杨培元朱福元液压系统设计简明手册机械工业出版社程居山矿山机械中国矿业大学出版社王宪军赵存友液压传动哈尔滨工程大学出版社濮良贵纪名刚机械设计高等教育出版社马永辉徐宝富刘绍华工程机械液压系统设计计算机械工业出版社章跃机械制造专业英语机械工业出版社唐金松简明机械设计手册上海科学技术出版社附录水介质的单体液压支柱的防腐蚀工艺摘要根据井下的工作环境以及环保问题，由水代替乳化液势在必行。本文还论述了单体液压支柱的重要部件活柱油缸三用阀底座和活塞等防腐的问题,提出了提高单体液压支柱可靠性的措施,主要采用防腐新方法。关键词单体液压支柱喷涂电镀防腐措施,,水介质单体液压支柱的迫切性和必要性我国目前普通使用的单体液压支柱，绝大部分属于外注式单体液压支柱，在全国通配煤矿普采工作面的支柱比重已占到有万根在近千个回采工作面使用。在很长的段时间内，为了防锈，使用含乳化油的乳化液作为支柱的工作液。但是单体液压支柱其工作介质不能循环利用，随着工作面的推进不断向井下工作面排放。问题就出在这里，上千个工作面每天都将大量乳化液排放到采空区，流如地下水中。乳化油又是基础油乳化剂防腐剂等成分组成，渗入地下水后这些物质以分子的形式存在水中，用过滤的方法清除他们是非常困难的。长此以往，中国将在个较大范围内，由于煤矿开采造成的地下水资源的污染会变得越来越严重。为保护我国的自然环境和水质，开发推广种新型的环保型水介质单体液压支柱，是我们义不容辞的责任。水介质单体液压支柱的技术要求工作环境单体液压支柱在煤矿井下的使用环境是比较恶劣的，具有阴暗潮湿空气相对湿度高风大和富氧等特点。煤矿井下的相对湿度常年在以上，接近或达到了饱和状态，就是在常温下空气中的水分也能在金属表面形成层水膜。另外，井下都有不同程度的淋水，水质也各有不同，大部分为中性或碱性，也有酸性水。般来说，金属的电化学腐蚀速度随地下水中酸碱盐等电解质含量的增加而增加。采煤时，煤层中渗出的等有害气体，以及煤尘中杂质在水中也有定的溶解，因而增大了金属表面水膜的导电性，使金属表面发生电化学腐蚀。再有，放炮落煤的冲击，支柱在使用中的磕碰所造成的机械性创伤等，这些都是造成单体液压支柱腐蚀的环境条件。因而，单体液压支柱的各种保护性镀层必须具有良好的附着力和耐冲耐摩耐化学介质腐蚀的性能。并要有较好的防水和气体渗透的能力。表面处理工艺目前单体液压支柱的表面处理工艺较多，有电镀喷涂及镶不锈钢套和表面发黑处理。电镀工艺主要是镀铜锡合金镀锌磷化镀铬工艺及锌镍合金等，镀层般结合力和防护性能较好，但对工艺要求较高。喷涂工艺主要采用环氧树脂类涂料及有机硅等，具有加工工艺简单的特点，但是脆性较大，只能使用次，修复非常困难。水介质支柱表面处理工艺的选择支柱密封面主要有活柱的孔和孔油缸内孔活塞底座及三用阀，活柱的外表面的防腐处理，复位弹簧的防腐处理等。充分考虑性能价格比，采用便于修复工序简单的工艺。三用阀的防腐处理三用阀是支柱的心脏，它的性能直接影响着支柱的工作性能和使用安全。目前使用的三用阀存在以下不足第阀壳体本身采用号钢加工制造，表面处理采用镀铜工艺，防腐性能差，据统计，三用阀有效防腐能力仅为年左右，拆卸后锈蚀严重。