摘要：液压千斤顶由于其工作环境多为潮湿、地质环境条件差，因此其表面经常出现锈蚀、磨损、拉伤、镀层起泡、镀层脱落等失效形式，而在修复过程中，如果采用整体更换会使成本过高，因此多采用表面强化技术对其进行局部修复以达到继续使用的目的。而多元复合离子渗盐浴表面处理技术和激光表面熔覆具有诸多优势，在修复方面具有极大的前景。由于作者能力有限文中不免有不妥之处,请各位指导和批评。
关键词:渗盐浴表面处理激光熔覆耐磨性耐腐蚀性
1、千斤顶表面损坏形式及维修方式分析
1.1千斤顶表面主要损坏形式
目前，神东维修中心维修的立柱千斤顶表面主要损坏形式有：外表面碰伤、拉伤、镀铬层起皮、脱落和底层锈蚀导致的镀铬层起泡、脱落。而现在的维修方式采用传统的电镀修复。
1.2立柱活柱、中缸外表面、千斤顶活塞杆维修现状
现有维修方式主要是退镀后修补碰伤、拉伤处，或镀铁后加工至原尺寸，然后镀铬，这种维修方式受到电镀条件的限制，维修周期较长；同时电镀对环境影响极大，特别是电镀后产生的含酸碱及重金属成分的废液污染水源。因而镀铬工艺受到很大的限制，此外经镀铬维修后的工件使用的周期较短，需要频繁的维修。
现有维修方式增加了每次大修的维修量，也增加了维修的成本。
1.3密封失效原因分析
活塞密封与缸筒内表面运动摩擦副、导向套密封与活塞杆表面运动摩擦副是立柱千斤顶类产品的最关键部位。正常情况下，只要使用正规品牌的密封，且零件的尺寸公差在标准范围内，产品的使用寿命是比较长的。由于现用缸筒内表面硬度低（HB240-280），没有做防腐处理，极易造成锈蚀和拉伤，从而导致活塞密封损坏，产品失效。同样，由于活塞杆镀铬层损伤，也会造成导向套密封损坏，使产品失效。
2、神东公司立柱、千斤顶现有维修模式和新项目概述
2.1立柱、千斤顶现有维修模式
现在神东公司支架立柱、千斤顶的装拆检测等均在维修中心进行，损坏严重需要进行修理的进行外委。缸筒的修复一般采用珩磨（除锈、抛光），这样处理后，缸筒不具有防腐能力，使用周期短，同样方法维修只能进行2~3次，缸筒因尺寸超差而报废。外表面镀铬的中缸、活柱、千斤顶的活塞杆损坏后均需外委修复。
目前神东公司外委存在的主要问题是：
1）外委周期长；
2）外委厂家单一，维修能力受到制约，多家维修又不能够保证维修质量。
2.2新项目概述与介绍
多年来，针对上述问题，我单位与晋中圣邦合作研发了油缸维修新工艺多元复合离子渗盐浴表面处理技术和激光表面熔覆修复工艺，来解决目前维修中所遇到的难题。
这两项新工艺可以较好的解决现有维修工艺存在的缺点，使维修后的立柱千斤顶零部件使用寿命延长3倍以上，密封件使用寿命大大延长，从而延长了维修周期。多元复合离子渗盐浴表面处理技术和激光表面熔覆修复技术是我公司与晋中圣邦合作开发的专用于维修立柱、千斤顶的一项新技术。该技术是在原武汉材料保护所LTC的基础上，研究开发的硫、氮、碳、稀土等多元复合、低温离子共渗盐浴表面处理技术。4.立柱千3、斤顶多元复合离子渗盐浴表面处理项目介绍
多元复合离子渗盐浴表面处理是一种新的金属表面强化改性技术。将工件在两种不同性质的溶盐液中先后进行处理，使硫、氮、碳、稀土等多种元素同事渗入金属表面，实现了渗氮工序和氧化工序的复合,氮化物和氧化物的复合，耐磨性和抗腐性复合，热处理技术和防腐蚀技术的复合的多种化合物组成的复合渗层，使金属表面得到强化改性，耐磨性、抗腐蚀性和耐疲劳性同时得到提高。主要工艺过程包括装卡、清洗、预热、氮化、氧化、清洗、干燥、浸油、等8道工序。
3.1多元复合离子渗盐浴表面处理基本原理
多元复合离子渗盐浴淡化处理工作原理：将工件在两种不同性质的熔融盐液中先后进行处理，使多种元素同时渗入金属表面，形成由几种化合物组成的复合渗层，使金属表面得到强化改性，耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高。
3.2多元复合离子渗盐浴表面处理技术特点
QPQ盐浴复合处理是一种先进的金属熔盐表面强化改性技术。将工件在两种不同性质的熔融盐液中先后进行处理，使多种元素同时渗入金属表面，形成由几种化合物组成的复合渗层，使金属表面得到强化改性，耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高,具体有如下特点：
极好的抗蚀性（盐雾试验可达200h）
1.极高的耐磨性、良好的抗疲劳性（工件表面硬度HV550~900）
2.极小的变形
3.无公害、无污染
4.适应材料范围广（适用于95%以上的黑色金属）
该技术对于立柱缸筒、中缸缸筒、千斤顶缸筒内表面防腐、硬化、耐磨具有极大的应用前景。
与原调质硬度HB240~280相比，处理后的表面硬度达到HV550~900，与镀铬层硬度相当，耐磨性非常好。
原缸筒内表面未经过防腐处理，盐雾试验时间为1h左右；经离子渗处理后，表面耐腐蚀性能超过镀铬处理，盐雾试验时间达到150h至200h，完全没有镀层脱落的风险。
3.3多元复合离子渗盐浴表面处理
盐浴氮化前的工艺要求在盐浴氮化之前，复杂零件需进行在不低于580℃温度下正火并随后缓慢冷却的调质处理或采用高淬高回的前热处理工艺，补偿解决氮化后的轻微变形，精密零件处理前要在直径方向留有8±2μm的加工余。
3.4千斤顶多元复合离子渗盐浴表面处理
