制造或修复气缸套的复合微粒镍基合金溶液制造技术

本发明专利技术一种涉及制造或修复气缸套的复合微粒镍基合金溶液，主要用于对现有铁道、船用及大功率柴油机气缸套经使用磨损后内壁的修复。所述溶液主要由以下重量百分比的原料组成：粒径０．０００７～０．００４ｍｍ的碳化硅３％±０．１５％，硫脲０．００４％±０００２％，硫酸镍２％±０．１％，次磷酸钠１．５％±０．０７５％，醋酸钠１．５％±０．０７５％，甘氨酸０．８％±０．０４％，其余为去离子水。利用本发明专利技术溶液可以将经使用磨损后气缸套内壁修复至恢复原尺寸，继续使用，实现报废零件的再制造并提升性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造或修复气缸套的复合微粒镍基合金溶液。主要用 于对现有铁道、船用及大功率柴油机气缸套经使用磨损后内壁的修复。还 可以用于制造各类大功率柴油机气缸套时对内壁进行涂覆，以提升其性能。
技术介绍
现有铁道、船用及大功率柴油机气缸套，经使用后内壁磨损，功率下 降，油耗增加，因此报废处理。"复合微粒镍基合金"是在己广泛应用的化学镀镍基合金涂层的基础 上发展产生的。即在原化学镀镍基合金涂层中加入了高硬质超细碳化硅微 粒，使涂层的硬度更高，工作状态下含油性更好，涂层中硬质微粒承受载 荷并对犁削起阻挡作用，阻止涂层疲劳，晶格错位及粘着磨损，从而大大 提高了工件的使用时间。已广泛应用的化学镀镍基合金涂层的难点即工艺技术要点是溶液的稳 定性。溶液中任何杂质，尤其是具有催化活性粒子的存在都会加速溶液的 分解，而"复合微粒镍基合金"工艺正好相反，要在溶液中加入大量细微粒子，粒子表面积一般达到10000()e^/升，装载量是原工艺的800倍以上(装 载量是指单位体积的溶液对应被涂复工件的表面积为装载量，单位为100L/m2)，所以溶液很快分解报废无法正常长期工作，所以该涂层一般只 能在实验室制备样品，而无法进入工业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制造或修复气缸套 的复合微粒镍基合金溶液，使该溶液在工业化制造、修复气缸套过程中能 控制复合微粒镍基合金溶液在设定的反应时间内稳定不分解。本专利技术的目的是这样实现的 一种制造或修复气缸套的复合微粒镍基 合金溶液，主要由以下重量百分比的原料组成粒径0.0007~0.004mm的碳化硅 3%±0.15%硫脲 0.004% ±0002%硫酸镍 2% ±0.1%次磷酸钠 1.5% ± 0.075%醋酸钠 1.5% ±0.075%甘氨酸 0.8%±0.04% 其余为去离子水。使用方法将配制有微米级硬质耐磨材料碳化硅的复合微粒镍基合金 溶液，在专用的涂复装置中，均匀的涂复在气缸套内表面。所述专用的涂复装置包括待加工之气缸套、下水帽、上水帽、搅拌 棒、保温箱、冷凝器、过滤泵、配液槽、储液罐、加热器、加粒器和搅拌 棒，待加工之气缸套下部与下水帽密封连接，上部与上水帽密封连接，搅 拌棒设置在待加工之气缸套、下水帽和上水帽内，保温箱设置在待加工之气缸套、下水帽和上水帽外，下水帽下部开口通过管道与加粒器出口相连 通，上水帽上部设置溢流口通过管道与冷凝器进口相连通，冷凝器出口与 过滤泵进口相连，过滤泵出口与配液槽溶液进口相连，配液槽溶液出口与 储液罐溶液进口相连，储液罐溶液出口与加热器溶液进口相连通，加热器 溶液出口与加粒器溶液进口相连通；所述方法的工艺过程是出加粒器的复合微粒镍基合金溶液由下水帽 下部开口经下水帽导入待加工之气缸套内进行化学反应，搅拌棒在动力带 动下均速搅拌边向上提升，将复合微粒镍基合金溶液中的碳化硅微粒均匀 地涂复在待加工之气缸套内表面，对被磨损的气缸套内表面进行修复恢复 到原尺寸继续使用，或对新制造的气缸套内表面进行强化以提高其耐磨性， 使用过的复合微粒镍基合金溶液由上水帽上部的溢流口导入冷凝器，迅速将使用过的复合微粒镍基合金溶液由工作温度80 82'C冷却降至50°C，溶液失去活性，化学反应停止，过滤泵将已冷却的复合微粒镍基合金溶液中 的碳化硅微粒全部滤尽，并将滤液泵入配液槽，在配液槽内经化学分析调 整并补充各相关成份后配制成镍基合金溶液，再导入储液罐储存并保持体 积，储液罐下部出口接入流量计，计量后送入加热器，加热器由温控仪控制温度，溶液经加热器加热，计量通过到达出口温度82 83"C后导入加粒 器，在加粒器内加入碳化硅微粒配制成复合微粒镍基合金溶液进入以下的 循环系统；所述待加工之气缸套内各工艺参数的控制1)、搅拌棒搅拌速度110转/分钟±10转/分钟，2) 、溶液温度控制温度80 82'C3) 、溶液pH值控制pH=4.6~4.84) 、溶液装载量及溶液流量控制6升/m"分钟，其中，1112指被加工工件的表面积。