。 活塞桿作為高頻響伺服作動(dòng)器的關(guān)鍵核心部件之一， 其性能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的控制精度、 響應(yīng)速度、 瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)誤差。高頻振動(dòng)加速了活塞桿表面的摩擦磨損， 為了提高活塞桿的表面性能， 延長(zhǎng)伺服作動(dòng)器的使用壽命， 常采用電鍍硬鉻提高活塞桿的表面耐磨性能，但隨著當(dāng)前苛刻服役條件的需求， 伺服作動(dòng)器活塞桿長(zhǎng)期處于重載、 高溫、 鹽霧、 粉塵等極端環(huán)境之中， 活塞桿極易產(chǎn)生微動(dòng)磨損、 疲勞和腐蝕等問(wèn)題， 從而導(dǎo)致伺服作動(dòng)器密封失效。 傳統(tǒng)的電鍍硬鉻工藝暴露出巨大缺陷， 并且電鍍硬鉻存在沉積效率低， 工藝過(guò)程會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)， 導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。 雖然環(huán)保型防腐抗磨的新型電鍍工藝已有學(xué)者進(jìn)行了研究， 但鍍層顯微硬度不足、 鍍層中存在微觀裂紋、 易氫脆等仍然是新型電鍍工藝研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。 熱噴涂技術(shù)作為替代方式之一

， 具有選材和應(yīng)用范圍廣

， 材料表面熱影響區(qū)小， 涂層厚度范圍寬

， 工藝可靠性強(qiáng)

，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)， 實(shí)現(xiàn)了在高頻響伺服作動(dòng)器活塞桿產(chǎn)品上的技術(shù)突破

。
    本文將從以噴代鍍技術(shù)的發(fā)展歷程

、 目前國(guó)內(nèi)外以噴代鍍技術(shù)的研究現(xiàn)狀和活塞桿特別是高頻響伺服作動(dòng)器活塞桿表面以噴代鍍技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀等方面進(jìn)行了分析和討論。    

以噴代鍍技術(shù)的發(fā)展歷程

1

    電鍍硬鉻起源于 1856 年的德國(guó)

， 在 1926 年

，美國(guó) C.G.Fink 教授等人發(fā)明了從含硫酸的鉻酸溶液沉積出光亮鉻的專(zhuān)利， 此后電鍍硬鉻在解決材料表面耐磨腐蝕方面發(fā)揮了巨大的作用

。 隨著環(huán)保要求的提高

， 電鍍處理過(guò)程中產(chǎn)生大量的Cr⁶⁺ 離子， 對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染阻礙了其發(fā)展

。此外

， 傳統(tǒng)的電鍍鉻工藝需要經(jīng)過(guò)氫化

、 活化、鍍?nèi)榘足t

、 熱擴(kuò)散等多道復(fù)雜工序

， 難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性， 而且電鍍鉻處理后

，鍍件表面常常存在裂紋

， 水汽、 Cl^- 等腐蝕性介質(zhì)通過(guò)裂紋直接作用在基體上

， 使得工件逐漸被腐蝕

。 需要有其它表面處理技術(shù)來(lái)替代電鍍鉻，從 20 世紀(jì)早期開(kāi)始

， 人們開(kāi)始嘗試采用噴涂技術(shù)替代電鍍（以噴代鍍）

。

    二十世紀(jì) 20 年代， 誕生了電弧絲噴涂技術(shù)

。 它可以有效的提高大型結(jié)構(gòu)件的防腐性能和耐磨性能

， 相比于電鍍硬鉻， 在長(zhǎng)效防腐

、 耐高溫腐蝕等方面有著非常大的優(yōu)勢(shì)

， 利用電弧絲噴涂的民用礦井設(shè)備、 軍用航海設(shè)備等的壽命可延長(zhǎng) 15~30 年

。

    繼電弧絲噴涂之后

， 二十世紀(jì) 50 年代出現(xiàn)了爆炸噴涂和等離子噴涂， 60 年代出現(xiàn)了自熔性合金粉末火焰等離子噴涂

。 等離子噴涂的中心溫度高， 因此

， 可以進(jìn)行各種陶瓷

、 高熔點(diǎn)、 耐磨損

、耐高溫材料的噴涂

， 并且等離子噴涂涂層的孔隙率低、 涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高

， 在耐磨

、 耐高溫等方面均超越了鍍硬鉻層。 等離子涂層的出現(xiàn)

