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1、納米石墨化學(xué)沉積技術(shù)在汽車零部件表面上的應(yīng)用,上海路豐助劑有限公司 發(fā)明人:王峰 發(fā)明專利申請授理號:200610117075.3,目 錄,摘要 關(guān)鍵詞 引言 納米石墨與金屬合金在汽車零部件上的沉積技術(shù) 沉積工藝流程 工藝流程說明 納米石墨與多元合金鍍層厚度、硬度與附著力測試 納米石墨與金屬合金復(fù)合沉積晶胞組織結(jié)構(gòu) 摩擦、磨損對比實驗 噪音對比實驗 防腐性能測試 汽車零部件表面化學(xué)沉積處理圖片 結(jié)束語,摘 要,納米石墨與金屬合金在汽車零部件表面進(jìn)行化學(xué)沉積,實現(xiàn)對零部件表面的改性,達(dá)到減磨自潤滑,降低噪音、延長壽命,提高承受沖擊載荷性能和防腐蝕的目的。,返回,關(guān)鍵詞,納米石墨 汽車零部件 化學(xué)
2、沉積 減磨自潤滑 降低噪音 延長壽命 提高承受沖擊載荷性能 防腐蝕,返回,引 言,磨損、腐蝕是金屬材料損耗的重要原因,全世界每年有近四分之一的材料損耗與磨損、腐蝕中。因此,如何提高金屬材料的耐磨、減磨及抗腐蝕性,一直以來是材料科學(xué)界所關(guān)注的一個重要研究課題。 汽車零部件絕大部分采用鋼鐵材料,其特點是加工性好、可塑性好,成本相對較低,但是,耐磨損性、耐腐蝕性總是不盡人意,并且在相互傳動中產(chǎn)生較大的噪音。雖然現(xiàn)有工藝可以解決部分缺陷,如熱處理、化學(xué)熱處理、鍍覆表面處理等,仍無法滿足高耐磨、耐腐、低噪聲的要求,從而制約了產(chǎn)品性能的提高和使用壽命的延長,也造成了資源的浪費。,返回,納米石墨與金屬合金在
3、汽車零部件上的沉積技術(shù),將直徑30 50納米的石墨粉末乳化分散固含量為30%的納米石墨乳液,加入化學(xué)合金鍍液中,溫度在7585,pH值為4.6 4.8每小時可以在金屬零部件表面沉積10微米厚度的納米石墨與金屬合金的復(fù)合沉積層。,返回,沉積工藝流程,脫脂 水洗 活化 水洗 敏化 水洗 退膜 水洗 活化 水洗 去離子水洗 去離子水洗 化學(xué)沉積 去離子水洗 去離子水洗 熱去離子水洗,返回,工藝流程說明,脫脂:脫脂劑為本公司生產(chǎn)的WX-1048高效快速脫脂粉;配比 120;溫度60 70 ;時間 10 15分鐘。 水洗:流動自來水漂洗。 活化: WX-938鋼鐵快速去油去銹活化劑;配比 11加水稀釋;
4、常溫使用;時間 5 8分鐘。 敏化: WX-1038F敏化劑;配比 12加水;溫度30 35 ;時間 5 8分鐘。 退膜: WX-1038E退膜劑;配比 12加水;溫度86 95 ;時間 5 8分鐘。 沉積鍍液:a:化學(xué)鍍多元合金鍍液;配比 AB水=117,C為補加液;水為去離子水。b:納米石墨乳液; WX-818-4,每升工作鍍液加11克,用氨水或檸檬酸調(diào)PH值到4.6 4.8,溫度75 85 ,每小時沉積厚度10微米。 工作鍍液的控制:鍍液的最佳工作狀態(tài)在N1=8.2 9.6,N2=38 45,當(dāng)N18.2時補加A液,補加量為VA=1.782%(9.6-N1)V;當(dāng)N238時補加C液,補加
5、量為VC=0.208%(45-N2)V;V為工作液的總?cè)莘e,N1、N2為實際測定值。,返回,8. N1、N2為實際測定:,將工作液攪拌均勻后,取5毫升置入300毫升錐形瓶中,滴入2mlHCL,再滴入30%的雙氧水2ml搖勻,并煮至近干,加入100ml蒸餾水,再加入2ml三乙醇銨,再加入12ml氨水,再倒入少許紫尿酸銨,用0.05N EDTA二鈉滴定至紫色為終點,此時所消耗0.05N EDTA二鈉的毫升數(shù)即為N1的點數(shù)。 再取10毫升工作液于100毫升置入100毫升容量瓶中,加純水稀釋至刻度搖勻,再吸取此液10毫升置于300毫升錐形瓶中,加入0.02mol/L硫酸高鐵銨溶液40毫升、純水50毫升
