g清洗机具材料的防锈研究（中文）.docVIP

高压水射流清洗机具材料的防锈研究 北京燕山石油化工（集团）有限公司 高压水射流清洗技术中心 北京燕山高压水射流清洗技术开发公司 （北京 102503） 焦 阳 张乐尧 北京市多科新技术开发公司 （北京 100044） 李繁华 【摘要】 高压水射流清洗设备和器材的主要零件，由于经常接触水和空气而产生锈蚀，这是一个比较普遍、简单而又是“老大难”的课题。主要零件的锈蚀不仅降低其使用寿命，增加维修费用而提高操作成本，而且影响设备和器材的使用效率。结合工作实际，通过对常用防锈材料和工艺的分析，并与化学镀镍磷进行比较、试验以及工业化应用，指出了采用化学镀镍磷技术对主要零件进行处理，改善其化学和物理性能，这是目前解决高压水射流清洗机具防锈蚀的好方法。 【关键词】 高压水射流 清洗机具 材料 防锈 高压水射流窜清洗机具中绝大多数的零件为金属材料，在清洗作业中,由于经常接触水和空气，有时还要接触腐蚀性的介质,因而产生锈蚀。这一问题长期困扰着清洗行业。为解决这一问题，通常采用的方法有，选择防锈材料，如不锈钢、铜等。或采用表面处理技术，如镀铬、镀锌等。在实践中我们发现这些方法都有一些不足，使用效果不十分理想。 一、对常用材料的分析 1.不锈钢 不锈钢有很好的防锈性能。也能基本保证机械强度的要求，但是，在使用中存在如下不足： ⑴、材料来源困难。尤其是一些有特殊要求的零件，如泵头体的大型锻件、弹簧钢丝、异形型材等。 ⑵、材料易粘合。当螺纹配合的两个零件若均为不锈钢材料时，在组装和使用维修过程中，极易粘合，造成零件报废。 ⑶、材料加工难。不锈钢材料在加工中，无论是车、铣、套丝还是热处理，都比一般碳钢材料难加工，因而增加制造成本。 ⑷、材料成本费用处高。一般情况下不锈钢比碳钢的材料费用要高出四至五倍，如果是特殊型材还要贵一些。 2.铜 铜具有一定的防锈性能，且较容易加工，来源和价格也不是大问题。但是最主要的是强度难以满足高压零件的要求，尤其是需要有一定硬度的零件。 3.其他材料 钛材可以解决防锈问题，可是来源和价格问题较为突出。 聚四氟乙烯等工程塑料强度太低，难以满足高压零件的要求。 二、对材料表面处理的分析 1.镀铬 镀铬可以防锈，但是镀铬的零件增加了一层不规则的镀层厚度，必须再加工才能进行配合。而一些部位，如螺纹、销孔是无法再加工的，所以镀铬的方法解决不了这些部位的防锈问题。 2.镀锌 镀锌是一种基本不增加厚度的防锈工艺。但是防锈能力较弱， 在摩擦、长时间接触水、空气和腐蚀性介质时，镀锌层很快就失去了防锈的作用。 通过上述对常用的材料和表面处理进行的简单分析，表明这些都不能很好的满足高压水清洗行业机具和器材防锈的要求。同时也使我们意识到如果有一种不增加厚度，又能获得较高硬度及耐磨性和较强防锈能力的表面处理工艺，对清洗行业将是一大幸事。 三、选择新工艺 经过几年的努力，我们找到了能够满足这一要求的新途径— 化学镀镍磷合金。美国科学家A-BRENNER 和 G-RIDDEL研究成功的化学镀镍磷方法，对零部件进行处理是以溶液形式进行化学反应，镀层为非晶态镍磷合金，而且工艺为化学渗透式，基本不增加厚度。同时有很高的硬度和抗磨性。几年来我们在分步试验的基础上，对多种零件进行了工业化应用，收到了较好的效果。实践证明，此工艺有如下特性： 1.镀层均匀性好。镀层是利用镀液在工件机体表面上进行催化氧化还原反应，没有电镀中的边角效应，不受工件几何形状的限制，螺纹、窄槽、小孔、缝隙都能处理得很好，没有毛刺、没有漏镀。 2.镀层硬度高。抗磨性能优良。镀层的硬度为HRC50～55， 经过400℃ 热处理后，硬度可达到HRC63～69。镀层在温度300℃以上时，开始发生晶形变化，改变了镀层的非晶态，生成的微晶结构使镀层硬度提高， 耐磨性增强。 3.镀层结合力好。镀层基本是镀液渗入原件机体，而且镀层与钢的热膨胀系数相似。所以，镀层具有优良的附着力，其附着力为 300-400MPa。高于电镀硬铬，不易出现起皮现象。 4.镀层具有优良的耐腐蚀性能。由于镀层属于非晶态，不存在晶界，位错等晶体缺陷，是单一均匀组织，不宜形成电偶腐蚀，故其具有较高的耐腐蚀性。镀层孔隙率低，为基体防腐提供了理想的阻挡层，在许多介质中其耐蚀性优于不锈钢，见表一 ： 表一 镀层与1Gr18Ni9Ti耐蚀情况对比 序号 介质 浓 度温 度蚀 速 mm/