， 將涂層的應(yīng)用拓寬至電鍍鉻層無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域

， 如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、 核反應(yīng)堆等領(lǐng)域所用的熱障涂層

， 具有生物活性的功能涂層現(xiàn)

， 將涂層的應(yīng)用拓寬至電鍍鉻層無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域

， 如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、 核反應(yīng)堆等領(lǐng)域所用的熱障涂層

， 具有生物活性的功能涂層

。

    到了 80 年代， 在等離子噴涂技術(shù)上又發(fā)展起來(lái)一種高*的噴涂技術(shù)——超音速火焰噴涂 (High velocity oxygen fuel, HVOF)

。 超音速火焰噴涂所制備的優(yōu)質(zhì)涂層

， 在航空航天、 冶金機(jī)械等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用

。 因其工藝性及經(jīng)濟(jì)性完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍鉻技術(shù)的替代

， 從而以噴代鍍技術(shù)得到了廣泛的采用。 美國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件中

，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化工藝

，性能提高， 成本降低

。飛機(jī)起落架的服役工況極其惡劣

， 原本電鍍層在海洋氣候下極易產(chǎn)生腐蝕而加速失效，而通過(guò)采用超音速火焰噴涂技術(shù)制備特殊涂層后

，大大提高了抗磨損

、 抗腐蝕性能。 在冶金機(jī)械領(lǐng)域

， 超音速火焰噴涂得到的涂層孔隙率低

、 顯微硬度高，相比原有電鍍鉻層

，提高了產(chǎn)品的使用壽命

， 也提高了冶金機(jī)械產(chǎn)品的利潤(rùn)率。在磨損件修復(fù)方面

， 超音速火焰噴涂技術(shù)操作精準(zhǔn)

、 修復(fù)質(zhì)量高，從而降低了維修成本

， 并且避免了電鍍液對(duì)磨損件的二次損傷 

。

以噴代鍍技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2

    熱噴涂技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加速了國(guó)內(nèi)外以噴代鍍技術(shù)的發(fā)展

，特別是超音速火焰噴涂技術(shù)的發(fā)展

，使噴涂得到的涂層具有耐磨損、耐腐蝕

、耐疲勞的特性

，很多學(xué)者在對(duì)比熱噴涂涂層和電鍍硬鉻層的各項(xiàng)性能方面進(jìn)行了深入的研究。

...

原鏈接：學(xué)術(shù)論文丨高頻響伺服作動(dòng)器活塞桿 以噴代鍍技術(shù)的可行性分析

上一篇：學(xué)術(shù)論文丨SiCf/SiC 復(fù)合材料表面 Si/Yb2Si2O7 雙層涂層結(jié)合強(qiáng)度分析

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熱點(diǎn)動(dòng)態(tài)

• 學(xué)術(shù)論文丨航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)熱噴涂熱障涂層用 金屬黏結(jié)層：回顧與展望

  陳衛(wèi)杰1*, 宋 鵬1, 高 棟2, 汪 超31．昆明理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院；2．中國(guó)航發(fā)商用

  05-17

  2022

• 學(xué)術(shù)論文丨SiCf/SiC 復(fù)合材料表面 Si/Yb2Si2O7 雙層涂層結(jié)合強(qiáng)度分析

  張樂(lè) 1,2

  ，張藝馨 3

  ，牛亞然 4，李其連 1,2

  ，鄧楊芳 5

  ，周海濱&nbs

  05-17

  2022

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  劉繼彬1，2

  ，詹華1

  ，鮑曼雨1，李蔚3

  ，汪瑞軍11. 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院

  ；2. 中機(jī)試驗(yàn)裝備股份有限公司；3. 國(guó)網(wǎng)通用航空

  05-17

  2022