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，會由于液壓介質的不斷侵蝕導致金屬表面發生腐蝕的現象，并且液壓支架油缸金屬表面長期處于腐蝕環境下，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，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的防腐蝕是十分重要的，長期以來一直成為相關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生腐蝕現象，證明以往研究普遍停留在理論階層，在實際應用過程中往往無法取得預期的效果。因此，本文在此基礎上，設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的腐獨對液壓支架油缸金屬表面各種性能參數的影響。

1 引發液壓支架油缸金屬表面腐蝕原因

在設計液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝前，必須明確引發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反應，導致液壓支架油缸金屬表面被氧化，進而導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用來表現液壓支架油缸金屬表面腐蝕化學反應方程式。首先，設液壓支架油缸金屬表面腐蝕的化學方程式，如公式（1）所示。

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

通過公式（1）可知，將氧化反應應用在液壓支架油缸金屬表面會發生鐵與氧的還原反應，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）可以得出引發液壓支架油缸金屬表面腐蝕的原因，當其數值達到一定程度時，必然引發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原因的基礎上，設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

結合圖1所示，針對圖中3點流程加以設計，具體防腐蝕內容，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，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，應先對金屬層執行前期處理工作，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行此步驟的關鍵性行為。而后，在完成前期處理工作與相關準備工作的前提下，對其進行防腐層電鍍處理，對于在常規狀態下的電鍍行為（/包括有無機摩擦產生的電鍍行為等），應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境中，否則完成電鍍的金屬表層不會出現特別的鐵銹點等被腐蝕的行為[4]。對于在動態狀態下的電鍍行為（/包括有機摩擦產生的電鍍行為等），應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相對較高，綜合防腐蝕能力較強，以Ni合金金屬材質為例，應包括含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，除非陰極鍍層出現被陽極腐蝕的問題，否則金屬構件同樣也實現長期耐腐蝕。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，其表層可能會出現細微裂紋等問題。為了解決問題，提高電鍍的質量，應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96%以上的環氧金剛砂涂層進行涂膜。在此基礎上，將涂膜厚度控制在環氧富鋅涂料或無機富鋅涂料二道10mμ、環氧云鐵涂料一道50一10mμ、改性耐磨環氧涂料二道10mμ，配套的涂料名稱包括：底涂環氧帶銹防銹涂料十中涂環氧云鐵涂十環氧云鐵涂料+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檢查，防止粗糙度過高導致液壓支架油缸金屬表面電鍍防腐層失效的現象。

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的接觸處于不同環境中，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鍵參數。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 實驗準備

構建實例分析，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成分表，如表1所示。

表1 液壓支架油缸金屬表面合金化學成分表

根據表1所示，本次實驗內容為對液壓支架油缸金屬表面進行防腐蝕處理。首先，使用本文優化設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，并記錄，將其設為實驗組；再使用傳統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，并記錄，將其設為對照組。由此可見，本次實驗主要內容為測試兩種防腐蝕工藝的抗蝕系數，防腐蝕工藝抗蝕系數數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，記錄實驗數據[5]。

3.2 實驗結果與分析

整理實驗數據，如表2所示。

表2 防腐蝕工藝抗蝕系數對比表

通過表2可知，本文優化設計的防腐蝕工藝抗蝕系數明顯高于對照組，具有現實推廣價值。

4 結語

本文通過實例分析的方式，證明了設計防腐蝕工藝在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統液壓支架油缸金屬表面防腐蝕工藝中存在的抗蝕系數低的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次實驗結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高測定結果的可信度。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化設計提出深入研究，以此為提高液壓支架油缸金屬表面的防腐蝕質量提供建議。