一种高铁用联轴节端盖表面镀层的再制造方法与流程

1.本发明属于再制造技术领域，具体涉及一种高铁用联轴节端盖表面镀层的再制造方法，更具体的涉及一种高铁用联轴节端盖内圆面表面镀层的再制造方法。


背景技术：

2.联轴节端盖（以后简称“端盖”）是高铁驱动系统鼓形齿式联轴节上的关键配件，其通过与轴毂上密封圈的配合使用，达到密封和防尘的作用。鼓形齿式联轴节在运行过程中，会发生径向、轴向和角向等的轴线偏差，端盖内圆面会受到密封圈的挤压、剪切和相对滑动摩擦作用。端盖内圆面与密封圈之间复杂的受力状态，会磨损端盖内圆面表面的ni-p化学镀镀层。端盖内圆面与密封圈长时间的相互作用，会逐渐增加端盖内圆面磨痕的深度。由于端盖内圆面与密封圈之间的配合间隙变大，密封圈的密封性能就会下降。当端盖内圆面表面的ni-p化学镀镀层完全磨损后，密封圈就会完全失去密封和防尘的性能，导致端盖的报废失效。现有技术中针对端盖内圆面的这种磨损并没有有效的修复再制造方法。


技术实现要素：

3.本发明基于上述现有技术问题，提出一种高铁用联轴节端盖表面镀层的再制造方法，所述再制造方法创新增加了电刷镀过渡增材层，然后在电刷镀过渡增材层上进行ni-p化学镀，使端盖内圆面的再制造镀层是电刷镀镀层与ni-p化学镀镀层的复合镀层，这样既解决了端盖内圆面磨损尺寸恢复的问题，又满足了端盖内圆面镀层耐磨性技术要求，从而让已经失效报废的联轴节端盖重新使用起来，降低了高铁设备维护成本，具有良好的推广前景。
4.本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种高铁用联轴节端盖表面镀层的再制造方法，包括以下步骤：步骤一、对待处理的联轴节端盖进行清洗，去除表面附着物，并进行干燥；步骤二、对步骤一处理后的联轴节端盖整体进行化学退镀处理，去除端盖表面原有的ni-p化学镀镀层；步骤三、对步骤二处理后的联轴节端盖的内圆面进行珩磨处理，去除端盖内圆面的磨痕；步骤四、对步骤三处理后的联轴节端盖的内圆面进行电刷镀处理，在端盖内圆面上形成电刷镀过渡增材层；步骤五、对步骤四处理后的联轴节端盖整体进行ni-p化学镀处理，在端盖表面形成新的ni-p化学镀镀层；步骤六、对步骤五处理后的联轴节端盖进行热处理，热处理结束后完成对联轴节端盖表面镀层的再制造处理。
5.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中步骤一中还包括对清洗干燥后的联轴节端盖进行再制造评估，所述再制造评估包括外观再制造评估和内圆直径再制造评估，
通过再制造评估确定联轴节端盖符合再制造技术要求。
6.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中步骤二具体包括：（1）将经步骤一处理后的联轴节端盖缓慢并完全浸入化学退镀溶液中，化学退镀溶液温度控制在80～90℃，退镀时间控制在100-150分钟；优选的所采用的化学退镀溶液由c6h4o5nsna、c
12h25
so3na、c2h8n2和naoh配置而成，各组分浓度为：c6h4o5nsna：8-12g/l、c
12h25
so3na：0.1-0.2g/l，c2h8n2：100-150g/l，naoh：80-120g/l；（2）每隔预定时间观察端盖表面镀层的退镀情况，直至完全退除表面镀层；（3）完全退除表面镀层后，端盖表面化学成分中ni元素重量百分比为≤0.5％、p元素重量百分比为≤0.5％。
7.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中步骤三中采用内圆磨加工磨削工艺对端盖内圆面进行珩磨处理，端盖内圆面经珩磨处理后的尺寸要求为106.7 0.04 0mm，端盖内圆面的表面粗糙度要求为≤ra0.2
