〔摘要〕本文论述了铝合金活塞表面石墨喷涂工艺改进过程及方法。 通过改进，优化了喷涂工艺，降低了生产成本，改善了生产环境。
〔关键词〕石墨喷涂 工艺 试验 改进
1 前言
滨州渤海活塞股份有限公司需表面处理的产品中， 裙部喷涂石墨产品的月均产量为 3-5 万只。喷涂石墨产品的原工艺流程包括：磷化、清洗、石墨喷涂。 其中喷涂石墨产品各流程单只原材料成本(见表1)：
磷化成本占总成本的62.5%。
因喷涂过程中磷化流程存在有害物质，喷涂现场空气质量检测结果为：空气里粉尘和蒸汽中磷酸及其化合物粉尘达到70%。因为存在有害物质，从而又产生处理费用（见表2）：
2 现有情况
行业内石墨处理有两种处理方式：印刷石墨与喷涂石墨。 其中印刷石墨工艺，未采用磷化工艺进行预处理，结合力完全满足产品性能要求。 喷涂石墨工艺与之有可比性，同样是通过粘结剂（种类不同）将石墨粘附在活塞表面，所以其工艺过程具有可参考借鉴性。
喷涂前预处理的作用是更好的吸附粘结剂及其填料。 其中有两种方式：一是在基体表面形成孔隙，增加吸附能力；二是基体表面清洁无油污，依靠粘结材料自身粘结力实现良好的吸附效果。 在我们传统的喷涂前预处理生产中，磷化反应所获得的主要成分为磷酸铝和磷酸铬。 这两种物质是主要污染源。
我们可以通过改变预处理方式达到减少污染，降低成本的目的。
喷涂石墨实际上是石墨涂层内的粘结剂与铝基体的粘合，我们喷涂石墨中选用的是高粘度改性酚醛树脂，该树脂与铝基体结合数据如下，远优于行业标准。
从粘结剂性能分析，我们现在使用的粘结剂能够达到与铝基体足够的粘合强度，从而保证石墨与铝基体的结合力。
理论分析，石墨作为填料可影响结合力，应根据不同的基料选择合适的石墨粉比例。 石墨中丙酮、乙酸乙酯和粘结剂的含量的确定同样影响石墨结合力。
所以可以通过调整喷涂石墨中各成分含量来达到最佳粘结力，进而保证石墨与铝基体结合力。
3 改进过程
我们首先通过各成分正交试验的方法寻找最佳工艺配方，选用YC6108ZLQB产品进行工艺试验：
(1)实验目的：寻找结合力最好的石墨溶液配方
（2）实验考核指标：石墨脱落率；
（3）试验因素：A、石墨粉含量 B、粘结剂含量C、丙酮含量 D、乙酸乙酯含量；
（4）选用正交表类型：选用L9（34 ）正交表；
（5）选位级（见表4）
A、石墨粉含量：原含量中差 原含量×0.9倍 原含量×1.1倍
B、粘结剂含量：原含量中差 原含量×0.9倍 原含量×1.1倍
C、丙酮含量：原含量×1.2倍 原含量×1.4倍 原含量×1.6倍
D、乙酸乙酯含量：原含量×1.2倍 原含量×1.4倍原含量×1.6倍
(6)正交试验结果（见表5）：
（7）结果分析：
1. 各因素对结果影响的重要程度， 极差R最大者，就是对结果影响程度最大，R最小则影响程度最小。 从实验结果分析， 因素重要程度的次序是D→C→B→A。
2.从实验结果直接看A1B1C3D2是最佳工艺条件。
3.算一算：从水平之和（越小越好），可以看出，最好的工艺条件是A1B1C3D3。
从趋势图1看，C因素、D因素还有潜力可挖，随着丙酮和乙酸乙酯比例的增高，石墨的脱落率有逐渐下降的趋势。
(8)根据(7)的结果进一步进行试验 ：我们进一步在A1B1C3D3配方基础上增加丙酮和乙酸乙酯的比例，继续试验，试验中我们将产品进行直径区分，根据实际生产产品情况，我们将产品分为：直径在135mm以下及直径在135mm以上两类。实验结果（见表6）：
通过实验结果判断， 直径在135mm以下的产品石墨层结合最好的为实验7，直径在135mm以上的产品石墨层结合最好的为实验4。
根据上述进行的调整部分成分比例对比试验和各成分正交试验，我们得出最佳的工艺配比：
A、石墨粉含量： 原含量中差
B、粘结剂含量： 原含量中差
C、丙酮含量： 原含量× 1.71-1.8倍
D、乙酸乙酯含量： 原含量× 1.8-1.9倍
在此配方下进行小批跟踪试验（见表7）：
但是仍然存在0.9—1.8%的石墨脱落率，产品仍然存在脱落隐患。 为达到石墨脱落率0%的效果，我们需要进一步进行最佳配置方法试验。
进行配制方法改进试验：
在溶液配比试验完成之后，只有配置溶液的方法未改变。 传统的溶液配制方法是：将粘结剂从桶内称重倒出，混上称好的石墨粉，搅拌均匀后，再加入适量的溶剂。
经过现场实地细致观察，发现粘结剂在桶内倒出时，桶内的物质呈现上下轻微分层的现象。
改进方法：在配置石墨溶液前，将粘结剂进行晃动，使粘结剂充分混合均匀，然后倒出，再进行配置，溶液配置比例同上。
将按上述方法配置的石墨溶液进行喷涂试验，实验结果（见表8）：
4 结束语
在此工艺配方条件下，2012年累计喷涂生产45万只， 其中我们对产品的石墨结合力进行抽查检测，石墨合格率为100%，优于原工艺方法98.5%的结合力比例。 该项技术改进，取消了磷化处理，降低了喷涂生产成本，改善了生产环境。
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