1、135CrMo 石油钢管件化学镀镍工艺及质量管理杨小亮，封勇，康军平，孙瑜(陕西群力电工有限责任公司, 陕西 宝鸡 721300)0 前言由于化学镀镍磷合金具有优良的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀等综合物理化学性能，该技术广泛应用于航空航天，汽车，电子，机械，石油，化工等领域 【1】 。石油油田开采机械管件材料为 35CrMo 钢，因使用环境恶劣，要求具有耐蚀性、耐磨性。所以，管件内外表面镀覆厚度均匀，厚度 40-50m 化学镍-磷合金是一个好的工艺方法 【2】 。然而在实际生产中影响镀层质量因素很多，例如工艺参数，工作条件，装置及镀液清洁，经常出现结合力差，针孔多，落杂，厚度不均等故障。为此，研究
2、在 35CrMo 钢管件内外表面一次性沉积出无表面缺陷，结合力好，硬度较高的镍-磷合金镀层的工艺及质量控制方法对石油机械的制造具有重要意义。本文对工艺实验和质量控制予以详细介绍。1 实验1.1 工艺流程化学除油清洗电化学去油清洗浸蚀清洗预热活化清洗化学镀镍-磷合金清洗热去离子水洗热处理检验1.2 工艺配方1.2.1 化学除油磷酸三钠 1520g/L金属清洗剂 5060g/L 4050t 1520min1.2.1 电化学去油氢氧化钠 1525g/L磷酸三钠 2030g/L碳酸钠 2030g/L 8090J(阴极) 510A/dm 2t 510min1.2.3 浸蚀盐酸 3050ml/L硫酸 80
3、100 ml/L 室温t 1.53min1.2.4 活化在室温下，在 w35稀硫酸中 2030s1.2.5 化学镀镍-磷合金硫酸镍 450480g/L次磷酸钠 80100g/L2乙酸钠 80100g/L柠檬酸钠 3040g/L乳酸 3040g/L稳定剂 0.0150.025g/L次磷酸钠 500g/L 8488pH 4.45.01.3 结合力及外观检测镀层结合力用热震法测定：将镀过镍-磷合金的管件放入电阻炉中加热至 280300，保温 30min,然后取出放入室温的水中骤冷观察镀层是否鼓泡或脱落。在 40W 日光灯下，近距离用 45 倍放大镜观察镀层表面是否有针、麻点、结瘤等缺陷。2. 质量控
4、制2.1 镀液的维护镀覆过程中及时补充与镀液温度相同的蒸馏水，以保持固定液面。每 34h 分析一次镀液，根据分析结果补料。每班在镀覆结束后，连续镀液过滤 4h 以上，并用硝酸清除槽壁、槽底、空气管表面镍的沉积物。注意防止异物进入镀液内。镀前每道清洗采用流动水，避免带入残液。2.3 pH、温度的控制在酸性溶液中，pH3 时镍不会被还原析出。随着 pH 的提高，沉积速度加快，pH6时可能产生沉淀 【3】 。因此将 pH 控制在 4.45.0。pH 及时用稀醋酸或碳酸钠溶液调整。温度的提高可以增加沉积速度，但在 96以上高温下进行施镀会大大降低镀液的稳定性，特别当加热不均匀时又加上 pH 值偏高，则
5、最易引起镀液产生严重的自然分解。又因为温度大幅度变化会使镀层质量变坏，镀层结合力差、易脱落 【4】 。所以，要采用控温、搅拌装置保证镀液温度均匀，变化范围在2之内。注意避免高温空载。2.4 镀液的搅拌和管件的移动用净化的无油空气搅拌可以使温度、镀液成分均匀，防止镀液局部过热分解，有利于提高沉积速率和保证镀层质量。管件竖直吊于镀液中，通过机械装置上下移动，有利于排气，避免针孔和落渣，可以使镀层均匀。2.5 装载量镀液的装载量过高或过底都会直接影响镀层的沉积速度和镀液的稳定性 【5】 。装载量控制在 0.51dm 2/L。镀槽为井式，镀槽及辅助装置根据管件受镀面积及尺寸设计。2.6 热处理管件化学
6、镀镍-磷后经过热处理能够较高的硬度。在电炉加热至 280300时，保温2h,然后随炉冷却。3 镀层性能检测结果外观：色泽均匀、半光亮，无针孔、落渣等缺陷；厚度：在 4050m 范围内；结合力：经热震试验观察无起泡、开裂，结合力牢固；表面硬度和耐蚀性：测同槽同材质试样（尺寸：100mm100mm10mm，35CrMo 钢片） ，硬度在 6069HRC 范围内，符合设计要求，耐蚀性试验按国家标准 GB6458-86金属覆盖层中性盐雾试验进行 96h，镀层无锈蚀、裂纹和起皮等缺陷。4 结语采用本文研究的工艺和质量控制措施，以 57m/h 的沉积速度一次性地在 35CrMo 钢3管制件表面沉积出符合石油机械设备要求的镍-磷合金镀层。为石油开采工业所需机械的制造提供了一种较好工艺方法。
