液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝研究

張 凱

（兗礦東華重工有限公司煤機裝備制造分公司，山東 鄒城 273500）

液壓支架油缸在使用過程中，會由于液壓介質(zhì)的不斷侵蝕導(dǎo)致金屬表面發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，并且液壓支架油缸金屬表面長期處于腐蝕環(huán)境下，其主要以下階段的電鍍法進行防腐蝕，進而影響液壓支架油缸金屬表面的性能參數(shù)，縮短液壓支架油缸的使用壽命。因此，針對液壓支架油缸金屬表面進行相應(yīng)的防腐蝕是十分重要的，長期以來一直成為相關(guān)部門的重點研究對象[1，2]。以此能夠保證液壓支架油缸金屬表面不受腐蝕侵蝕，有效提高液壓支架油缸的使用壽命。在我國，以往針對液壓支架油缸金屬表面防腐蝕的相關(guān)工藝研究中，主要通過在液壓支架油缸金屬表面簡單涂保護膜，起到防腐蝕的作用。但通過以往防腐蝕工藝處理后的液壓支架油缸金屬表面依然會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，證明以往研究普遍停留在理論階層，在實際應(yīng)用過程中往往無法取得預(yù)期的效果。因此，本文在此基礎(chǔ)上，設(shè)計一種新型液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝，致力于通過對液壓支架油缸金屬表面的防腐蝕保護，最大限度上避免各種液壓介質(zhì)的腐獨對液壓支架油缸金屬表面各種性能參數(shù)的影響。

1 引發(fā)液壓支架油缸金屬表面腐蝕原因

在設(shè)計液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝前，必須明確引發(fā)液壓支架油缸金屬表面腐蝕的主要因素。由于液壓支架油缸金屬表面長期暴露在外，液壓支架油缸金屬表面會吸附水，而水與空氣接觸會生成化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致液壓支架油缸金屬表面被氧化，進而導(dǎo)致液壓支架油缸金屬表面腐蝕。本文通過電偶腐蝕原理在液壓支架油缸金屬表面腐蝕中的具體應(yīng)用來表現(xiàn)液壓支架油缸金屬表面腐蝕化學(xué)反應(yīng)方程式。首先，設(shè)液壓支架油缸金屬表面腐蝕的化學(xué)方程式，如公式（1）所示。

通過公式（1）中，將氧化反應(yīng)應(yīng)用在液壓支架油缸金屬表面，可得化學(xué)方程式，如公式（2）所示。

通過公式（1）可知，將氧化反應(yīng)應(yīng)用在液壓支架油缸金屬表面會發(fā)生鐵與氧的還原反應(yīng)，與空氣的進一步接觸會氧化成Fe（OH）3，進而形成鐵銹。

通過公式（3）可以得出引發(fā)液壓支架油缸金屬表面腐蝕的原因，當(dāng)其數(shù)值達(dá)到一定程度時，必然引發(fā)液壓支架油缸金屬表面腐蝕。

2 液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝

在明確液壓支架油缸金屬表面腐蝕引發(fā)原因的基礎(chǔ)上，設(shè)計液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝[3]。液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝具體流程，如圖1所示。

圖1 液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝流程圖

結(jié)合圖1所示，針對圖中3點流程加以設(shè)計，具體防腐蝕內(nèi)容，如下文所述。

2.1 液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層

在液壓支架油缸金屬表面防腐蝕過程中，本文通過在液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層的方式，對液壓支架油缸金屬表面起到隔離液壓介質(zhì)，起到防止液壓支架油缸金屬表面腐蝕的作用。本文將液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層分為3步進行，首先，在對其金屬表面進行電鍍前，應(yīng)先對金屬層執(zhí)行前期處理工作，此步驟是為了保障電鍍層與金屬表層之間具備較好的粘合力與貼合力。因此前期處理工作是執(zhí)行此步驟的關(guān)鍵性行為。而后，在完成前期處理工作與相關(guān)準(zhǔn)備工作的前提下，對其進行防腐層電鍍處理，對于在常規(guī)狀態(tài)下的電鍍行為（/包括有無機摩擦產(chǎn)生的電鍍行為等），應(yīng)選擇防腐蝕綜合性能較為良好陽極電鍍方式（包括Zn—Ni；Zn—Gu；Zn；Ge鍍層等）。選擇上述提出的電鍍材料，對金屬表層進行電鍍處理，除非金屬被長期浸泡在酸性環(huán)境中，否則完成電鍍的金屬表層不會出現(xiàn)特別的鐵銹點等被腐蝕的行為[4]。對于在動態(tài)狀態(tài)下的電鍍行為（/包括有機摩擦產(chǎn)生的電鍍行為等），應(yīng)選擇防腐蝕綜合性能較為良好陰極電鍍方式，且電鍍材料的硬度應(yīng)相對較高，綜合防腐蝕能力較強，以Ni合金金屬材質(zhì)為例，應(yīng)包括含P的Ni合金、耐磨Ni金屬等。選擇上述提出的電鍍材料，對金屬表層進行電鍍處理，除非陰極鍍層出現(xiàn)被陽極腐蝕的問題，否則金屬構(gòu)件同樣也實現(xiàn)長期耐腐蝕。最后，在完成對金屬層的電鍍行為后，受到電鍍過程中多種外界因素的干擾，其表層可能會出現(xiàn)細(xì)微裂紋等問題。為了解決問題，提高電鍍的質(zhì)量，應(yīng)對完成電鍍后的金屬表層進行強化防腐蝕處理，從而進一步提升電鍍后金屬表層的壽命。

