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常见问题

为什么刷镀层硬度的高低与其耐腐蚀磨损的能力并不正相关

发布时间:2019-06-18 19:51:42    来源:费敬银原创

磨损的基本形式与金属镀层的耐腐蚀磨损能力

费敬银

西北工业大学 710072

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摘要

刷镀层的耐磨性能的高低与其使用环境密切相关。本文分析了四种基本磨损失效形式发生的环境、维修、保养方法、以及耐蚀材料的选材原则。通过分析、比较后指出,对于常见的磨损件的修复,FJY刷镀是修复液压缸体、轴类零件(转子轴、风机轴等)、轴承位(轴承座孔、轴承内圈、外圈等)磨损、以及微动磨损件的简易方法。

关键词: 刷镀 电刷镀 磨损 腐蚀磨损 耐磨材料 防腐镀层 FJY电刷镀 刷镀工艺 刷镀技术 电刷镀 磨损修复 复合刷镀 复合镀层

 

1. 前言

据统计,磨损不仅直接缩短设备使用寿命,而且还会使能耗增加30%以上。因此,研究有相对运动或相对运动趋势配合副之间的摩擦、磨损行为,一直是“摩擦学”领域的前沿课题。

尽管磨损的形式多种多样,导致磨损的原因也千差万别,一般认为,四种基本磨损形式及其共同作用的结果,是零件产生磨损故障的本源。这四种基本磨损形式包括:1. 磨料磨损;2. 粘着磨损;3. 疲劳磨损;4. 腐蚀磨损。滑动摩擦副以磨料磨损为主(如导轨、液压杆、气缸、活塞等);润滑不良的摩擦副以粘着磨损为主(如发电机转子轴、曲轴等);冲击、疲劳载荷作用下的摩擦副以疲劳磨损为主(如齿轮、凸轮等);在潮湿、腐蚀环境中工作的摩擦副以腐蚀磨损为主(如搅拌器、泥浆泵、叶轮等)。实际上,真正导致摩擦副磨损失效的原因通常是两种或两种以上基本磨损形式共同作用的结果,如齿轮啮合面产生的麻点失效,既包括了疲劳磨损、粘着磨损,也包括磨料磨损。

 

2. 磨损的基本形式

1)磨料磨损

磨料磨损是指在摩擦副之间由于硬质点的存在,当摩擦副相对滑动时,凸起硬质点的刮削作用导致摩擦副磨损(有时也称之为机械磨损),是最常见的一种磨损形式。轧辊在轧制轧材时,高温轧材表面的氧化皮在轧制力作用下会破碎、脱落,形成磨料,或轧材表面凹凸不平等均会导致辊面产生磨料磨损。

2)粘着磨损

粘着磨损是指摩擦副由于过载、高温、润滑不良等原因而引起的摩擦副之间发生局部粘连,在剪切力的作用下,使轧辊和轧件表面材料发生脱落或向对偶表面转移,从而在摩擦副之间形成麻点。

3)疲劳磨损

疲劳磨损(热疲劳和接触疲劳)是指轧辊轧制过程中不停地旋转,其表面承受周期性的热冲击和接触应力的作用,导致轧辊表面由于疲劳而出现局部剥落并形成凹坑。剥落后产生的颗粒还会进一步引发磨料磨损。疲劳磨损通常是在轧辊使用一段时间后才会出现(即存在“孕育期”)。疲劳磨损发生的历程包括:疲劳裂纹的形成(是“孕育期”的主要构成部分)、疲劳裂纹的扩展(裂纹在表层下一定深度处横向扩展)、和局部剥落。

4)腐蚀磨损

腐蚀磨损是指摩擦副在有腐蚀性介质存在的环境下工作,由于表面腐蚀(电化学腐蚀、高温氧化)大大降低了工件的抗机械磨损能力。例如,高碳钢的硬度比低碳钢高很多,但在有腐蚀介质的作用下,高碳钢零件的耐磨性能反而比低碳钢差。用普通碳钢制作高温烟囱,很快产生氧化铁鳞而报废。

除此之外,还有一种被称之为“微动磨损”的磨损形式。微动磨损是指当摩擦副处于边界润滑或半干润滑条件下,摩擦力的负阻尼作用使摩擦副之间存在小幅微动而导致的磨损现象。

 

3. 金属材料的耐腐蚀磨损能力

3.1腐蚀磨损发生的两要素:

1)腐蚀:腐蚀是金属材料与环境介质相互作用而在其表面形成腐蚀产物的过程。如果腐蚀产物膜疏松、与金属基体之间无结合力,腐蚀会很快导致零件失效,例如普通碳钢、铸铁在大气环境中的生锈过程就是一个典型的例子。如果腐蚀产物膜本身致密、且与基体结合牢固,并在其所处的环境中稳定,该金属表现出良好的耐腐蚀能力。如铝、钛等金属材料在大气环境中,且无摩擦力作用的条件下有非常好的耐腐蚀能力。

2)磨损:如果每有腐蚀介质的强烈作用,仅仅存在机械摩擦力的作用,通常情况下,硬度高的材料有较好的耐磨性。高碳钢比低碳钢的耐磨性好。在非水环境中工作的搅拌机械,可选用硬度高的材料制作。

3)腐蚀磨损(腐蚀+磨损):如果零件是在既存在腐蚀、又存在磨损的环境下工作,硬度高的材料并不一定具有更长的使用寿命。例如,用高碳钢作泥浆泵材料,其使用寿命低于中、低碳钢。耐腐蚀性好的材料也不一定就具有较长的耐磨损能力。如在有摩擦力作用的环境中,钛材并没有较长的使用寿命。

3.2 金属材料的耐腐蚀磨损能力

用于耐腐蚀磨损的金属材料,通常是含有耐蚀元素的合金材料。高温环境中多使用含有CrCoTiAl的合金材料。常温、含水环境中使用的合金材料通常含有CrNiSiMn等耐蚀及其强化合金元素。

如果能使用陶瓷类材料,其既不会发生电化学腐蚀,又具有较高的硬度,因此,在有水环境中,一般具有较长的使用寿命。陶瓷类材料的缺点是脆性较大,抗冲击能力差。因此,多其进行强韧改性后在投入使用。

3.3耐腐蚀磨损的金属镀层

如同耐腐蚀磨损的金属材料应具有的性能一样,耐腐蚀磨损的金属镀层也应该具有良好的耐蚀性,同时也有较好的硬度,才能具有较长的使用寿命。在FJY腐蚀磨损类镀层中,通常是以镍为镀层的主要组成,同时添加耐蚀组元、强化组元,形成具有一定耐腐蚀磨损能力的多元合金刷镀层。

 

4. 结论

本文简述了磨损失效的基本形式。通过对腐蚀磨损的机理分析,给出了选择耐腐蚀磨损材料一般原则。采用FJY系列刷镀技术中含有耐蚀、增强组元的镍基合金镀层,可修复因腐蚀磨损而超差的零部件。

 

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