µ
m。
8.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中步骤四具体包括：（1）将对端盖内圆面进行除油除锈处理，并采用蒸馏水进行清洗；（2）用镀笔蘸取电刷镀液对端盖内圆面进行电刷镀处理，刷镀温度控制在45℃-65℃，刷镀时间选择为5-15min，刷镀电压选择为8-14v，镀笔运动速度控制在3-6m/min；（3）对完成电刷镀处理的端盖内圆面进行烘干，烘干温度控制在80-120℃。
9.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中所述电刷镀液的主要配方组成以质量浓度计为：氯化亚铁3-6g/l、配位剂2-4g/l、氯化镍8-12g/l、渗透剂5-8g/l、镍纳米颗粒30-50g/l、硫酸镍10-15g/l、光亮剂3-4g/l和蒸馏水50-100g；电刷镀处理后的端盖内圆面的尺寸要求为 106.6 0.08 0.04mm，端盖内圆面的表面粗糙度要求为≤ra0.2
µ
m。
10.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中步骤五具体包括：（1）将端盖整体缓慢并完全浸入ni-p化学镀镀液中，镀液温度控制为85～95℃，施镀时间控制在100-150min；优选的所述ni-p化学镀镀液由niso4·
7h2o、nah2po2·
h2o、ch3coona、na3c6h5o7·
2h2o配置而成，各组分浓度为niso4·
7h2o：21～25g/l，nah2po2·
h2o：16～18g/l，ch3coona：8～12g/l，na3c6h5o7·
2h2o：8～12g/l，且配置好的ni-p化学镀镀液的ph值控制为4～5；（2）每隔预定时间观察端盖表面的镀层形成情况，直至整个端盖表面形成新的ni-p化学镀镀层，不存在局部无ni-p化学镀镀层的情况；（3）端盖表面形成新的ni-p化学镀镀层后，端盖内圆面的尺寸要求为106.6 0.04 0mm，端盖内圆面的表面粗糙度要求为≤ra0.2
µ
m。
11.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中步骤六具体包括：（1）将端盖整体放置于真空加热炉的加热区，使端盖均匀加热，设定真空加热炉的真空度为0.01-0.05mpa，加热温度控制在300-500摄氏度；（2）加热20-40min后停止加热，将端盖随真空加热炉冷却至60℃时取出，然后在空气中冷却至室温，完成联轴节端盖的再制造处理。
12.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中所述电刷镀过渡增材层的厚度为0.01-0.05mm，优选的为0.03-0.05mm；所述ni-p化学镀镀层的厚度为0.01-0.03mm，优选的为0.02mm。
13.进一步的根据本发明所述的再制造方法，其中完成表面镀层再制造处理的联轴节端盖的表面尺寸满足使用标准要求，表面显微维氏硬度为776.3～894.7hv，平均显微维氏硬度为850.8hv。
14.通过本发明的技术方案能够达到以下技术效果：（1）本发明针对高铁用联轴节端盖创新运用再制造的先进理念，对因表面ni-p化学镀镀层磨损而失效报废的端盖镀层，同时采用电刷镀和ni-p化学镀技术进行再制造，使其恢复密封性能，满足端盖的使用性能，能够有效延长端盖的使用寿命和全寿命周期，实现高价值端盖的循环利用，而且端盖镀层的再制造不仅可以降低高铁运营的成本，而且可以大大缓解失效端盖封存入库的压力，有效的降低生产成本，节约资源和能源。