考慮到液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層的抗沖耐蝕性能十分突出，本文通過液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層的方式，保護液壓支架油缸的金屬表面。在眾多涂料中，本文建議采用有效覆蓋率高達(dá)96%以上的環(huán)氧金剛砂涂層進行涂膜。在此基礎(chǔ)上，將涂膜厚度控制在環(huán)氧富鋅涂料或無機富鋅涂料二道10mμ、環(huán)氧云鐵涂料一道50一10mμ、改性耐磨環(huán)氧涂料二道10mμ，配套的涂料名稱包括：底涂環(huán)氧帶銹防銹涂料十中涂環(huán)氧云鐵涂十環(huán)氧云鐵涂料+面涂丙烯酸聚胺酷耐候涂料。采用839長效厚漿型防污漆作為液壓支架油缸金屬表面的封閉面漆，避免液壓介質(zhì)中對液壓支架油缸金屬表面的腐蝕。與此同時，必須對涂裝封閉涂料前對鋅層外觀進行仔細(xì)檢查，防止粗糙度過高導(dǎo)致液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層失效的現(xiàn)象。

2.2 液壓支架油缸金屬表面等效防護

在完成液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層的基礎(chǔ)上，針對液壓支架油缸金屬表面進行等效防護也是提高液壓支架油缸金屬表面防腐蝕質(zhì)量的有效手段，進而對液壓支架油缸金屬表面進行等效防護。在實際進行液壓支架油缸金屬表面等效防護過程中，需要注意的是由于液壓支架油缸金屬表面與液壓介質(zhì)的接觸處于不同環(huán)境中，因此，必須針對不同部位采取不同的防腐蝕措施，提高液壓支架油缸金屬表面等效防護效果。

2.3 實現(xiàn)液壓支架油缸金屬表面防腐蝕

通過液壓支架油缸金屬表面等效防護，在影響液壓支架油缸金屬表面等效防護效果因子中，液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層微孔密度是其中的關(guān)鍵參數(shù)。熱噴鋅的孔隙率較高（一般為3%～5%），需另涂刷像水性無機富鋅漆膜等封閉劑，其孔隙率較低（一般為1%以下）。本文通過增加液壓支架乳化液油缸金屬表面電鍍防腐層微孔密度的方式，設(shè)定液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層微孔密度為1萬個/cm2，避免由于液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層微孔密度過低而導(dǎo)致液壓支架油缸金屬表面防腐蝕效果差的問題。

3 實例分析

3.1 實驗準(zhǔn)備

構(gòu)建實例分析，實驗對象選擇某液壓支架油缸。液壓支架油缸金屬表面合金化學(xué)成分表，如表1所示。

表1 液壓支架油缸金屬表面合金化學(xué)成分表

根據(jù)表1所示，本次實驗內(nèi)容為對液壓支架油缸金屬表面進行防腐蝕處理。首先，使用本文優(yōu)化設(shè)計防腐蝕工藝進行液壓支架油缸金屬表面進行防腐蝕處理，通過MATALB測試防腐蝕工藝抗蝕系數(shù)，并記錄，將其設(shè)為實驗組；再使用傳統(tǒng)防腐蝕工藝進行液壓支架油缸金屬表面進行防腐蝕處理，同樣通過MATALB測試防腐蝕工藝抗蝕系數(shù)，并記錄，將其設(shè)為對照組。由此可見，本次實驗主要內(nèi)容為測試兩種防腐蝕工藝的抗蝕系數(shù)，防腐蝕工藝抗蝕系數(shù)數(shù)值越高證明該工藝下對于液壓支架油缸金屬表面防腐蝕性能越好。通過10次對比實驗，針對實驗測得的防腐蝕工藝抗蝕系數(shù)，記錄實驗數(shù)據(jù)[5]。

3.2 實驗結(jié)果與分析

整理實驗數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 防腐蝕工藝抗蝕系數(shù)對比表

通過表2可知，本文優(yōu)化設(shè)計的防腐蝕工藝抗蝕系數(shù)明顯高于對照組，具有現(xiàn)實推廣價值。

4 結(jié)語

本文通過實例分析的方式，證明了設(shè)計防腐蝕工藝在實際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計的必要性。因此，有理由相信通過本文設(shè)計，能夠解決傳統(tǒng)液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝中存在的抗蝕系數(shù)低的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對本次實驗結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進行檢驗，進一步提高測定結(jié)果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對液壓支架油缸金屬表面的優(yōu)化設(shè)計提出深入研究，以此為提高液壓支架油缸金屬表面的防腐蝕質(zhì)量提供建議。