[发明专利]液压支柱活塞杆的等离子束镀铬工艺

说明书

技术领域

本发明属于液压支柱活塞杆的表面处理技术，具体涉及一种液压支柱活塞杆的等离子束镀铬工艺。等离子束镀铬(简称等离子镀铬)是用等离子束将通过铬合金粉末在工件表面的冶金化学反应形成一层含铬合金层。等离子束镀铬工艺属于等离子束表面冶金范畴。

背景技术

液压支柱广泛用于煤矿的巷道支撑和工作面的支护。随着我国煤矿工业的技术进步和装备水平的不断提高，液压支柱每年的使用量都在上升，已从90年代全国保有量不足100万只到目前每年需求超过100万只。由于煤矿井下存在潮湿、含S等腐蚀性气体，以及在工作中液压支柱经常升缩，要求液压支柱活塞杆表面具有较好的耐蚀耐磨性能。目前液压支柱活塞杆表面用电镀铬来满足耐蚀耐磨性能要求。

电镀层表面有空隙以及镀层与基体是机械结合，在井下潮湿、酸性气体环境中，会出现锈斑，随着时间的延续，锈斑沿着镀层与基体的界面扩大，造成镀层起泡，剥落，所以电镀铬的液压支柱其使用寿命都不高，一般为1-3年。另外煤粒冲击和磕碰也会造成镀铬层表面损伤，使该处更容易被腐蚀和剥落。这些表面损伤使液压支柱早期失效，使用寿命远低于设计寿命，每年需更换或维修的液压支柱已达近100万支。

目前液压支柱再制造的方法有多种，如电刷镀、化学镀镍磷、涂耐磨胶、镶不锈钢套和激光熔覆合金等。电镀铁后电镀铬由于成本低(未环保处理条件下)，目前应用最多，其次是镶不锈钢套和激光熔覆合金。镀铁后镀铬层由于工艺等原因使用寿命比新品寿命更短，只有6个月至1年，且存在镀液严重污染环境问题；镶不锈钢套是一种环保工艺，由于不锈钢套只有1-2mm后，使用过程中当矿顶压力较大时，会出现皱皮，甚至爆皮现象，有造成恶性事故的风险，现在使用逐渐减少；激光熔覆合金由于与基体是冶金结合，质量好，使用寿命长，而且工艺环保，但设备投资大、设备远行成本高，难以大面积推广。

发明内容

本发明提供了一种液压支柱活塞杆的等离子束镀铬工艺，目的是在降低生产成本的同时，解决现有技术中出现的鼓泡、剥落问题和镶不锈钢套出现爆皮的问题。

本发明提供的一种液压支柱活塞杆的镀铬工艺，该工艺首先在清洁后的液压支柱的活塞杆表面喷涂一层铬合金粉末，干燥后对液压支柱的活塞杆表面进行等离子束镀铬，即等离子合金化，使活塞杆工作面获得一层0.8-1.2mm厚度的具有冶金结合、表面硬度大于45HRc的Cr含量大于17％、Ni含量大于9％的合金层。

作为上述技术方案的改进，该工艺的具体实现步骤如下：

第1步按每1公斤铬合金粉末加入250-400ml水玻璃，搅拌得到铬合金粉末浆料；

第2步将铬合金粉末浆料喷涂到已清洁的活塞杆工作面表面，涂层厚度为0.4mm-0.8mm；

第3步对涂层进行干燥；

第4步利用等离子束对液压支柱活塞杆表面进行等离子束镀铬；

第5步机加工得到所需尺寸和精度的液压活塞杆。

本发明工艺使用的铬合金粉末的质量成分为：C：≤0.1％，Ni：25-35％，S：4.5-8％，B：0.5-1％，Fe：10-15％，余量为Cr；所述铬合金粉末的粒度优选为75-150μm。

作为上述技术方案的进一步改进，所述干燥采用三段干燥，先自然干燥，然后60-80℃低温干燥，最后140-180℃高温干燥。

作为上述技术方案的更进一步改进，所述等离子镀束铬使用的工艺参数为：等离子束电流为120-150A，离子气流量为1.2-1.8ml/min，保护气流量为6-8ml/min，活塞杆表面旋转线速度为300-600mm/min，等离子枪扫描带宽度2-3mm。

本发明利用同为高能束的等离子束熔铬合金粉末在活塞杆工作面制造高Cr高Ni合金成分，使之满足工况要求。所得到的液压支柱活塞杆不会出现鼓泡、剥落、爆皮等早期失效现象和镶不锈钢套能满足工况耐蚀耐磨要求。