刷镀——一种简便有效修复磨损小号活塞的工艺

钲歌嘹亮

众所周知，活塞是铜管乐器的生命所在。保护再好的铜管乐，活塞与活塞筒壁之间的间隙也会随着使用年限而增加。这一点对于专业的乐手和乐器显得更为突出。因为，专业乐手由于职业的要求，他的乐器的使用频率远高于业余乐手，而专业乐手的乐器一般也要比业余乐手的乐器更高级，更精贵。所以，活塞因磨损造成的乐器性能下降和淘汰的损失也越大。

那么，除了精心保养和使用自己心爱的乐器以外，有没有简单易行的办法修复已经过渡磨损的活塞，以便延长管乐器的寿命呢？有。以下笔者结合对自有的一把使用超过20年的捷克产AMATI 小号活塞的修复，向各位号友介绍刷镀修复工艺。

笔者两年前从一位专业乐手手中以友好价格受让了一把AMATI 小号。小号号身镀银，没有任何磕碰、划痕，可见小号原来的主人对它多么爱惜。但小号的第二调音管靠外部局部已经被手掌磨掉镀层，露出金黄色，可以说明小号跟随它原来的主人多年。经过试吹，可以感觉到气密性能有一定的下降，但当时看还是可以使用的。笔者因早知AMATI品牌，见到保养很好的这只小号心生喜爱，就把它留在身边。

经过一段时间使用，笔者感到小号气密性能的问题越来越明显，尤其是吹奏高音（降B调高音5以上）时更是突出。如此说来，这个问题已经到了不解决就不能继续使用的程度。为此，笔者重点仔细检查小号活塞漏气的问题，发现主要是第三活塞问题严重。检查的方法是：将小号活塞拆开，把下部中心孔用胶纸暂时堵住使其不得漏气，然后把活塞恢复安装，从下帽孔吹气，如果显著漏气则问题严重；或是从下帽孔用力吸气，活塞不能被吸下者问题严重必须修复。

修复的办法是采用刷镀工艺。这个工艺是由解放军装甲兵工程学院在坦克维修的实践中发明的（有兴趣可以百度查找到相关文献信息，学习了解）。笔者发现，这个用于修复发动机活塞的办法完全可以用来修复小号的活塞。于是笔者与该学院的新工艺办公室联系（就在杜家坎不远），并前往说明要求。

新工艺办公室的老师们对我拿去的小号很感兴趣，听了我的介绍，也感到可以尝试一下。但是由于他们原来从来没有将这项技术用于乐器修理领域，故告知笔者风险。笔者胸有成竹，告诉诸位老师：笔者学习工科出身，经过科学分析，认为技术完全可行。请各位老师大胆尝试，保证一举成功！

果然不出所料，经过短短一小时的加工，刷镀完成（镀镍，镀层厚度5道）。笔者将修复的活塞装入后再测试，没有丝毫漏气，且活塞灵活，没有停滞。试吹后感觉已经完全没有漏气的问题。修复成功！

笔者高兴地感谢新工艺办公室的老师们，告诉他们，我将通过我们的论坛把这个经过介绍给号友，说不定还会有朋友请您们帮助解决修复呢。

老师们也很高兴，说：好啊，有求必应！

sean_han

很好，将活塞转一个角度吹气也可检查气密性。

trumpetson

鼓掌！笔者的钻研精神！佩服！

钲歌嘹亮

谢谢二位号友。以下再做补充：

关于刷镀产生的镀镍层是否耐磨，我请教了为我进行修复的师傅。他认为小号的演奏与机电设备的运转相比，其运动部件摩擦的激烈状态和承受载荷的程度都远不可不，况且金属镍与黄铜（活塞筒）的硬度差别较小，因此作为刷镀修复材料是适宜的。如果修复材料硬度远远大于活塞筒材料，活塞可能是更加耐磨，但是经过一段时间的使用，被磨损的将是活塞筒壁。如是，则不可取。因此关键还是在于修复后的合理使用，一定要及时上油，不要干磨。另外，比起修复材料是否耐磨而更重要的是，修复材料与被修复的表面结合要紧密结实。这一点是刷镀工艺中要做到的。

关于花费看来是有点大，我修复一个活塞花费了100元。这是要价，我没有砍。我考虑我的小号质地很好，修复效果好值这个价钱。而且咱与师傅初次见面不熟悉，加之人家大店要动用设备、制定工艺、加工还要求精，这点小活原本看不起眼，能帮我修理便不计较加工费用。

对于不在北京的号友，您可以向您所在地大一点的汽车修理厂点了解一下，是否有刷镀业务。据我所知很多大一点的正规修理厂已经采纳该项工艺用于汽车发动机大修的气缸修复。以上一管之窥，请参考。

snz_1452

首先向楼主对小号的专研精神致敬，小号活塞材料目前市场分为铜镀镍，白铜，锰奈尔，不锈钢，雅马哈为例：1335和2335的活塞是采用铜镀镍，4335以上就是锰奈尔活塞了，也就是说铜镀镍并不牢固，国产乐器初级产品多数也是采用的铜镀镍或白铜活塞，高端则是采用锰奈尔或不锈钢活塞。在多年的实践及使用中铜镀镍材料活塞寿命较短，镀层容易脱落，脱落后铜会生锈导致活塞不顺畅。锰奈尔活塞前几年较为流行，前期铜和不锈钢焊接技术不成熟，发明了锰奈尔材料 是铜和不锈钢等材料的合金金属，相对比传统的铜镀镍和白铜耐磨提高很多，近几年铜与不锈钢的焊接技术相对成熟稳定了，一些厂家运用了不锈钢活塞生产技术。不锈钢的好处第就是耐磨，硬度高，不生锈，反映灵敏。
不过活塞修复的话镀镍是一种常用方法，好多厂家都可以做，要是修复的话联系些乐器厂家就行，不用找汽修了，毕竟后期研磨装配还是专业点的好。