第二注液单向阀抗污染能力差，常因煤粉颗粒侵蚀造成外泄漏。因此，水介质液压支柱的三用阀的防腐性能更加关键。从表面处理工艺上采用镀铜锡合金，铜锡合金是具有空隙率较低延展性较高的，作为阳极性镀层，本身在水中腐蚀速度较慢，只要保证镀层成分，控制好电镀工艺，在井下可以使用较长时间。三用阀内部小零件采用碱性锌镍合金电镀加彩色钝化。从三用阀采用左右阀筒阀心阀座弹簧都采用不锈钢材料，其密封件全部采用新型的聚氨酯密封件。综合上述要解决根本问题必须采用不锈钢材料。底座的防腐处理底座的处理工艺不仅考虑防腐性能，而且要考虑其磨损抗冲击的能力。底座可采用发黑表面处理工艺镀锌工艺和碱性锌镍合金电镀加彩色钝化处理，前两者表面处理工艺耐蚀性非常有限，只能适应于工作介质为乳化液。当工作介质为水时，只能采用碱性锌镍合金电镀加彩色钝化处理工艺。活柱表面的防腐处理工艺活柱的外表面不仅要防腐，由于活柱经常升降，所以，它也应注意耐磨性及耐冲击性能。处理工艺有电镀工艺镀锌磷化工艺特点是采用了镀锌这种典型的阳极性镀层，又采取了在镀层表面上进行磷化并喷涂处理涂料，构成了多层防腐结构。在镀锌层上磷化有两个目的是增强了锌的防腐性二是提高了结合力，为涂层提供了良好的底层。三是硫化钼涂料具有很好的耐酸耐碱耐潮湿的性能。它涂在单体液压支柱活柱表面是将腐蚀环境与基体隔开，起到加强保护基体金属的作用。另外，二硫化钼涂料是种固体润滑剂，可随着支柱升降，使支柱表面增加光滑度。单体液压支柱应用镀锌磷化工艺，在煤矿机采和炮采工作面都取得定的效果。镀乳白铬再加硬工艺镀乳白铬再镀硬铬工艺是镀乳白铬的基础上，派生出来的电镀工艺。它主要用于单体液压支柱的活柱表面的防腐。乳白铬镀层是在较高的温度和较低的电流密度的条件下，得到的乳白色镀层。其特点是塑性好，无网状裂纹，结晶细致。在电镀沉积过程中，随着镀层的增加而气孔减少。因此，乳白铬镀层的气密性和抗腐蚀性均良好。在乳白铬上再镀硬铬，这样的时组分中包含粉末壮的金属。提供六价铬的物质是铬酸铬酸盐重铬酸铵重铬酸钙重铬酸锌等或它们的混合物。金属粉可以是锌镁铝和锰或它们的混合物，主要是电极电位比铁负的金属。深镀涂能力高锌铬膜涂层在管状片壮螺纹件及弹簧上都能均匀涂覆成膜。即使是紧密接触的拉簧，浸涂后展开盐雾实验也能耐，由于电镀工艺上的特点，镀锌在处理复杂形状工件时，深镀能力受到许多因素的限制。氢脆锌铬膜涂覆处理过程中，不用酸洗，也不存在电镀时的渗氢问题。更好的耐热腐蚀性锌铬膜的烧结固化温度在左右，在较高的温度下使用其外观不变色，仍保持良好的耐蚀性，抗盐雾的实验时间可达以上。而镀锌层在下会出现微小裂纹，在下不变色，耐蚀性大大降低。④利于环保锌铬膜涂层虽然使用六价铬，但浸涂和烧结均在封闭的条件下进行，即使是将涂覆液暴露在空气中，挥发的主要成分只有水分，且不用酸洗。无废液排放。符合环保要求的工艺条件。工件的清洁度高镀锌铬需要钝化等工艺易污染工件，而锌铬膜只有道烧结工艺。对其他的涂层具有很强的附着力锌铬膜对其他涂层的附着力甚至超过磷化层，利于符合涂层的设计。