層的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼。所述鍍鉻工序處理時(shí)為小電流階梯供電，第一次供電時(shí)控制電壓在3V左右，保持5min,隨后分3次提升電流至正常鍍鉻電流，每次保持3min。由于奧氏體不銹鋼中含有大量的Cr、Ni、Mo等合金元素，即使表面氧化膜去除也可迅速生成，導(dǎo)致鍍層結(jié)合力差。利用六價(jià)鉻鍍鉻工藝的特征，小電流電鍍時(shí)，陰極表面只析氫，而不發(fā)生鉻的沉積。產(chǎn)生的氫原子有很強(qiáng)的還原作用，可以把氧化膜還原為金屬而保證鍍層的結(jié)合力。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將激光熔覆工藝和電鍍工藝相結(jié)合，既顯著提高了工件表面處理層的耐蝕性，又顯著提高了表面處理層的硬度和耐磨性。激光熔覆層的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，可以根據(jù)腐蝕環(huán)境的不同，調(diào)整工件激光熔覆層的厚度，一般要求工件經(jīng)精加工后單邊激光熔覆層的厚度在O. 6±0. 4mm以上；鍍鉻層一般為硬鉻層、乳白鉻層或乳白鉻+硬鉻層。本發(fā)明的效果主要體現(xiàn)在
1、直接熔覆在工件表面的不銹鋼層將基體與外部的腐蝕介質(zhì)隔離，由于激光熔覆不銹鋼層的結(jié)構(gòu)致密，耐均勻腐蝕和局部腐蝕性能優(yōu)異，起到了很好的防腐效果；
2、在激光熔覆層上鍍鉻，不僅滿足了工件的硬度和耐磨性要求，而且可以通過調(diào)整鍍鉻層的種類進(jìn)一步提高工件的耐蝕性能。


圖I是液壓支架活柱采用本發(fā)明工藝處理后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的A部放大圖。圖3是液壓支架活塞桿采用本發(fā)明工藝處理后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的I部放大圖。圖5是實(shí)施例I CASS 450h試驗(yàn)結(jié)果圖片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
如圖1、2所示，本發(fā)明所述的煤礦井下用液壓支架活柱的表面處理工藝，包括激光熔覆工序、前處理工序和鍍鉻工序；
一、激光熔覆工序
按常規(guī)機(jī)加工方法對(duì)活柱I進(jìn)行調(diào)質(zhì)、焊接、粗車、半精車、精車后，使活柱的表面粗糙度達(dá)到Ra3. 2，預(yù)留激光熔覆層和鍍鉻層余量；
按常規(guī)方法在活柱I表面激光熔覆不銹鋼層2，不銹鋼材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，激光熔覆層的厚度要保證活柱I在精加工后單邊厚度I. Omm ；
對(duì)活柱I的激光熔覆層2進(jìn)行精車，將活柱右端的倒角活柱中部的砂輪越程槽車出，精磨、拋光。二、前處理工序
將上述經(jīng)激光熔覆處理后的活柱I依次按下述步驟進(jìn)行處理①超聲波除油，去除活柱I表面的油污；②水洗，用水清除活柱I表面附著物及溶液；③陰極電化學(xué)除油，將工件處于陰極，利用陰極析氫產(chǎn)生起泡的沖擊作用去除工件表面油污熱水洗，溫度60-65°C，去除工件表面的泡沫及溶液；⑤酸浸，將活柱I放入濃度15%的HCl溶液中，室溫處理60s，清除活柱I表面的氧化膜；⑥水洗，清除活柱I表面的酸液；⑦陰極活化，將活柱I浸入20%的H2SO4溶液中，室溫，通電I. 5A/dm2，5min，利用陰極析氫去除工件表面的氧化膜熱水洗，用PH 2. 5的酸性水，60-65°C，清洗氧化膜，同時(shí)由于是酸性環(huán)境可降低氧化膜再生的機(jī)率，熱水洗后盡快入槽電鍍。三、鍍鉻工序
在經(jīng)前處理工序處理后的活柱I上進(jìn)行鍍鉻，鍍鉻層3為乳白鉻+硬鉻；其中乳白鉻厚度為O. 04-0. 06mm，硬鉻厚度為O. 03mm ；
鍍鉻后對(duì)活柱進(jìn)行拋光，完成活柱表面的處理。為保證鍍鉻效果，鍍鉻時(shí)采用小電流階梯供電第一次供電時(shí)控制電壓在3V左右，保持5min，隨后分3次提升電流至正常鍍鉻電流，每次保持3min。電流提升至正常值后，按正常工藝鍍鉻。按照本發(fā)明方法處理后的活柱，按照ASTM B368銅加速乙酸鹽霧(CASS)試驗(yàn)條件450h不發(fā)生任何腐蝕。附圖5是按照激光熔覆和激光熔覆+鍍鉻工件CASS試驗(yàn)450h的結(jié)果圖片，左邊二個(gè)為純激光熔覆工件，右邊兩個(gè)為激光熔覆+鍍鉻工件。可以看出純激光熔覆工件有紅繡產(chǎn)生，意味著才產(chǎn)生腐蝕，而激光熔覆+鍍鉻工件沒有任何紅繡產(chǎn)生。實(shí)施例2