15.（2）本发明所述方法相对于制造新品，再制造过程中对资源和能源的需求量很小，由此产生的废气、废液等排放物也相对较少，可以更好的实现真正意义上的绿色制造。
16.（3）本发明所述再制造方法亦可在联轴节端盖以外的摩擦损耗类零部件的修复再制造中获得推广应用，具有广阔的市场前景。
附图说明
17.附图1为采用本发明所述再制造方法对高铁用联轴节端盖内圆面进行珩磨加工处理后的结构示意图与尺寸关系图；附图2为采用本发明所述再制造方法对高铁用联轴节端盖内圆面进行电刷镀加工处理后的结构示意图与尺寸关系图；附图3为采用本发明所述再制造方法对高铁用联轴节端盖内圆面进行ni-p化学镀加工处理后的结构示意图与尺寸关系图。
具体实施方式
18.下面对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
19.本发明提出一种电刷镀和ni-p化学镀相结合的再制造技术，尤其是针对高铁用联轴节端盖表面镀层的再制造方法，具体包括以下具体步骤：步骤一、首先对待处理的联轴节端盖进行清洗，去除端盖表面锈蚀、油污等表面附着物，并进行充分干燥后对待处理的联轴节端盖进行再制造评估。通过再制造评估评估磨损端盖的再制造技术要求，符合端盖再制造技术要求的磨损端盖为可再制造件，不符合端盖再制造技术要求的磨损端盖作报废处理。
20.所述端盖再制造评估主要包括端盖外观再制造评估、内圆直径再制造评估，其结构如图1所示，内圆面为密封圈安装位置。其中端盖外观再制造评估要求磨损端盖表面不允许有严重的影响使用的碰伤、磕伤、锈蚀等缺陷，同时端盖内圆面不允许有任何划伤、碰伤、磕伤、锈蚀等缺陷；pt再制造评估要求端盖表面无肉眼可见的裂纹、气孔等缺陷等。
21.步骤二、对经评估作为可再制造件的磨损端盖整体进行化学退镀。采用化学退镀法去除磨损端盖表面的原有ni-p化学镀镀层，因为不去除原ni-p化学镀镀层，会造成再制造镀层的不连续、脱落、起包等现象。端盖表面的原有ni-p化学镀镀层采用化学退镀法可以完全去除，具体的将经过再制造评估的可以进行再制造的端盖缓慢、完全浸入化学退镀溶
液中，退镀时间控制在100-150分钟（优选的控制在120min），每隔30min观察端盖表面镀层的退镀情况。若端盖表面的镀层没有完全退除，将端盖继续浸入化学退镀溶液中进行退镀，直至完全退除表面镀层。其中化学退镀溶液按照由c6h4o5nsna、c
12h25
so3na、c2h8n2和naoh混合配置而成，其中各组分的浓度为：c6h4o5nsna：8-12g/l、c
12h25
so3na：0.1-0.2g/l，c2h8n2：100-150g/l，naoh：80-120g/l。优选的所述化学退镀溶液按照c6h4o5nsna：10g/l、c
12h25
so3na：0.1g/l、c2h8n2：120g/l、naoh：110g/l进行配置制得。化学退镀溶液温度控制在80～90℃。化学退镀后端盖表面允许有微量的ni元素和p元素存在，其中表面化学成分中ni元素重量百分比为≤0.5％，p元素重量百分比为≤0.5％。
22.步骤三、对化学退镀后的端盖内圆面进行珩磨。采用内圆磨加工磨削掉端盖内圆面的磨痕。由于化学退镀合格的端盖内圆面存在较深的磨痕，因此需要采用内圆磨磨削加工工艺消除端盖内圆面的磨痕。端盖内圆面内圆磨加工后的尺寸要求为106.7 0.04 0mm，如图1标注所示，表面粗糙度要求为≤ra0.2
µ
m。端盖内圆面不允许有任何划伤、磕伤和碰伤等缺陷。