鉴于锌铬膜涂层的优良性能，所以该技术能够用于复位弹簧的防腐。处理工艺的实验处理工艺工件除油化学除油除锈喷砂或砂纸打磨，不用酸洗锌铬膜涂层沥干离心甩干烘干烘干箱，烧结热处理，电阻炉，自然冷却。实验结果锌铬膜层的耐蚀性将经过锌铬膜涂覆处理的试件，在，水溶液中浸泡定时间后烘干。用电光分析天平称重，得到锌铬膜涂层的腐蚀失重如图所示失重经锌铬膜涂覆处理的试件在溶液中常温浸泡，涂层表面无任何变化，涂层附着良好，无白霜和其它锈蚀产物，耐蚀性能好。用普通粒状细化锌粉，配合适当的有机还原剂和添加剂也可以达到涂覆性能良好结合牢固的锌铬膜涂层。涂覆液的值对锌铬膜涂覆处理的影响较大，不仅影响膜层结合力，也影响锌铬膜的耐蚀性。锌铬膜涂覆液存在定的使用期，只有在使用期内涂覆，才能得到结合力耐蚀性良好的锌铬膜涂层。活塞处理工艺电镀处理由于用水介质，活塞表面不仅要考虑防腐性能，而且要无油润滑的条件下，活塞工作时能达到良好的密封和摩擦性能。因此，要用电镀环保型合金镀液的方法处理活塞的表面，使其具有良好的自滑性能。用水做介质，缸体内表面不但必须具有防腐蚀性能，而且在无油润滑条件下，活塞工作时能达到良好的密封和摩擦性能。因此缸体内表面的处理工艺是镀铜锡合金，再镀层乳白铬。采用电镀锌镍微孔镀铬工艺代替表面镀硬铬,解决镀硬铬工艺本身易出现裂纹和孔隙等缺陷。高耐蚀的锌镍合金镀层将是钢质零件采用阳极性镀层长效防腐的发展方向。矿井环境及其它工业环境下,锌镍合金镀层是目前紧固件长效防腐的优选方法。在有条件的情况下,优先发展化学镀镍磷合金,化学镀技术对零件内部表面可以获得均匀镀层,化学镀镍磷合金具有优异的耐腐蚀耐磨损性能,且与基体金属有良好的附着力,其寿命比镀铬提高倍。复合镀层防腐性能要优于单镀铬层。单体液压支柱活柱采用镀乳白铬再套硬铬的防腐层，在煤矿井下使用抗腐蚀性有明显的提高。镀乳白铬配方及工艺参数电流密度温度镀硬铬配方及工艺参数电流密度温度镀锌镍合金工艺锌镍合金镀层的特点是，它的标准电位介于纯锌和钢铁之间，因此，腐蚀电动势低于锌，阳极腐蚀速度比锌慢。锌镍合金的含镍量再以下，比镀锌层耐腐蚀性高倍以上，含镍量比镀锌层耐腐蚀性高倍。此外，锌镍合金镀层的硬度比镀锌层高。锌镍合金镀层氢脆小，延伸性好，与基体的结合也好。镀锌层与锌镍合金镀层的盐雾实验结果表明再同等厚度，同等环境下，锌镍合金镀层盐雾实验才出现锈蚀，而镀锌层就开始出现腐蚀现象。这说明锌镍镀层的腐蚀率比镀锌层小的多。锌镍合金镀层可以从以下各种类型的电解液中获得主要有氯化物型硫酸盐型氰化物形焦磷酸盐型等。锌镍合金镀层的应用提高了单体液压支柱活柱的耐蚀性，在井下使用达到了较高的防护效果。镀锌镍合金配方及工艺参数十二烷基硫酸纳添加剂电流密度温度喷涂在活柱表面喷涂型防腐耐磨高韧性粉末涂料，利用喷涂的热固性，经过定温度的固化后，表面形成层牢固的致密的涂层，再加工到设计尺寸。粉末材料具有高的防腐耐磨性，定的强韧性以及加工性能与特点。涂料配方它是防腐和高粘结性的环氧树脂组成，增加强韧性的尼龙成分，增加润滑耐磨性的组成，提高硬度以及固化组分等构成。涂层的耐酸及