一種汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，主要包括沖擊鎳閃鍍、鎳磷合金化學鍍和熱處理等工藝步驟，所述鎳磷合金化學鍍中添加有納米二氧化硅和石墨粉，并配合合適濕潤劑，通過該化學鍍液在空調壓縮機斜盤的環(huán)肩表面制備一鎳磷合金耐磨層，該鎳磷合金耐磨層具有自潤滑功能，提高了其耐磨性，延長了壓縮機的實用壽命。
【專利說明】一種汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于汽車空調壓縮機制作技術領域，尤其涉及壓縮機斜盤耐磨合金層的生產方法。
【背景技術】
[0003]隨著汽車制造行業(yè)的發(fā)展，汽車空調技術的研究越來越快。汽車空調壓縮機是其中的核心部件，汽車空調壓縮機通常采用斜盤輪轉活塞進行壓縮，斜盤高速旋轉可達3000轉/min，因此耐磨性要求非常高。目前空調壓縮機中的斜盤通常采用分體式，即斜盤中部有電機驅動旋轉的部分采用鑄鐵或不銹鋼制成，而斜盤外圓周的環(huán)肩(因高速旋轉與其他部件發(fā)生摩擦)則采用銅合金，并且在銅合金表面制備鉻-鉬合金層從而提高其耐磨性。采用這種方式的斜盤成本非常高，僅環(huán)肩的成本就需要幾十元，且由于采用分體式結構，因此強度受限在運行時容易出現(xiàn)磨損偏差造成壽命短。
[0004]專利號為201310254119.7的發(fā)明專利公開的一種用于空調壓縮機斜盤高耐磨的鎳磷合金鍍液獲得的化學鎳雖然相對于鈷-鉬合金具有較高的耐磨性能，但由于有機添加劑的存在在提高鍍層的致密度和光亮度的同時也會造成結合力差和自潤滑效果有限，更由于在長期實踐經驗中發(fā)現(xiàn)由于斜盤長期在作高速旋轉的同時還要收到上下的起伏運動時的碾壓沖擊，使得斜盤的真實耐磨性能提升有限。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，獲得的鎳磷合金具有良好的自潤滑效果，提高了斜盤的耐磨性和壓縮機的實用壽命。
[0006]技術方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，包括以下步驟:
(1)經過前處理的斜盤鑄件工件在沖擊鎳鍍液中閃鍍5?30s，所述沖擊鎳鍍液的組成和操作條件如下:硫酸鎳180?280g/L，氯化鎳20?50g/L，硼酸25?35g/L，pH4?5，電流密度為 10 ?40A/dm2;
(2)添加劑的配制:將稱量好的K103、硫酸鈰和鉬酸銨按照4:1:1的重量比混合得到添加劑A;在去離子水中加入I?4m/L的表面活性劑，再加入按照質量比為1:4加入二氧化硅粉末和石墨粉并高速分散得到總重濃度為100g/L懸濁漿液的添加劑B;
(3)鎳磷合金化學鍍液的配制:在渡槽中加入去離子水并加熱到60?80°C，加入硫酸鎳20?30 g/L，攪拌溶解后，再加入醋酸鈉5?12g/L和有機酸絡合劑25?50g/L，攪拌溶解均勻;接著加入次亞磷酸鈉20?30g/L和表面活性劑I?10ml/L并攪拌均勻，繼續(xù)加入添加劑B20?200ml/L，攪拌均勻；接著加入25?50g/L的次亞磷酸鈉，攪拌溶解后用氨水或硫酸調節(jié)pH值為4.6?4.9之間，并升溫至85?95°C，最后加入0.2?5g/L的添加劑A并補足去離子水；
(4)在間歇打氣攪拌下，將斜盤鑄件工件浸入鎳磷合金化學鍍液中，在85?95°C溫度下進行化學沉積，沉積時間為0.5?4h;
(5)沉積了鎳磷合金的斜盤鑄件工件在400°C下再經過熱處理，完成。
[0007]作為優(yōu)選，所述有機酸絡合劑為乳酸、蘋果酸或甘氨酸。
[0008]作為優(yōu)選，所述納米二氧化娃的粒徑為10?40nm。
[0009]作為優(yōu)選，所述表面活性劑為低泡非離子表面活性劑。