23.步骤四、对经珩磨处理后的端盖内圆面进行电刷镀。采用电刷镀技术在端盖内圆面刷镀一层镍合金电刷镀镀层作为增材层，以弥补内圆磨工序磨掉的尺寸。电刷镀镀层应平整、光滑、色泽一致、无气孔、结瘤、局部镀层组织无粗大和发毛现象（擦伤、拉伤、棱角、边缘部位除外），无烧伤之处。电刷镀镀层表面不允许有任何划伤、磕伤和碰伤等缺陷，不允许存在局部无镀层、针孔、粗糙、裂纹、起泡、分层和脱落等缺陷。电刷镀所采用的电刷镀液的主要配方成分以质量份数计为：氯化亚铁3-6g/l、配位剂2-4g/l、氯化镍8-12g/l、渗透剂5-8g/l、镍纳米颗粒30-50g/l、硫酸镍10-15g/l、光亮剂3-4g/l、蒸馏水50-100g，其操作步骤为：1)先将端盖内圆面进行除油除锈，采用蒸馏水洗3-5min；2)用镀笔蘸取电刷镀液进行电刷镀，温度控制在45℃-65℃，刷镀时间5-15min，刷镀电压选择8-14v，镀笔运动速度控制在3-6m/min；3)端盖内圆面电刷镀完后采用烘箱进行烘干，烘干温度80-120℃，烘干时间30-60min。
24.端盖内圆面电刷镀加工后的尺寸要求为 106.6 0.08 0.04mm，如图2所示，表面粗糙度要求为≤ra0.2
µ
m。电刷镀层的厚度为10-50微米，优选的为30-50微米。
25.步骤五、完成端盖内圆面电刷镀以后，对端盖全部表面进行ni-p化学镀表面处理。具体的，在对端盖表面进行ni-p化学镀表面处理时，将端盖缓慢、完全浸入ni-p化学镀镀液中，镀液温度控制为85～95℃，施镀时间控制在100-150min（优选120min），ni-p化学镀镀层厚度为0.01-0.03mm（优选0.02mm）。其中ni-p化学镀镀液按照niso4·
7h2o：21～25g/l，nah2po2·
h2o：16～18g/l，ch3coona：8～12g/l，na3c6h5o7·
2h2o：8～12g/l进行配置。配置好的ni-p化学镀镀液的ph值控制为4～5。
26.ni-p化学镀镀层颜色为银白色，允许有轻微的水印。不允许局部无ni-p化学镀镀层，不允许ni-p化学镀镀层存在斑点、裂纹、针孔、起泡、麻点、分层、起皮、脱落，不允许端盖内圆面ni-p化学镀层有任何划伤、磕伤和碰伤。端盖内圆面，即图3所示ⅰ处，ni-p化学镀后的尺寸要求为106.6 0.04 0mm，如图3所示，表面粗糙度要求为≤ra0.2
µ
m。
27.步骤六、对经ni-p化学镀表面处理后的端盖进行热处理。端盖表面在ni-p化学镀
后要进行热处理，是为了提高端盖表面ni-p化学镀镀层的硬度和结合强度。具体操作过程为将端盖整齐放置于炉膛的有效加热区，使端盖加热均匀。注意装炉过程中不要磕伤、碰伤端盖。端盖入炉后，关闭炉门，设定真空加热炉真空度为0.01-0.05mpa，优选的为0.01mpa。开启真空泵，当炉内真空度达到0.01mpa时，真空加热炉开始缓慢加热。热处理温度在300-500摄氏度，优选的为400℃，时间20-40min，优选的30min。保温结束后停止加热。端盖随炉冷却至60℃时取出，然后在空气中冷却至室温。
28.表面磨损或部分失效的高铁用联轴节端盖通过本发明的再制造方法进行修复再制造后，端盖表面的ni-p化学镀镀层为稍带浅黄色的银白色，端盖表面尺寸满足使用标准要求，表面显微维氏硬度为776.3～894.7hv，平均显微维氏硬度是850.8hv。
29.下面给出本发明的具体实施例。
30.实施例1：以失效报废联轴节端盖（编号：ty-20190913）为例，端盖内圆面表面ni-p化学镀镀层磨损严重，导致端盖内圆面的密封性能失效，其材质是55#钢。其采用本发明提供的端盖再制造工艺过程为：（1）将失效报废端盖放在清洗槽中，去除端盖表面的锈蚀、油污等表面附着物，并进行充分干燥。经目视检验清洗干净的失效端盖的表面状态，不存在磕、碰伤等表面缺陷。失效端盖的内圆直径为106.632mm、106.656mm、106.687mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，100%pt检验失效端盖的表面，没有发现微观裂纹、气孔等缺陷。该失效端盖经再制造评估为可再制造件。