上述装备设计的关键在于溶液中加入大量的碳化硅粒子后连续长期 工作会造成分解失效而反应终止，该设计中溶液只是在加热器中短时加温 至工作温度再流经待加工之气缸套内部完成反应至冷凝器快速冷却，总计 时间《10分钟，溶液即已脱离工作温度，反应立即停止，再由过滤泵将可 能毒化长大的碳化硅粒子全部滤尽，添加成份后再进入系统循环使用。实 践证明该装备每天二十四小时连续十天工作，累计产出涂层厚度达36mm， 溶液及全部工作系统正常(一般一只气缸套涂层在0.1mm以下)。化学镀镍基合金是用还原剂(次磷酸盐)把溶液中的镍离子还原沉积 在具有催化活性的表面的化学反应过程。由于生产过程中的各种原因局 部过热、PH值过高、各种工业原料的纯净度以及工作环境的洁净度都不可 避免的会使溶液中出现一些活性微粒——催化核心，使溶液发生激烈的自 催化反应产生大量Ni-P黑色粉末，导致溶液短期内发生分解而报废。稳定剂的作用就在于抑制溶液的自发分解，使反应过程在控制下有序 进行，稳定剂是一种毒化剂即反催化剂，只能加入微量就可以抑制镀液的 自发分解。在复合微粒镍基合金溶液配方中关键是稳定剂的选择，硫脲稳定剂的 加入可以保持较高的反应速度，即碳化硅粒子在涂层中的吸附量，又能使溶液在设定的反应时间内稳定不分解。目前，在化学铍镍基合金行业领域里把稳定剂分成四类-1、 硫的无机或有机物，如硫脲及其衍生物，硫氰酸盐等；2、 含氧化合物，如碘酸钾、三氧化钼等；3、 重金属盐，如醋酸铅、硫酸镉等；4、 水溶性有机物，如马来酸、丁二酸等。稳定剂的作用机理稳定剂吸附在固体微粒表面，抑制次磷酸根的脱 氢反应，但不阻止次磷酸盐的氧化作用，也可以说，稳定剂掩蔽了催化活 性中心，阻止了成核反应，但并不影响工件表面正常的镍基合金被还原的 化学的反应过程。硫脲为上述第一类稳定剂，它吸附在固体微粒表面，在阴极还原过程 中它抑制析氢反应及抑制次磷酸根的还原，从而阻止了固体微粒参与反应 成为晶核的可能性。在阳极过程中硫脲被氧化为二聚物，该二聚物再被次 磷酸根还原成硫脲。并且在上述阳极过程中硫脲被氧化后放出电子被N产 接受还原成Ni。即加速氧化还原反应的电子交换倾向，改变阴、阳极过电 位，起电化学催化作用，所以硫脲的加入量在一定的范围内还能增加镍基 合金的沉积速度。但是以硫脲为稳定剂的沉积层外观灰暗，孔隙率高。第2、 3、 4类稳定剂的作用机理基本相同于硫脲。这三类稳定剂对沉 积出的镍基合金有一定的整平、致密、光亮作用。但是这三类稳定剂的加 入将随着加入量的增加使镍基合金的沉积速度呈线性下降，而且最终因溶 液老化报废的弃液中重金属离子、有机物会造成环境污染及提高处理成本。所以在广泛采用的化学镀镍基合金的工业化生产中稳定剂配方基本上都采 用复合配方，以兼顾沉积层的综合性能。即既有一定的反应速度又使沉积 层更致密且光亮具有一定的装饰作用。根据气缸套的制造要求，缸壁必须要建立油膜，以保证与活塞环在无 粘着接触状态下工作，这就要求缸壁有一定的孔隙率，使其含油建立油膜， 再则"复合微粒镍基合金"溶液中因大量的固体微粒的加入，化学反应的 稳定性极差，只能加大稳定剂的用量，但是过量的稳定剂的加入大大降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造或修复气缸套的复合微粒镍基合金溶液，其特征在于：所述溶液主要由以下重量百分比的原料组成：粒径０．０００７～０．００４ｍｍ的碳化硅３％±０．１５％硫脲０．００４％±０００２％硫酸镍２％±０．１％ 次磷酸钠１．５％±０．０７５％醋酸钠１．５％±０．０７５％甘氨酸０．８％±０．０４％其余为去离子水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何定一，
申请(专利权)人：江阴市江东不锈钢制造有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]