[0010]作為優(yōu)選，所述斜盤鑄件工件的前處理依次包括除油-除銹-酸活化。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:通過摻雜二氧化鈦和石墨粉得到鎳磷合金層具有更高的耐磨性和自潤滑效果;利用沖擊鎳打底，剔除有機光亮劑并對其余組分進行含量匹配調整，從而極大的增強了鍍層的結合力，同時最大化的消除由此可能帶來的鍍液不穩(wěn)定影響;優(yōu)選了低泡非離子型活性劑提高二氧化硅和石墨粉在鍍液中的分散度，并減少化學鎳在分散顆粒上的沉積。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0013]本發(fā)明的汽車空調壓縮機斜盤改進型鎳磷復合化學鍍液是針對專利號為201310254119.7的發(fā)明的改進。原化學鎳鍍層為半光亮銀白色，且具有較高的硬度耐磨性，但在長時間的高速旋轉平面摩擦和上下起伏的碾壓沖擊，斜盤邊緣處會有一定幾率出現(xiàn)起皮現(xiàn)象，同時在上下碾壓沖擊的環(huán)形圈處的耐磨強度還有待提高。
[0014]本發(fā)明的的改進型鎳磷復合化學鍍液的配制過程如下:
添加劑的配制:添加劑A是K103、硫酸鈰和鉬酸銨的混合物，各組分的含量K103:硫酸鋪:鉬酸錢=4:1:1。添加劑B是在去離子水中加入2ml/L的低泡型非離子表面活性劑，例如上海博易的8550表面活性劑，然后將粒徑在20?30nm 二氧化硅粉末和石墨粉按照質量比為1:4的比例分散在去離子水中形成100g/L的總重濃度，并在高速分散機在高速攪拌分散下形成懸濁漿液，備用。
[0015]沖擊鎳鍍液的配制:在鍍槽中加入去離子水并加熱至50?80°C，并加入220g/L左右的硫酸鎳，40g/L的氯化鎳，35g/L的硼酸，并調節(jié)pH值到4.5?4.8，并過濾攪拌，備用。通過沖擊鎳在斜盤鑄件的表面形成打底層，尤其是斜盤邊緣的高電流密度區(qū)獲得薄鎳層，從而有利于化學鎳的結合力提升。
[0016]鎳磷合金化學鍍液的配制:采用內襯有聚四氟乙烯的PP制鍍槽或優(yōu)選搪瓷渡槽，其中要盡量保證聚四氟乙烯層的表面光滑，避免出現(xiàn)刮痕及毛刺。然后在鍍槽中加入70%的純水并加熱到70°C左右，加入計量的25g/L的硫酸鎳，攪拌溶解后，再加入6g/L的醋酸鈉和32g/L的乳酸溶解均勻。繼續(xù)加入2ml/L的8550表面活性劑和150ml/L的添加劑B，攪拌均勻。接著加入26g/L的次亞磷酸鈉，攪拌溶解后用氨水或硫酸調節(jié)pH值為4.6?4.9之間，并升溫至85?95°C，最后加入2g/L的添加劑A，攪拌分散均勻。
[0017]鎳磷復合合金層的制備:將上述斜盤部件經過除油-除銹-酸活化后，送入沖擊鎳中進行閃鍍，在沖擊鎳中以鎳板作為陽極，將斜盤鑄件作為陰極浸入鍍液中，在溫度為40?500C，電流密度為20?40A/dm2的條件下，閃鍍5?1s，然后進過水洗后，再浸入到化學鍍液中，在85?95°C下進行鎳磷合金的化學沉積，該過程中設置出氣向下的氣管進行間隙打氣確保添加劑B的均勻分散，同時鎳磷合金在斜盤鑄件表面發(fā)生自還原沉積，沉積時間控制在2h，可獲得厚度為20?25μπι的鎳磷合金鍍層，最后在400 °C下進行熱處理。
[0018]獲得鎳磷合金鍍層外觀為發(fā)暗的灰白色，鍍層表面飽滿填平度高，鍍后鎳磷合金直接經過檢測硬度可達520?650HV，經過熱處理后硬度可達1130HV，具有非常高的硬度。通過將工件浸入67%的濃HN03中，經過1min酸腐蝕，未見表面明顯變色。
[0019]采用0.5mm厚的鐵皮相同條件下沉積鎳磷合金，并進行90°反復彎折3次，鎳磷合金層與鐵基體未發(fā)現(xiàn)剝離、起皮現(xiàn)象，具有極佳的結合力。
[0020]另外對合金層的耐磨性進行耐磨測試:以白剛玉試塊作為對磨偶件，并在MPX02000型盤銷式摩擦磨損試驗機進行磨損試驗。試驗條件:室溫，干摩擦磨損，相對濕度R1160%，荷載為50N，試樣滑動速度為3.99m/s，并測試總轉數(shù)為1000轉。本發(fā)明的磨損失重為23mg，相對現(xiàn)有技術已有明顯改進。更重要的是，本發(fā)明鎳磷合金表面是摻雜有石墨自潤滑材料在于承托半球的接觸時在機油的潤滑強化下，大大提高了斜盤的機械耐磨性。
[0021]本發(fā)明主要剔除原有機添加劑B，雖然降低了鎳磷合金的光亮度和致密度，但好處在于直接大大提升了鍍層的結合力避免斜盤邊緣的鍍層剝離。而與之匹配的，本發(fā)明引入二氧化硅和石墨的摻雜，在基本不降低鍍層硬度的前提下由于鎳磷合金對二氧化硅和石墨的包裹時會形成凹陷，更利于存儲潤滑油，同時石墨本身具有自潤滑效果，因此大大提升了其在潤滑摩擦下的壽命。由于添加了不參與自還原反應的二氧化硅和石墨，容易導致其作為沉積晶種影響化學鎳鍍液的穩(wěn)定性，發(fā)明人降低了醋酸鈉(作為鍍液的反應加速劑)的量，同時提高絡合劑乳酸和次亞磷酸鈉的含量，從而可以保證一定反應速度的前提下盡可能提高鍍液穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明表面活性劑除了用于分散納米二氧化硅和石墨粉防止團聚的作用外，還有避免其成為化學鎳的沉積晶種作用。
