表面镀覆技术在工程特种车维修中的应用

单建福

（大庆油田钻探工程公司钻技一公司)

表面镀覆技术在工程特种车维修中的应用

单建福*

（大庆油田钻探工程公司钻技一公司)

主要介绍表面镀覆技术覆盖层的功能特性及其在特种车维修中的应用。借助于镀覆层的耐磨、耐蚀、减摩等特性，可以提高车辆零部件的使用寿命，提高设备的完好率和出勤率。

镀覆技术故障修理工艺特种车轴镀层

表面镀覆技术，即在固体材料表面加覆盖层，可提高材料抵御环境作用的能力，如抗磨损、耐腐蚀，或赋予零部件表面一种或几种功能特性（如减摩、吸热、导电、导磁、抗阻尼）。表面镀覆技术在工程车修理中具有现场不解体施镀，镀层与基体结合强度高，镀后不变形，不需机械加工等优势，是工程机械修理首选的修复工艺，也是目前大力推广的新技术工艺和优化修理方案。表面镀覆技术在哈里伯顿工程车C500底盘、HT400泵和奔驰4143工程车的奔驰932底盘、PSM138大泵上广泛使用。

1 表面镀覆技术在工程特种车中应用范围

引进的工程特种车技术先进，机、电、液一体化，但零部件价格昂贵，并且供货周期长。为了克服零部件短缺和降低成本，我们主要对哈里伯顿水泥车和奔驰4143水泥车的中桥、后桥、转向半轴、转向立轴、传动轴、输入（出）轴叉、方向传动花键轴以及泥浆泵的主轴和柱塞等轴类零部件的磨损、烧蚀、划痕等部位进行了表面镀覆工艺修复，提高了车辆和设备的完好率。

2 工程特种车常见故障

工程特种车轴类零部件的常见故障有三类：（1）转向系游隙过大，方向沉重；（2）底盘传动系有异响；（3）各旋转轴油封漏油。

转向系游隙过大，方向沉重的原因：（a）转向花键轴磨损严重，从而产生较大的游隙；（b）转向立轴与滑动轴承产生烧蚀；（c）转向桥轴头产生烧蚀；（d）转向半轴与滑动轴承产生烧蚀。

底盘传动系有异响的原因：（a)传动轴花键磨损严重；（b）传动轴万向节松旷；（c）桥间差速器、分动箱等齿轮轴磨损严重。

各工作轴油封漏油的原因：（a）底盘各工作桥、轴类零部件工作面磨损严重；（b）大泵类的主轴和柱塞工作面磨损严重。

3 优化修理工艺，提高零部件的使用寿命

表面镀覆修理工艺的优化可从以下两方面入手：金属轴、桥类磨损刷镀修复；非金属花键配合松旷的化学镀修复。

3.1 金属轴、桥类零部件磨损刷镀修复

金属轴、桥类零部件磨损刷镀修复可以分为：（1）从提高镀层与基体结合强度、增强导热性和耐磨性方面选镀液施镀；（2）从快速恢复尺寸、提高耐磨性和耐腐蚀方面选镀液施镀。

3.1.1 提高镀层与基体结合强度，增强导热性和耐磨性

提高表面镀层与基体结合强度主要针对工程特种车的中桥、后桥和大泵主轴的修理。它们尺寸恢复范围一般在0.04～0.12 mm，属于薄镀层，主要是为了消除桥与轴头轴承、大泵主轴与轴承过大的配合间隙，从而避免烧蚀和径向跳动过大故障。

中桥、后桥和大泵主轴材料为中碳钢，其修复采用特殊镍打底2～5 μm，然后用快速镍在电压10～15 V、相对运动速度4～6 m/min、沉积速度1～6 μm/min的刷镀条件下进行零部件修复。镍的镀层有硬度高、耐磨性好、抗高温的特点。采用上述方法施镀成功地解决了哈里伯顿工程车C500底盘和奔驰4143工程车奔驰932底盘中桥、后桥和大泵主轴烧蚀、径向跳动过大的故障。

3.1.2 快速恢复尺寸，提高零部件耐磨性和耐蚀性

快速恢复零部件的尺寸，主要解决零部件与油封接合面磨损严重而产生漏油、漏水等故障。它要求镀层厚，恢复尺寸在0.20～1.00 mm的范围。这样的零部件在用电净液除油后用1号活化液（H2SO480.6 g/L，(NH4)2SO4110.9 g/L）和2号活化液(HCl 25 g/L,NaCl 140.1 g/L)活化去除氧化层，再用热水清洗，然后用特殊镍打底2～5 μm，用碱铜做中间层刷镀130 μm，再用特殊镍进行刷镀5～10 μm，直到尺寸恢复至与标准尺寸差130 μm时再用快速镍镀表面层。