31.（2）将可再制造端盖完全浸入温度为90℃的化学退镀溶液中进行化学退镀。经120min退镀后端盖表面的ni-p化学镀镀层完全退除，用清水清洗干净并充分干燥。目视检验端盖完全退镀后的表面状态，端盖表面没有残留的ni-p化学镀镀层和点蚀、凹坑等过渡退镀缺陷。用手持式光谱仪检测端盖化学退镀后的表面化学成分，其中p元素重量百分比：0.33%、0.43%、0.35%，ni元素重量百分比：0.19%、0.17%、0.25%。化学退镀溶液按照c6h4o5nsna：10g/l、c
12h25
so3na：0.1g/l、c2h8n2：120g/l、naoh：110g/l进行配置。
32.（3）使用m1432b万能磨床对端盖内圆面进行内圆磨磨削加工。端盖内圆面没有任何划伤、磕伤和碰伤等缺陷。磨削加工后端盖内圆面内圆直径为106.717mm、106.732mm、106.728mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，内圆面粗糙度为ra0.102μm。
33.（4）使用电源型号为tr100a-15v-3的电刷镀设备对端盖内圆面进行电刷镀增材处理。端盖接电源负极，电压为8v、电刷镀温度45℃，电刷镀镀层厚度0.03mm。电刷镀完成后要立即用清水冲洗干净端盖表面的镀液并进行充分的干燥。端盖内圆面的电刷镀层均匀，未发现有点坑、麻点、裂纹、起泡、起皮和分层等缺陷。100％pt检测端盖内圆面无肉眼可见的裂纹、气孔等缺陷。端盖内圆直径为106.673mm、106.665mm、106.676mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，内圆面粗糙度为ra0.156μm。电刷镀液的主要成分以质量份数计为：氯化亚铁5g/l、配位剂2g/l、氯化镍10g/l、渗透剂5g/l、镍纳米颗粒40g/l、硫酸镍15g/l、光亮剂4g/l、蒸馏水80g。
34.（5）将端盖清洗、除油、活化后完全浸入ni-p化学镀镀液中，ni-p化学镀镀液温度90℃，施镀时间120min，ni-p化学镀镀层厚度为0.02mm。ni-p化学镀镀液按照niso4·
7h2o 22g/l、nah2po2·
h2o 16g/l、ch3coona 10g/l、na3c6h5o7·
2h2o 10g/l进行配置。配置的ni-p
化学镀镀液的ph值为4.6。端盖表面ni-p化学镀镀层颜色为银白色，无肉眼可见的裂纹、气孔等缺陷。端盖内圆直径为106.632mm、106.623mm、106.635mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，内圆面粗糙度为ra0.136μm。端盖表面ni-p化学镀层p元素重量百分比为10.06％、10.33％、10.52％，ni元素重量百分比为80.49%、81.41%、81.52%。
35.（6）对ni-p化学镀后的端盖采用型号为qsh-vf-600t低真空热处理炉进行热处理，晶化热处理工艺参数为加热温度400℃，保温时间30min。
36.按照上述方法再制造的端盖，在安装运行一个检修期后再次检修，与原来的端盖新件对比，ni-p化学镀镀层的耐磨性能增强，延长了使用寿命，完全满足了端盖新件的要求。
