Page 93 - 理化检验-物理分册2025年第三期
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陈 荣，等：活塞发动机连杆衬套内表面剥落原因
表2 工艺模拟试验条件及检查结果
编号 试验件 试验条件 剖面金相检验结果
1 衬套（无镀层） 弱浸蚀 显微组织正常
2 衬套（无镀层） 现行退镀溶液浸泡9 min 铜层近表面深度约为50 μm内局部铅溶解
3 衬套（带25 μm厚镀层） 现行退镀溶液浸泡9 min，完全去除镀层 铜层近表面深度约为50 μm内局部铅溶解
4 衬套（带25 μm厚镀层） 现行退镀溶液浸泡9 min +弱浸蚀 铜层近表面深度约为50 μm内局部铅溶解
5 衬套（带18 μm厚镀层） 现行退镀溶液浸泡7 min，完全去除镀层 铜层近表面深度约为50 μm内局部铅溶解
6 衬套（带35 μm厚镀层） 现行退镀溶液浸泡22 min，完全去除镀层 铜层近表面深度约为50 μm内局部铅溶解
7 衬套（带35 μm厚镀层） HB/Z 236—93退镀溶液浸泡15 min，完全去除镀层 铜层近表面深度约为200 μm内局部铅溶解
退镀所需的处理时间越长，同样地，在相同的处理时 与HB/Z 236—93推荐的退镀溶液并不相同， 但试验
间下，原始镀层越薄，基体中铅质点溶解得越多；此 结果表明，HB/Z 236—93推荐的 “氟硼酸+双氧水
外，尽管弱浸蚀工艺采用酸溶液擦拭试样，但现行弱 溶液”去除镀层的速率更快，造成铅青铜基体铅质点
浸蚀工艺对铜合金层铅质点的溶解并无明显促进作 溶解的现象也更严重。不同试验条件下的衬套剖面
用。工厂现行的“冰醋酸+双氧水溶液”退镀溶液 显微组织形貌如图8所示。
图 8 不同试验条件下的衬套剖面显微组织形貌
如前所述，活塞发动机连杆衬套铜合金层发生 验证明，三金属卷制衬套的性能更优，由此逐步完善
大面积剥落，剥落是由于铜合金近表面存在大量枝 并使用至今 [8-9] 。衬套表面电镀减摩合金涂层可以
晶间孔隙和铅质点消失等异常显微组织，造成承载 达到减摩抗磨的作用，是目前较为成熟的表面处理
能力不足，在工作载荷作用下，衬套内表面发生剥 技术，三金属卷制衬套采用10号钢+铜合金双金属
落现象。通过故障原因分析和模拟试验发现，铜合 +铅锡合金镀层的组合材料。研究人员围绕镀层的
金近表面的异常显微组织是由大修期间采用酸溶液 均匀性、镀层成分控制精确度提升，以及改善环保性
去除原镀层时，酸溶解了铜合金层的枝晶间铅质点 等方面开展了大量研究工作 [10-11] 。在实际工程应用
引起的。酸溶液浸泡时间是由观察原镀层是否退净 中，除了制造工艺过程，维修工艺同样是确保产品在
来确定的，很难精确控制，导致部分衬套退镀时间过 全寿命周期内可靠使用的重要组成部分，对于电镀
长，铜合金层损伤严重。 产品，除了电镀工艺，镀前预处理以及镀层退镀、重
20世纪90年代，陈培琴、黄翔如等研究提出用 镀工艺等都是影响镀层质量的重要因素，以往的研
双金属卷制衬套代替铜衬套，之后研究者们又在衬 究大多集中在电镀液设计及电镀工艺参数选择等方
套内表面增加镀层，形成三金属卷制衬套，并且实 面，对预处理、退镀等配套工艺关注得很少。
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