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工业缝纫机棱床的工作特点是高速运动(4500r/min),载荷不大。其主要失效形式是磨损失效。梭床材料为20Cr钢。通常要求梭床高耐磨性、高硬度和变形小,国内通常采用高频加热机热处理,虽可满足使用要求,但使用寿命低,而且磨损后噪声污染严重。

梭床加工工序流程不是特别的繁琐,高频加热机热处理层深度为0.35mm左右,热处理工艺为:840℃ x(1.5-2)h。工件经热处理后产生一定变形量,磨削加工要磨去0.8-1.Omm。工件使用时,当磨损量大于0.2mm 时,其振动噪声高达88dB以上,造成严重噪声(环境)污染;并且工件运行中磨损间隙加大时噪声进一步升高,工人操作环境十分恶劣。因此,生产单位迫切要求提高工件耐磨性,并改善工人生产工作环境状况。

化学镀是一种表面处理技术,化学镀层表面具有独特的物理、化学和力学性能。化学镀加工不需要电源,无毒,无污染。梭床经化学镀后(Ni-P),其硬度高,耐磨性高,摩擦因数低,对形状复杂的梭床,镀层厚度均匀,工件不变形,可省去磨削加工。若采用高频加热机工艺处理,工件镀层性能则更好。对梭床进行N-P合金和Ni-P-SiC复合化学镀,镀液成分中硫酸镍为主盐,亚磷酸钠为还原剂,pH值为4.6,工作温度为90℃,时间为2h。复合化学镀Ni-P-SiC工艺为在Ni-P化学镀液中加入lOg/L的SiC,SiC颗粒度<2.5p.m,机械搅拌进行复合镀。20Cr钢梭床两种镀层组织可以看出,加入SiC并未改变Ni-P镀层的组织结构,而是SiC颗粒镶嵌并均布于Ni-P合金基体上,白色镀层部位黑色小颗粒是SiC。能谱分析表明,镀态镀层为非晶态结构。镀层高频加热机热处理后使非晶态组织向晶态组织转化,镀层完成硬化。化学镀层的耐磨性能远高于高频加热机热处理的工件,其中以化学复合镀Ni-P-SiC镀层耐磨性能最佳。

分析认为,化学镀层硬度高和耐磨性优异,是由于Ni-P镀层在高频加热机加热中发生磷原子扩散偏聚,产生晶格畸变,使镍固溶体硬度增高;在温度升高时,在磷原子扩散到镍晶格(111)晶面时,形成共格关系,其畸变更甚,故硬度进一步升高。在温度升高时,过饱和固溶体发生脱溶分解,析出第二相Ni3P,其镀层硬度因Ni3P析出而升高,在400℃时硬度最高。由于Ni-P-SiC复合镀层中SiC高硬度颗粒的弥散强化作用,在同样温度下,复合镀层硬度高于Ni-P镀层硬度。在350℃时,复合镀层硬度达最高值,温度再升高,使Ni3P相发生聚集长大,晶体缺陷减少,镀层硬度下降。但耐磨性试验表明,Ni-P-SiC复合镀层400℃处理后的耐磨性能高于350℃处理的。这是由于在磨损中,SiC颗粒被拉出而出现的小空洞具有储油减摩功能;另一方面,Ni3P的聚集粗化,Ni发生再结晶,又使镀层塑性提高很大,韧性增加,使镀层抗裂纹萌生和扩展能力增强,因而在润滑条件下,经400℃处理的镀层耐磨性最好。