凸轮轴的磷化及工艺

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1、凸 轮 轴 的 磷 化 及 工 艺莱 芜 凸 轮 轴 总 厂 (271100) 张 绪 成 张 新 永 吴 新 文【 摘 要 】 介 绍 凸 轮 轴 的 磷 化 工 艺 。 经 该 工 艺 处 理 后 的 轮 轴 工 作 表 面 具 有 较 好 的 吸 附 润 滑 油 能 力 ,可 有 效 地 隔 离 凸 轮 、 摇 臂 摩 擦 副 二 金 属 表 面 , 抑 制 金 属 间 粘 连 、 提 高 初 期 磨 合 性 能 及 使 用 寿 命 。关 键 词 凸 轮 轴 锰 盐 磷 化 工 艺我 厂 1994 年 底 开 始 试 制 生 产 CG125, GY6 摩托 车 发 动 机 凸 轮 轴 ,

2、 当 时 经 主 机 厂 试 验 有 10% 左 右的 凸 轮 挑 尖 部 位 出 现 严 重 磨 损 , 后 经 分 析 认 为 , 此 问题 的 产 生 主 要 是 摇 臂 与 凸 轮 工 作 表 面 加 工 粗 糙 度高 , 工 作 时 接 触 面 易 产 生 相 对 较 高 的 应 力 , 油 膜 不 易形 成 , 使 金 属 与 金 属 直 接 接 触 产 生 局 部 发 热 , 随 着 凸轮 轴 转 速 的 增 高 温 度 升 高 , 从 而 导 致 金 属 表 面 粘 连 、拉 毛 , 出 现 早 期 擦 伤 和 磨 损 。为 解 决 凸 轮 工 作 表 面 的 油 膜 保 持

3、性 差 及 早 期 磨损 问 题 , 我 们 借 鉴 国 外 轿 车 发 动 机 凸 轮 轴 表 面 磷 化的 经 验 , 与 丹 东 天 龙 化 学 工 业 公 司 合 作 , 对 凸 轮 轴 进行 了 锰 盐 磷 化 处 理 。 磷 化 后 在 工 作 表 面 形 成 0. 01mm 左 右 的 磷 化 膜 , 膜 重 约 15 20g m 2, 其 主 要 成分 是 磷 酸 锰 铁 (M n, Fe) 5, H 3 (PO 4) 4 4H 2O , 底 层 为氧 化 亚 铁 和 磷 酸 亚 铁 。 此 磷 化 膜 是 1 种 高 弥 散 度 的微 孔 结 构 , 具 有 较 好 的 吸

4、附 润 滑 油 的 能 力 。 磷 化 后 的凸 轮 轴 经 主 机 厂 试 用 证 明 , 它 能 有 效 地 隔 离 凸 轮 、 摇臂 摩 擦 副 二 金 属 表 面 , 抑 制 金 属 间 粘 连 , 改 善 凸 轮 、摇 臂 摩 擦 副 二 金 属 表 面 , 抑 制 金 属 间 粘 连 , 改 善 凸轮 、 摇 臂 初 期 磨 合 性 能 , 提 高 抗 擦 伤 能 力 , 根 除 了 凸轮 轴 的 早 期 磨 损 , 达 到 了 预 期 的 目 的 。凸 轮 轴 的 磷 化 工 艺凸 轮 轴 磷 化 工 艺 流 程 如 下 :脱 脂 水 洗 (溢 流 ) 中 和 水 洗 (溢 流

5、) 磷 化 磷 化 后 处 理 。1. 脱 脂由 于 生 成 磷 化 膜 的 化 学 反 应 完 全 决 定 于 磷 化 液与 金 属 表 面 的 良 好 接 触 , 所 以 要 得 到 质 量 良 好 的 磷化 膜 , 金 属 表 面 在 磷 化 前 必 需 进 行 脱 脂 处 理 , 把 浊脂 、 脏 物 等 杂 质 彻 底 清 洗 干 净 , 以 保 证 磷 化 液 能 与 金属 表 面 有 良 好 有 接 触 , 充 分 润 湿 金 属 表 面 。1) 脱 脂 处 理 液 的 配 制 (按 1 000L 计 ) 先 将 水加 到 处 理 槽 的 8 成 , 加 热 约 至 40 时 ,

