淺析凸輪軸磷化工藝

摘 要：通過在凸輪軸加工工藝中增加磷化工藝，提高凸輪表面的吸附潤滑油能力，降低凸輪與摩擦副之間的摩擦力，改善磨合性能及使用壽命。

關鍵詞：凸輪軸;磷化;工藝

將鋼鐵零件在含有錳、鐵、鋅的磷酸鹽溶液中進行化學處理，使其表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護膜的方法稱為磷化處理。磷化處理方法有高溫、中溫和低溫。中溫和低溫磷化形成的磷化膜較薄，達不到對在嚴酷環境下工作的發動機零部件的指標要求，且減摩性、耐熱性和結合力也差，而高溫磷化能獲得耐蝕性、耐磨性、耐熱性、結合力及硬度均較高的磷化膜，本文中介紹的凸輪軸磷化方法即為高溫磷化。

我公司在發動機下線磨合過程中發現，凸輪軸的凸輪存在嚴重早期磨損，需要重新更換凸輪軸，嚴重影響了發動機的交付，并造成了成本的增加。借鑒其他發動機工廠的經驗，在凸輪軸加工工藝中增加磨削后磷化工藝，在凸輪表面形成一層磷化膜，該磷化膜能夠防止摩擦部位表面的金屬之間的接觸，減小與其他摩擦副的摩擦力，并能夠儲存潤滑油，形成油膜，改善磨合性能。

1 磷化溶液的配制

1.1脫脂液（按1000L 計）

①加清水至處理槽的80%，加溫至約40℃;

慢慢加入20kg FC-4423T，邊攪拌邊溶解;

加入清水至1000L;

加熱至規定的處理溫度，再確認游離堿度。

②處理條件：堿度：11.0-13.0 pt

溫度：45-55℃

時間：2min以上

③堿度測定：

取10ml工作液放入三角燒杯中，加3～5滴酚酞，用0.1N H2SO4滴定，至粉紅色消失為止，此時消耗酸的ml數即堿度pt數。

④補充和調整：（1000L）

由于連續處理過程中濃度不斷變化，需要定期測定濃度，使其保持在規定范圍內。一般為了使游離堿度上升1pt，補加1.8kg FC-4423T。

處理液經過長時間使用，液體就會變臟，最終脫脂能力降低，以至變為老化狀態，即使補充新脫脂劑，也不會起到預期脫脂效果，這就需要廢棄老化的處理液，更換新液。

1.2 表面調整液（1000L）

①將清水加到處理槽的八成，溫度升到所定溫度;

將3kgPL-VMB先溶于60L 40℃溫水中添加處理槽;

然后將3kgPL-VMA劑溶于60L 40℃溫水后添加處理槽;

加水至1000L，徹底攪拌混合均勻。

②處理條件： 溫度：40-50℃

時間：30 -150s

處理方法：浸漬法

③補充調整：（1000L）

PL-VMA：0.7-1.0kg " " " " "PL-VMB：0.7-1.0kg。

補充后仍得不到滿意的磷化膜時，應當廢棄更新槽液。

1.3 磷化液（1000L）

①將清水加到處理槽的八成;

加入PF-1AM初添劑 140kg，進行攪拌;

加清水全量為1000L，進行攪拌;

加溫至66-71℃，加入鋼絲棉或鋼鐵切屑0.3-1.0kg，約10min后取出;

處理的鐵分如果達到約0.5g/L時，加溫至所規定的溫度，確認總酸度。

②處理條件：總酸度：50±1pt " "酸比：5.6-6.0pt

鐵分：0.3-3g/L " 溫度：90-95 ℃ " 時間：3-15min

③補充和調整：（1000L）

總酸度： 如果補加2.8kg PF-1AM補充劑，總酸度上升1pt。但是由于偶發性的遺漏和溢出使處理液損失時，加水后測定總酸度，添加PF-1AM初添劑調整總酸度。若添加2.8kg，總酸度上升1pt。

游離酸度： 若添加80g中和劑200，游離酸度就降低0.1pt。

鐵分：隨著連續處理，處理液中的鐵分增加，如果鐵分過多會使處理時間變長，覆膜變粗，還有降低密著性、耐蝕性的傾向。鐵分達到3g/L以上時，或廢棄更新一部分處理液，或依靠吹入空氣來降低鐵分濃度。

④檢驗方法：

總酸度： 將10ml處理液用吸管吸到三角燒杯內，加5-6滴酚酞，用0.1N NaOH滴定，顏色從無色到粉紅色為終點，所耗用的ml數即為總酸度的pt。

游離酸度： 將10ml處理液用吸管吸到三角燒杯內，加2-3滴溴酚藍，用0.1N NaOH滴定，顏色從黃色到藍紫色為終點，所耗用的ml數即為游離酸度的pt。

鐵分：將10ml處理液用吸管吸到三角燒杯內，加5ml50%硫酸，用0.18 mol/L KMnO4滴定，顏色變成紫紅色為終點，所耗用0.18 mol/L KMnO4的1ml相當于溶液含鐵分1g/L。

2 凸輪軸的工藝

凸輪軸磷化工藝流程如下： 磷化前清洗—脫脂—水洗—表調—磷化—磷化后清洗。

2.1 磷化前清洗。清洗凸輪軸全部內外表面，孔槽，去除目視雜物。

2.2 脫脂。將凸輪軸放入脫脂液中浸泡，輕微晃動工件，使凸輪軸表面附著的銹、油脂、灰塵、污物等充分除去，清洗時間2～3min。

2.3 水洗。將凸輪軸放入清洗箱浸泡10～20min，浸泡時輕微晃動工件。

2.4 表調。測量表調液溫度達40～50℃時，將吊框及凸輪軸吊入表調池內浸泡0.5～1min，浸泡時輕微晃動工件或攪動溶液，以增加表面組織的活性。

2.5 磷化。測量磷化液溫度達90～95℃時，將吊框及凸輪軸放入磷化槽內浸泡10～15min，作上下移動，并查看工件表面反應情況，反應完成后將工件提出。

2.6 磷化后清洗。將凸輪軸浸入清洗箱，清洗20s，清洗完成后控干，并在凸輪軸表面涂防銹油，以避免生銹。

3 磷化膜質量評價方法

3.1 磷化膜外觀用肉眼檢查，整個金屬表面應該為磷化膜覆蓋 ，磷化膜的厚度應足以完全保護金屬表面 ，檢查時可將金屬浸于水中 ，磷化膜未覆蓋的地方就會露出金屬光澤。

3.2 表面不應存在大結晶聚集點、污點、銹蝕點等。磷化膜是淺色或深灰色。以指甲用力劃磷化膜后，應在表面出現白色的劃痕，但不應對磷化膜造成肉眼可見的損傷。