[0022]總所周知，化學鎳鍍液的機理是自發(fā)還原反應，通常的化學鎳鍍也穩(wěn)定性差，連續(xù)生產的情形下，壽命只有2?4h。隨著生產的進行化學鎳鍍液穩(wěn)定性變差，溶液中磷含量及反應副產物發(fā)生累積會造成合金層外觀變暗，結合力及耐蝕性等性能變差。本發(fā)明中添加劑A的作用是提高鍍液的化學穩(wěn)定性，其中K103為主穩(wěn)定劑控制還原反應速度，硫酸鈰和鉬酸銨為輔主要改善合金層的沉積致密度。通過添加劑A可以確保化學鎳鍍液穩(wěn)定生產4h以上，從而可以至少保證一個班次的穩(wěn)定生產(從而避免單個班次需重新配制鍍液)，而普通化學鎳在進行生產3個小時后，穩(wěn)定性難以得到保證。
[0023]化學鎳鍍液的報廢:當化學鎳施鍍5個周期后，需重新配制鍍液，從而可以確保合金層的質量。其中所述化學鎳施鍍周期是指當鎳離子補充量為初始濃度時即為I個周期。
[0024]作為優(yōu)選方案，所述鍍槽內壁內襯有聚四氟乙烯層;且浸入到鍍液中的加熱設備表面也包裹聚四氟乙烯層。
【主權項】
1.一種汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，其特征在于包括以下步驟: (1)經過前處理的斜盤鑄件工件在沖擊鎳鍍液中閃鍍5?30s，所述沖擊鎳鍍液的組成和操作條件如下:硫酸鎳180?280g/L，氯化鎳20?50g/L，硼酸25?35g/L，pH4?5，電流密度為 10 ?40A/dm2; (2)添加劑的配制:將稱量好的K103、硫酸鈰和鉬酸銨按照4:1:1的重量比混合得到添加劑A;在去離子水中加入I?4m/L的表面活性劑，再加入按照質量比為1:4加入二氧化硅粉末和石墨粉并高速分散得到總重濃度為100g/L懸濁漿液的添加劑B; (3)鎳磷合金化學鍍液的配制:在渡槽中加入去離子水并加熱到60?80°C，加入硫酸鎳20?30 g/L，攪拌溶解后，再加入醋酸鈉5?12g/L和有機酸絡合劑25?50g/L，攪拌溶解均勻;接著加入次亞磷酸鈉20?30g/L和表面活性劑I?10ml/L并攪拌均勻，繼續(xù)加入添加劑B20?200ml/L，攪拌均勻；接著加入25?50g/L的次亞磷酸鈉，攪拌溶解后用氨水或硫酸調節(jié)pH值為4.6?4.9之間，并升溫至85?95°C，最后加入0.2?5g/L的添加劑A并補足去離子水； (4)在間歇打氣攪拌下，將斜盤鑄件工件浸入鎳磷合金化學鍍液中，在85?95°C溫度下進行化學沉積，沉積時間為0.5?4h; (5)沉積了鎳磷合金的斜盤鑄件工件在400°C下再經過熱處理，完成。2.根據權利要求1所述汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，其特征在于:所述有機酸絡合劑為乳酸、蘋果酸或甘氨酸。3.根據權利要求1所述汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，其特征在于:所述納米二氧化娃的粒徑為10?40nmo4.根據權利要求1所述汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，其特征在于:所述表面活性劑為低泡非離子表面活性劑。5.根據權利要求1所述汽車空調壓縮機斜盤表面鎳磷合金沉積工藝方法，其特征在于:所述斜盤鑄件工件的前處理依次包括除油-除銹-酸活化。
【文檔編號】C25D3/12GK106086831SQ201610578030
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月21日 公開號201610578030.X, CN 106086831 A, CN 106086831A, CN 201610578030, CN-A-106086831, CN106086831 A, CN106086831A, CN201610578030, CN201610578030.X
【發(fā)明人】曹靖
【申請人】江蘇盈科汽車空調有限公司