37.实施例2：以失效报废联轴节端盖（编号：ty-20190915）为例，端盖内圆面表面ni-p化学镀镀层磨损严重，导致端盖内圆面的密封性能失效，其材质是55#钢。其采用端盖再制造工艺过程为：（1）将失效报废端盖放在清洗槽中，去除端盖表面的锈蚀、油污等表面附着物，并进行充分干燥。经目视检验清洗干净的失效端盖的表面状态，不存在磕、碰伤等表面缺陷。失效端盖的内圆直径为106.682mm、106.673mm、106.694mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，100%pt检验失效端盖的表面，没有发现微观裂纹、气孔等缺陷。该失效端盖经再制造评估为可再制造件。
38.（2）将可再制造端盖完全浸入温度为90℃的化学退镀溶液中进行化学退镀。经120min退镀后端盖表面的ni-p化学镀镀层完全退除，用清水清洗干净并充分干燥。目视检验端盖完全退镀后的表面状态，端盖表面没有残留的ni-p化学镀镀层和点蚀、凹坑等过渡退镀缺陷。用手持式光谱仪检测端盖化学退镀后的表面化学成分，其中p元素重量百分比：0.43%、0.48%、0.44%，ni元素重量百分比：0.19%、0.33%、0.20%。化学退镀溶液各组分的浓度为：c6h4o5nsna：10g/l、c
12h25
so3na：0.2g/l，c2h8n2：120g/l，naoh：120g/l。
39.（3）使用m1432b万能磨床对端盖内圆面进行内圆磨磨削加工。端盖内圆面没有任何划伤、磕伤和碰伤等缺陷。端盖内圆面内圆直径为106.736mm、106.718mm、106.728mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，内圆面粗糙度为ra0.14μm。
40.（4）使用电源型号为tr100a-15v-3的电刷镀设备对端盖内圆面进行电刷镀增材处理。端盖接电源负极，电压为8v、电刷镀温度55℃，电刷镀镀层厚度0.03mm。电刷镀完成后要立即用清水冲洗干净端盖表面的镀液并进行充分的干燥。端盖内圆面的电刷镀层均匀，未发现有点坑、麻点、裂纹、起泡、起皮和分层等缺陷。100％pt检测端盖内圆面无肉眼可见的裂纹、气孔等缺陷。端盖内圆直径为106.667mm、106.655mm、106.663mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，内圆面粗糙度为ra0.148μm。电刷镀液主要配方成分以质量份数计：氯化亚铁6g/l、配位剂4g/l、氯化镍12g/l、渗透剂6g/l、镍纳米颗粒50g/l、硫酸镍12g/l、光亮剂4g/l、蒸馏水100g。
41.（5）将端盖清洗、除油、活化后完全浸入ni-p化学镀镀液中，ni-p化学镀镀液温度90℃，施镀时间120min，ni-p化学镀镀层厚度为0.02mm。ni-p化学镀镀液按照niso4·
7h2o 25g/l、nah2po2·
h2o 18g/l、ch3coona 12g/l、na3c6h5o7·
2h2o 12g/l进行配置。配置的ni-p化学镀镀液的ph值为4.7。端盖表面ni-p化学镀镀层颜色为银白色，无肉眼可见的裂纹、气
孔等缺陷。端盖内圆直径为106.627mm、106.618mm、106.623mm，内圆同轴度为0.01mm、0.01mm、0.02mm，内圆面粗糙度为ra0.183μm。端盖表面ni-p化学镀层p元素重量百分比为10.46％、10.51％、10.64％，ni元素重量百分比为80.98%、81.78%、81.25%。
42.（6）对ni-p化学镀后的端盖采用型号为qsh-vf-600t低真空热处理炉进行热处理，晶化热处理工艺参数为加热温度420℃，保温时间30min。
43.按照上述方法再制造的端盖，在安装运行一个检修期后再次检修，与原来的端盖新件对比，ni-p化学镀镀层的耐磨性能增强，延长了使用寿命，完全满足了端盖新件的要求。
44.以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。