6、 慢 慢 地 加 入20 50kg 脱 脂 剂 M D 2130, 边 搅 拌 边 溶 解 ; 然 后 加 入余 量 的 水 至 1 000L 并 进 行 搅 拌 ; 将 脱 脂 处 理 液 加 热到 规 定 的 温 度 , 再 确 认 游 离 碱 度 。2) 处 理 条 件 游 离 碱 度 9 10P t, 温 度 5065 , 时 间 20 30m in。3)补 充 和 调 整 由 于 连 续 处 理 过 程 中 浓 度 不 断变 化 , 所 以 要 定 期 测 定 浓 度 , 经 常 保 持 在 所 规 定 的 浓度 范 围 内 , 以 确 保 脱 脂 效 果 。 一 般 补 加 脱 脂

7、 剂 M D 2130, 120kg 可 提 高 游 离 碱 度 约 1 点 。脱 脂 液 经 长 期 使 用 , 脱 脂 液 变 污 浊 脱 脂 能 力 减弱 , 脱 脂 性 能 老 化 , 即 使 补 加 脱 脂 剂 , 也 不 会 达 到 满意 的 效 果 , 应 废 弃 糟 液 更 换 新 液 。4)检 验 方 法 取 10mL 脱 脂 处 理 液 用 吸 管 吸 到200mL 的 三 角 烧 瓶 里 , 加 50mL 蒸 馏 水 , 2 3 滴 指示 剂 酚 酞 。 用 0. 1N 硫 酸 滴 定 液 滴 定 , 颜 色 从 粉 红 色到 无 色 为 终 点 , 所 消 耗 滴 定

8、液 的 毫 升 数 即 为 游 离 碱的 点 数 。5)脱 脂 效 果 的 评 价 方 式 水 膜 试 验 法 金 属零 件 经 脱 脂 、 清 洗 、 水 洗 、 浸 酸 、 充 分 水 洗 , 30s 滴 除多 余 水 分 后 , 如 果 金 属 表 面 能 保 持 1 层 均 匀 连 续 的水 膜 , 就 表 示 油 脂 已 清 洗 干 净 。 反 之 , 如 果 金 属 表 面的 水 膜 不 连 续 , 呈 斑 块 状 , 就 表 明 还 有 残 余 油 脂 , 需重 新 进 行 脱 脂 处 理 。2. 水 洗采 用 喷 液 法 进 行 水 洗 。 清 洗 槽 应 有 溢 流 装 置

9、, 以保 持 清 洗 水 不 断 流 动 更 新 , 使 水 所 含 杂 质 不 超 过 允许 范 围 。 应 保 持 清 洗 水 的 碱 度 低 于 1. 5 点 (50mL 试液 , 用 0. 1N 标 准 碱 溶 液 滴 定 , 标 准 碱 溶 液 消 耗 量 应不 大 于 1. 5mL )。3. 中 和 水 洗1) 采 用 浸 液 法 进 行 酸 洗 酸 洗 剂 配 方 (各 组 分含 量 以 重 量 百 分 计 ) 为 : 磷 酸 70, 非 离 子 型 混 润 剂(用 乙 二 醇 一 丁 基 醚 ) 5, 水 25 (在 稀 释 前 )。酸 洗 操 作 条 件 : 浓 度 60 1

10、20g L , 温 度 5553 新 技 术 新 工 艺 2000 年 第 2 期6 500 , 时 间 30s。2)水 洗 水 洗 要 求 同 2。4. 磷 化1)采 用 浸 液 式 方 法 进 行 磷 化 处 理 使 用 药 剂 为磷 化 液 D F23107A 初 添 液 (配 槽 使 用 ) , 中 和 剂 N H 24508, 磷 化 液 D F23107B 补 充 液 , 双 氧 水 H 2O 2。 磷 化槽 为 不 锈 钢 或 碳 钢 制 (内 衬 防 腐 衬 里 )。 检 验 用 药 品及 仪 器 : 指 示 剂 酚 酞 、 甲 基 橙 或 溴 酚 兰 ; 滴 定 液 0. 1

11、NN aOH , 0. 1N KM nO 4, 50%H SO 4; 50mL 滴 定 管 ;10mL 移 液 管 ; 200mL 三 角 烧 杯 。2) 磷 化 工 作 液 的 配 制 方 法 (按 1 000L 计 ) 先将 清 水 加 到 处 理 槽 内 的 8 成 , 然 后 加 清 水 至 1000L , 并 加 铁 粉 和 碎 铁 片 20kg; 加 热 至 90 , 40m in后 取 出 铁 粉 , 再 加 适 量 的 中 和 剂 N H 24508 进 行 调 整酸 度 , 确 认 至 工 作 标 准 ; 加 温 到 所 规 定 的 温 度 , 并 确认 总 酸 度 和 游