6、、1mol/L鹽酸10毫升,煮沸10分鐘后再補加1mol/L鹽酸10毫升,流水冷卻,加亞鐵靈2滴,用硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至無色為終點。此時所消耗硫酸鈰的毫升數(shù)即為N2的點數(shù)。 9. 納米石墨鍍液的控制: 用手持式折射儀測試,N=6 6.5, 當(dāng)N6時,補加納米石墨乳液,當(dāng)N6時,補加水份。,返回,納米石墨與多元合金鍍層厚度、硬度與附著力測試,將鍍好的零件或試樣,切割鑲嵌后拋光,在用硝酸乙醇腐蝕后,放在600倍金相測厚儀下測量,所得厚度如下表: 將厚度為20微米左右的試樣,用100克的載荷直接打在鍍層上,所得HV硬度值為: 再用1000克載荷直接打在鍍層與金屬基體界相上,觀察鍍層與基體不剝離為合格
7、,相當(dāng)于界相每平方厘米能承受13噸的載荷。,返回,鍍層厚度附著力測試金相照片,零部件表面不平整的鍍層,打HV硬度的壓痕,用1000克載荷直接打在鍍層上的結(jié)合相,返回,納米石墨與金屬合金復(fù)合沉積晶胞組織結(jié)構(gòu),在復(fù)合沉積的過程中,納米石墨與金屬合金共同形成晶胞,由晶胞構(gòu)成鍍層,晶胞內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)在原子力顯微鏡下觀察,納米石墨與多元合金復(fù)合體如下圖。,返回,摩擦、磨損對比實驗,實驗試樣: 標(biāo)準(zhǔn)摩擦、磨損環(huán)塊試樣,材料為45號鋼,硬度(HRC)45度。 試樣分組: A組為標(biāo)準(zhǔn)試樣,B組為標(biāo)準(zhǔn)試樣表面再沉積一層10微米厚度的納米石墨與合金的復(fù)合層。 試驗設(shè)備: 濟(jì)南益華摩擦學(xué)測試技術(shù)有限公司生產(chǎn)的MMS-
8、2A數(shù)字式摩擦磨損實驗機。 摩擦方式: 干摩擦(將試驗的所有試樣,泡在無水乙醇中30分鐘后,取出晾干。)滾動和滑動復(fù)合摩擦。 1軸轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘,2軸轉(zhuǎn)速為160轉(zhuǎn)/分鐘,均為主動軸。,返回,2軸,1軸,返回,試驗力,摩擦系數(shù)與時間曲線,A組曲線圖,B組曲線圖,返回,摩擦力矩、摩擦系數(shù)與時間曲線,A組曲線圖,返回,B組曲線圖,曲線分析,在A組和B組試驗曲線中取二點NA、NB,在WA、WB,該點的數(shù)據(jù)如下表所示,返回,在N、W點B組與A組的摩擦力矩、摩擦系數(shù)、摩擦功數(shù)據(jù)降低率,從上述表中看出B組比A組摩擦功的損耗降低25 34%,返回,B組與A組承受載菏能力與延長磨損時間增長率,我們拋開試
9、驗力的影響,B組比A組延長零部件的磨損壽命42.46%,若按試驗力的影響計算,延長磨損壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于42.46%。承受載菏能力B組比A組增加68.67%。,返回,噪音對比實驗,此項實驗委托江蘇溧陽齒輪廠測試,試驗樣品為盆角齒,沉積后的樣品與沒有沉積的樣品其噪音降低5 7個分貝。,返回,防腐性能測試,實驗方法:中性鹽霧試驗 實驗標(biāo)準(zhǔn):ASTM B-117 試樣樣品:桑塔納變速箱器二檔齒 實驗布驟:將沉積10微米納米石墨復(fù)合合金的二檔齒 與普通二檔齒,同時放入無水乙醇中30分鐘,取出涼干后,再同時浸入美孚潤滑油中10分鐘,取出放置24小時后,進(jìn)入鹽霧試驗箱,以出現(xiàn)銹斑時間(7級)為標(biāo)準(zhǔn)。 測試結(jié)果:
10、經(jīng)過納米石墨復(fù)合合金處理的二檔齒,鹽霧試驗達(dá)到122小時,普通未經(jīng)處理的二檔齒,鹽霧試驗只有13小時。由此可見,經(jīng)過納米石墨復(fù)合合金處理的二檔齒其防腐性能提高達(dá)838.46%。,返回,汽車零部件表面化學(xué)沉積處理圖片,返回,結(jié)束語,運用納米石墨與金屬合金的化學(xué)沉積對汽車零部件進(jìn)行表面改性,完全可以降低零部件表面的摩擦系數(shù),實現(xiàn)減磨自潤滑和降低噪音的目的,極大地提高了零部件的使用壽命,提高了零部件的承受載荷性能和防腐蝕性能,本工藝已經(jīng)在榮威汽車變速器上和意大利菲亞特汽車軸承上得到應(yīng)用。但還有更多的工作和試驗要做,比如,變速器所有的零部件都進(jìn)行沉積處理后,是否可以減少輸出功率的損失,從而達(dá)到降低油耗,提高功率的目的。 總之,提高國產(chǎn)汽車零部件的品質(zhì),是一項長期的工作,還需要我們大家的共同努力。,返回,