镀层单层厚度不宜超过130 mm，否则容易产生应力向一个方向增加，引起脱层，所以我们采用复合层镀层。碱铜沉积快，适宜用做中间层，而且铜硬度适中，与碱镍、碱钴、碱钨等结合好。镀碱铜和快速镍时电压8～14 V，相对运动速度6～14 m/min，沉积速度1～12 μm。铜具有良好的耐腐蚀性，镍、钨具有很好的耐磨性。采用上述方法施镀成功地解决了哈里伯顿和奔驰4143工程车的半轴、主减速器、分动箱、各传动轴轴叉和大泵柱塞的漏油、漏水问题。

对于表面磨损超过1 mm的零部件，先对磨损面精车3～5 mm，然后镶过盈轴套，并对轴套表面镀镍、钨或镍-钨合金，以保证其耐磨性和光洁度。在工程车的轴类、柱塞类零部件上镀镍、钨或镍-钨合金，不但硬度高、耐磨性好，还具有良好的抛光性能，镀层光亮，长时间保持光泽性，不用二次加工。

表面镀覆技术的硬度指标采用显微硬度计来计量，镀覆后的零部件硬度达到HV529～458（由于镀层薄不可用布氏硬度和洛氏硬度）。

镀镍耐磨性指标等于或高于45钢淬火加180℃回火后的指标。镀层的表面粗糙度在6.3以下。

3.2 非金属花键松旷的化学镀覆修复工艺

哈里伯顿工程车和奔驰4143工程车是世界上工程技术最前沿的车辆，为了保证其使用完好率、保证行车的安全可靠性，我们用表面镀覆技术对其修理工艺进行了创新。以前为了解决花键游隙过大的问题，总是在键槽内镶嵌铜皮，但这样只能在短时间内解决问题，随着时间的延长铜皮就粉碎了，游隙依然很大。为了彻底解决这一顽症，我们用化学镀的方法来解决不规则轴面和不规则孔面的修复问题。首先，对非金属花键轴和孔进行除油、除污处理；然后，采用化学药剂对轴、孔进行粗化，增大非金属轴、孔表面的凹凸面积，以增强镀层的吸附力和增大沉积面积；粗化后继续对非金属轴进行敏化处理，使其表面吸附一层容易被还原的物质，保证在下一步活化处理时通过还原反应形成一层金属膜；而后将活化的非金属轴、孔放入镀池进行化学镀，这样非金属表面就会有一层导电金属膜生成；最后根据需要的厚度进行刷镀。通过对非金属花键的修复我们成功地解决了方向转动游隙大、传动轴花键松旷产生异响等故障，延长了方向花键轴和主车底盘传动轴、甲板传动轴的使用寿命。

4 结束语

设备的完好率是钻探系统完成优质井，提高井速的保障。镀覆技术成功地解决了零部件供应周期长的矛盾，减少了车辆修理频次。我们从2006年起采用表面镀覆技术维修工程车并对所有的车辆进行了跟踪回访，得到的统计数据是转向半轴四年内只更换过一次，而使用新半轴的四年内却更换了二次或二次以上。大泵柱塞使用镀覆技术后两年更换一次，而换用新的柱塞却必须一年一换。其它镀覆修理的零部件如传动轴、轴叉等至今还没有更换过。表面镀覆技术使零部件平均使用寿命提高了1.5倍以上。

技术作为先进生产力是我们大庆油田保持4 000万t产量的有力保证，也是修理行业不断发展的不竭动力。

[1] 徐滨士，朱绍华.表面工程理论与技术[M].北京：国防工业出版社，1999.

[2] 梁志杰.现代表面镀覆技术问答[M].北京：化学工业出版社，2004.

Application of Surface Plating Technology in Special Engineering Vehicles Maintenance

Shan Jianfu

The functional performance and application in special engineering vehicles maintenance of surface plating cover are mainly introduced.The working life span of vehicle parts is increased by the plating cover characteristics such as anti-friction,anti-corrosion and friction-reduction,so as to improve the availability and attendance rate of vehicles.

Plating technology;Fault;Maintenance technique;Special vehicle;Shaft;Plating

TQ 153

*单建福，男，1971年生，工程师。大庆市，163453。

2012-02-15）