如圖3、4所示，本發(fā)明所述的煤礦井下用液壓支架活塞桿的表面處理工藝，包括激光熔覆工序、前處理工序和鍍鉻工序；
一、激光熔覆工序
按常規(guī)機(jī)加工方法對(duì)活塞桿4進(jìn)行調(diào)質(zhì)、粗車、半精車、精車后，使活塞桿4的表面粗糙度達(dá)到Ra6. 4，預(yù)留激光熔覆層和鍍鉻層余量；
按常規(guī)方法在活塞桿4表面激光熔覆不銹鋼層5，不銹鋼材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，激光熔覆層5的厚度要保證活柱在精加工后單邊厚度O. 2mm ；
對(duì)活塞桿4的激光熔覆層5進(jìn)行精車，將活塞桿4鍍鉻區(qū)兩端平齊、倒角車出，精磨、拋光。二、前處理工序
將上述經(jīng)激光熔覆處理后的活塞桿4依次按下述步驟進(jìn)行處理①超聲波除油，去除活塞桿4表面的油污水洗，用水清除活塞桿4表面附著物及溶液；③陰極電化學(xué)除油，將工件處于陰極，利用陰極析氫產(chǎn)生起泡的沖擊作用去除工件表面油污；④熱水洗，溫度60-65°C，去除工件表面的泡沫及溶液；⑤酸浸，將活塞桿4放入濃度20%的HCl溶液中，室溫處理60s，清除活塞桿4表面的氧化膜；⑥水洗，清除活塞桿4表面的酸液；⑦陰極活化，將活塞桿4浸入15%的H2SO4溶液中，室溫，通電2A/dm2，3min,利用陰極析氫去除工件表面的氧化膜熱水洗，用PH 3的酸性水，60-65°C，清洗氧化膜，同時(shí)由于是酸性環(huán)境可降低氧化膜再生的機(jī)率，熱水洗后盡快入槽電鍍。三、鍍鉻工序
在經(jīng)前處理工序處理后的活塞桿4上進(jìn)行鍍鉻，鍍鉻層3為硬鉻，厚度為O. 03mm ；
鍍鉻后對(duì)活塞桿4進(jìn)行拋光，完成活塞桿4表面的處理。為保證鍍鉻效果，鍍鉻時(shí)采用小電流階梯供電第一次供電時(shí)控制電壓在3V左右，保持5min，隨后分3次提升電流至正常鍍鉻電流，每次保持3min。電流提升至正常值后，按正常工藝鍍鉻。按照本發(fā)明方法處理后的活塞桿4，在井下使用2年仍未發(fā)生任何腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，包括在工件表面依次進(jìn)行的激光熔覆工序和鍍鉻工序，其特征在于所述激光熔覆工序和鍍鉻工序之間銜接有前處理工序，所述前處理工序的步驟為超聲波除油 水洗_脅陰極電化學(xué)除油一次熱水洗一! 酸浸_-| 水洗―-陰極活化_.次熱水洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，其特征在于所述酸浸步驟為將工件浸入濃度10-30%的HCl溶液中，室溫下處理30-60S ;所述陰極活化步驟為將工件放入濃度5-50%的H2SO4溶液中，室溫通電I. 0-2. 5A/dm2，處理l-5min ;所述二次熱水洗是將工件放入60-65°C，pH2. 5-3. 5的酸性水中清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，其特征在于所述激光熔覆層的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，其特征在于所述鍍鉻工序處理時(shí)為小電流階梯供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦井下用液壓支架中缸、活柱及活塞桿表面處理工藝，包括在工件表面依次進(jìn)行的激光熔覆工序和鍍鉻工序，在激光熔覆工序和鍍鉻工序之間銜接有前處理工序，該前處理工序的步驟為超聲波除油、水洗、陰極電化學(xué)除油、一次熱水洗、酸浸、水洗、陰極活化、二次熱水洗。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將激光熔覆工藝和電鍍工藝相結(jié)合，既顯著提高了工件表面處理層的耐蝕性，又顯著提高了表面處理層的硬度和耐磨性。由于直接熔覆在工件表面的不銹鋼層將基體與外部的腐蝕介質(zhì)隔離，起到了很好的防腐效果；在激光熔覆層上鍍鉻，不僅滿足了工件的硬度和耐磨性要求，而且可以通過調(diào)整鍍鉻層的種類進(jìn)一步提高工件的耐蝕性能。
文檔編號(hào)C23C28/00GK102703899SQ20121020857
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者史玉春, 周志剛, 孫滿春, 張自強(qiáng), 李福永, 湯利利, 程相榜, 高有進(jìn) 申請人:鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)股份有限公司