金相组成：疏松层+致密化合物层+主扩散层+次扩散层
3.5理化试验室
为配套新技术项目的进行，公司专门派人去参观学习，并在专业厂家的理化试验室进行检验检测相关参数。
化合物层组织连续致密，硬度高、耐磨、耐蚀性能优良。白亮层右边为主扩散层和次扩散层，可以通过检测硬度梯度判定出扩散层厚度在0.2~0.3mm。
3.6渗层显微硬度分析
渗层硬度梯度的分布为次表面最硬，外表面由于疏松及FeS的存在而硬度略低。但外表疏松层将在随后的加工工艺中均被大部分去除，并形成较薄层的氧化层（Fe3O4），此氧化层有良好的耐腐蚀性能。扩散层的硬度随着深度的增加逐渐下降，直至材料芯部的原始调质硬度。
4、立柱千斤顶激光表面熔覆项目介绍
激光表面熔覆是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。
激光熔覆现在已广泛用于改善工件表面的耐磨，耐腐等多种性能，例如许多模具以及许多特殊工况的结构件（飞机发动机叶片，齿轮等），且与整体改变材料结构和性能相比，熔覆能在性能较差的基体表面得到一层自己预想性能的涂层，因此已经得到国内外的广泛关注，英国公司将激光熔覆技术应用于RB211型燃气轮机叶片连锁肩的修复，替代原来的氩弧堆焊工艺大大提高了劳动生产率，减少了基体的热变形。
与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。激光熔覆后基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性能大大提高，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重金属。
采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围（6～7）作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1～2ml/80cm2.h之间，完全没有镀层脱落的风险。
4.1激光表面熔覆基本原理
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。
激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类，即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆，目前我单位使用同步式激光熔覆原理。
预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束辐照扫描熔化，熔覆材料CoCrSiB合金以粉、丝、板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。
同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用线材或板材进行同步送料。
激光熔覆的工艺参数主要有激光功率、光斑直径、熔覆速度、离焦量、送粉速度、扫描速度、预热温度等。这些参数对熔覆层的稀释率、裂纹、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性等有很大影响。各参数之间也相互影响，是一个非常复杂的过程，须采用合理的控制方法将这些参数控制在激光熔覆工艺允许的范围内。
4.2激光表面熔覆技术特点
1.激光熔覆在基体表面微熔，熔层厚度仅0.05~0.1mm，对基体热影响区很小，仅0.1~0.2mm左右。具有稀释度小，涂层与基体结合好。
2.能量注入可控。
3.冷却速度快，热影响小，基体温度一般小于80℃。
4.熔覆成分、厚度、稀释率均可控。
5.熔覆层组织致密，晶粒细小，无杂质、裂纹等缺陷，性能好。
6.节省高性能材料。
7.易于实现自动化控制，加工一致性好。
4.3激光表面熔覆工艺流程
图16工艺流程
4.4激光表面熔覆设备组成
主要由以下几部分组成：
1.半导体激光系统（SISTA系列用于熔覆）
2.运动机构（数控机床或机械手）
3.控制系统（硬件、软件）
4.准直与聚焦系统（光学系统）
5.辅助系统（工艺介质输送等辅助设备）
4.5熔覆层金相试件与金相分析
经过粗车、激光熔覆、精车、抛光工艺后，左边白色区域为熔覆层，中间线为结合面，右边黑色区为基体，熔覆层与基体层面清晰整齐，熔深浅，微熔形态，粉末冶金熔层密度好。显微硬度为：基体HV347，熔覆层HV427（HRC44）。
从金相图片上可以清楚看到，经过熔覆和离子渗工艺后，中间褐色为熔覆层经离子渗，右边白色区为熔覆层，熔覆层再经过多元复合离子渗后，表面显微硬度达到HV90（HRC66）。基体防撞伤、耐磨性能、耐腐蚀性得到提高。
参考文献
[1]刘湘丰主编.低温盐浴中的氮碳矾共渗[J].金属热处理，1998，（10）.
[2]李惠友主编.PQP盐浴复合处理技术[M].北京；机械工业出版社，1995.
论文作者:党宏伟
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/9
标签：表面论文; 激光论文; 基体论文; 千斤顶论文; 覆层论文; 硬度论文; 离子论文; 《科技新时代》2018年6期论文;