12、离 酸 度 。3)工 作 条 件 游 离 酸 度 (FA ) : 5 8P t; 总 酸 度(TA ) : 50 55P t; Fe: 0. 1 0. 3P t; 温 度 95 98 ;时 间 5 15m in。4) 补 充 和 调 整 总 酸 度 : 由 于 连 续 处 理 过 程中 浓 度 不 断 变 化 , 所 以 要 定 期 测 定 浓 度 , 经 常 保 持 在所 规 定 的 浓 度 范 围 内 。 一 般 为 了 提 高 总 酸 要 补 加D F23107B 液 , 但 是 由 于 偶 发 性 的 遗 漏 和 溢 出 使 处理 损 失 时 , 加 水 后 测 定 总 酸 度 , 添

13、 加 D F23107A 调 整总 酸 度 。 游 离 酸 度 : 游 离 酸 度 小 于 规 定 标 准 以 下 ,这 时 要 添 加 D F23107B 液 来 调 整 。 游 离 酸 度 大 于 规定 标 准 以 上 , 添 加 中 和 剂 N H 24508 来 调 整 (一 般 添加 130g 中 和 剂 N H 24508 可 降 低 游 离 酸 度 约 1P t)。 铁 离 子 Fe2+ 高 于 规 定 标 准 , 要 添 加 双 氧 水 除 去 多余 部 分 的 Fe2+ , (每 吨 磷 化 处 理 工 作 液 加 入 35% 的双 氧 水 0. 6kg, 可 除 去 0.

14、05P t 的 铁 )。5) 检 验 游 离 酸 度 : 用 吸 液 管 移 取 10mL 磷化 处 理 工 作 液 至 三 角 烧 瓶 中 , 加 50mL 蒸 馏 水 , 加 2 3 滴 甲 基 橙 或 溴 酚 蓝 指 示 剂 , 用 0. 1NN aOH 滴 定至 转 变 为 橙 黄 色 或 蓝 紫 色 即 为 终 点 。 总 酸 度 : 用 吸管 移 取 10mL 磷 化 处 理 工 作 液 至 三 角 烧 瓶 中 , 加50m l 蒸 馏 水 , 加 5 6 滴 酚 酞 指 示 剂 , 用 0. 1NN aOH滴 定 , 颜 色 由 无 色 变 为 粉 红 色 即 为 终 点 。 F

15、e2+ 浓度 : 取 10m l磷 化 处 理 液 置 于 200mL 三 角 烧 瓶 中 , 加50mL 蒸 馏 水 , 10 22 滴 50% 硫 酸 , 用 0. 1N KM nO 4滴 定 至 粉 红 色 保 持 10s 不 变 为 终 点 , 每 消 耗 1mL0. 1N KM nO 4 滴 定 液 , 指 示 含 有 0. 1P t 铁 。5. 磷 化 后 处 理1)水 洗 凸 轮 轴 磷 化 后 必 须 充 分 洗 除 残 存 于 磷化 膜 的 化 学 药 品 及 其 它 杂 质 , 以 免 引 起 凸 轮 轴 的 锈蚀 。 水 温 应 在 21 49 , 水 温 过 高 有 可

16、 能 使 残 存 的化 学 药 品 粘 附 在 磷 化 膜 上 , 使 磷 化 膜 粗 糙 , 外 观 发白 , 抗 蚀 性 能 降 低 。 具 体 方 法 为 采 用 喷 液 法 进 行 水洗 , 除 去 杂 质 ; 清 洗 槽 应 有 溢 流 装 置 ; 清 洗 水 的使 用 条 件 , 保 持 清 洗 水 酸 度 低 于 1. 5 点 。2) 干 燥 干 燥 是 磷 化 后 处 理 的 1 个 重 要 环 节 ,干 燥 过 程 会 影 响 磷 化 膜 的 抗 蚀 性 能 , 磷 化 膜 结 晶 部分 脱 水 后 , 比 刚 干 燥 时 的 抗 蚀 性 能 好 些 。 具 体 方 法为 : 用 暖 风 吹 干 零 件 表 面 水 分 (温 度 100 130 )。3)涂 防 锈 油 。磷 化 膜 质 量 评 价 方 法1. 磷 化 膜 外 观 用 肉 眼 检 查 整 个 金