提高螺杆和机筒的耐磨和耐腐蚀性方法

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一、螺杆及螺杆组件的氮化

目前螺杆机筒的氮化技术,主要有液体氮化(液体主要是盐溶液)、气体氮化(气体是NH3)和离子氮化,尤以离子氮化的效果最好,经离子氮化处理后,螺杆的平均使用寿命较气体氮化螺杆延长2~3倍。离子渗氮作为强化金属表面的一种化学热处理方法,广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。零件经离子渗氮处理后,可显著提高材料表面的硬度,使其具有高的耐磨性、疲劳强度、抗蚀能力及抗烧伤性等。离子渗氮又称辉光渗氮,是利用辉光放电原理进行的。离子渗氮是在充以含氮气体的低真空炉体内把金属工件作为阴极炉体为阳极,通电后介质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离,在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下,氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击。离子的高动能转变为热能,加热工件表面至所需温度。由于离子的轰击,工件表面产生原子溅射,因而得到净化,同时由于吸附和扩散作用,氮遂渗入工件表面。螺杆离子氮化时,氮原子不断渗入螺杆的表面层,并且和其中的部分金属元素结合形成硬度极高的氮化物——氮化铝层,其表面硬度达到HV900-1100,大大提高了螺杆和机筒的耐磨性能。

二、螺杆的镀铬或镀钼处理

镀铬工艺种类众多,按其用途可分为镀装饰铬、镀硬铬、镀乳白铬和镀黑铬等,而单、双螺杆塑料挤出机中的螺杆普遍采用的工艺是镀硬铬。镀铬处理时,螺杆材料一般选用40Cr或45#钢,镀铬层的厚度通常为0.05-0.2mm,经过镀硬铬处理后的螺杆具有非常好的表面洁净度和优良的抗腐蚀性能,同时耐磨性也显著增强。需要注意的是,在摩擦力和外部撞击力的作用下镀铬层容易脱落,这会加快螺杆的磨损;同时脱落后形成的凹坑会和镀铬层组成化学电池的“两极”,这又加速了螺杆的腐蚀。所以,在镀铬前,螺杆一般要经过预处理,例如,磨削去除各处的锐边和尖角,特别是螺纹脊处应加工成小圆角。否则,在铬的边缘效应作用下,铬层局部沉积过快,堆积较多的粗精颗粒,形成铬层脱落的起始点。鉴于以上原因,为了使镀铬层与螺杆基体结合牢固,镀铬常按以下工艺顺序进行:螺杆表面的清洗(有机溶剂(苯、丙酮)或碱溶液)→弱酸蚀(清除螺杆表面的氧化膜并使其轻微浸蚀,提高镀层与基体的结合强度)→镀铬→热处理(一般方法是将其置于热矿物油或空气中(180~250℃)保持2-3h,提高镀层的韧性和结合力。)螺杆镀铬层厚度为0.05-0.2mm,表面维氏硬度HV1000-1100相当于洛氏硬度HRC66-77。镀铬的优点是:摩擦系数低,硬度高,抗氧化的化学稳定性好,在螺杆工作的温度范围内(500℃以下) 能持久保持镀层的硬度,表现出比较好的耐磨和耐腐蚀性能。

螺杆表面喷镀钼层,也可以达到防止腐蚀,减少磨损的目的。具体工艺为:氮化钢螺杆材料→氮化处理(500℃左右,两次)→等离子喷镀(对螺杆顶部或整个表面喷镀钼层(厚度为0.3mm)。

三、堆焊合金螺杆

目前螺杆的堆焊形式主要有两种:一种是在螺杆顶端部位堆焊合金层,另一种是在螺杆整个表面堆焊一层或多层合金。堆焊基体可以选取整根螺杆,也可以是其组成件。螺杆上堆焊合金,可采用埋弧堆焊

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