钲歌嘹亮

您对小号活塞状况的介绍十分周到，可以说要用好保养好小号，就应该了解到如此详细的程度。笔者关于刷镀的介绍，意义仅在于向各位号友介绍一种相对“简便、有效”的方法。由于笔者使用的消耗活塞恰是“黄铜镀镍”的材料，故看来再补镀一定程度的镍是恢复活塞密闭性能的对路方法。

其实，除了现在已经使用的各种金属材料外，笔者更看好用非金属材料来制作小号的活塞，比如：耐磨且有自润滑效果的聚四氟乙烯材料等，不知道是否有厂家做过尝试。以上仅仅是一种畅想。

sean_han

原帖由 钲歌嘹亮 于 2012-2-26 00:07 发表
谢谢二位号友。以下再做补充：

关于刷镀产生的镀镍层是否耐磨，我请教了为我进行修复的师傅。他认为小号的演奏与机电设备的运转相比，其运动部件摩擦的激烈状态和承受载荷的程度都远不可不，况且金属镍与黄铜（活 ...

完全同意修理师傅的观点。汽车发动机能在1千度以上的高温，数个大气压下工作十年。在没有润滑的情况下，不要一分钟就拉缸。
活塞损坏是使用者的问题。我的Martin七十年了也不漏气。

钲歌嘹亮

原帖由 sean_han 于 2012-2-27 21:17 发表


我的Martin七十年了也不漏气。

此乃神器，佩服！更佩服sean_han老师的专业素质。

sean_han

鄙人工程专业，小号副业。

周荣庆

很好的帖子！但是有一点点疑惑...
   活塞漏气确实是很糟糕的，聪明能干的征歌嘹亮号友又有新招，很佩服的！（好像以前曾经有一个改装C调小号的好帖子也是你的吧？）
   你的帖子中告诉我们“镀层的厚度是五道”，那么也就是说原来的间隙应该在“十道”以上了？
   要是活塞偶件之间的间隙达到十道，——这里先解释一下什么是“道”：机械行业往往把0.01毫米称为“一丝”或“一道”。
   “十道”就是零点一个毫米。要是有了0.1毫米的间隙，那么不要说是“漏气”了，可能上下活动时会“听听框框”了吧？
   我是从事了几十年柴油机设计与制造的专业人员，我们的喷油器中的“柱塞偶件”——也就是相当于小号的活塞偶件——柱塞和柱塞筒之间的合理间隙是5μ—（也就是0.5道）。这样，0.5和10.0这两个数据之间的差距好像有一点大。
   这里，顺便提醒一点的是：要保持摩擦副的有效工作，最重要的是必须保持良好的润滑条件——也就是不能够缺油！最好不要让它们磨损到漏气严重以后再去亡羊补牢。

钲歌嘹亮

周老师真是一专多能啊！可能大多数号友和我一样，一直以为您是专业的小号演奏员呢！
关于帖子中镀层厚度问题，一开始估计需要镀到这个厚度，于是就请装甲兵工程学院新工艺办公室的老师“大胆尝试”。

镀的过程人家不让我看，大概就是用一个类似车床的装置，把活塞杆上部较细的杆部（就是安装弹簧的部分，将弹簧和塑料托取出后）夹在机头上，以一定的转数旋转，刷镀液可以象冷却液一样连续、循环浇在活塞表面。用一个碳刷一样的“刷镀笔”接触活塞。这时刷镀笔（阳极）和活塞（阴极）通直流电，二者间的电镀液产生电化学作用，金属离子在活塞表面被还原为金属单质。

大概一个小时（之前还有准备时间，要用不同的液体洗活塞表面），老师把加工完毕的活塞交给我，实际这时后她（是女老师呦）也心里没谱，并不“保证”就好用。俺装上后再用我帖中说的方法测试，果然有很好的修复效果。我又问关于镀层厚度是怎样控制的，她告诉俺是在刷镀后用千分尺测量控制。

由于对这个工艺还是摸索，我只将磨损最为严重的3号活塞进行刷镀。由于效果真实有效，我又把2号活塞送去了。但这些天老师自己的工作忙，顾不上我的小活儿，告我明日去取。等俺明日取回，再做理论，届时会将相关的图片放在帖中请大家浏览。

关于保护小号关键部件的话题，周老师说的极是，因为对小号外表保护再好，活塞失效小号的生命也就完结。所以，当初能以相当“友好”的价格将这把外观品相很好的老牌子小号搞到手，这也是主要的原因吧。

Arthur

原帖由 钲歌嘹亮 于 2012-2-27 20:12 发表
您对小号活塞状况的介绍十分周到，可以说要用好保养好小号，就应该了解到如此详细的程度。笔者关于刷镀的介绍，意义仅在于向各位号友介绍一种相对“简便、有效”的方法。由于笔者使用的消耗活塞恰是“黄铜镀镍”的材 ...

用一些现代的化工原件代替金属活塞目前技术肯定行不通。活塞不光耐磨就行，也有震动的作用 。即使是活塞里面卡住活塞桶的那个小东西金属和塑料的都对区别更别说整个活塞了

周荣庆

征歌嘹亮号友：你好！
   中午休息，看看网站，你帖子看到。情况也知道了，谢谢。
   这里想到了一点，供你参考：以后要是你再去修复的话，可以请他们先测量一下活塞的外径以及活塞筒的内径，以便确定将要刷镀的镀层的厚度。方法：测外径——用“外径千分尺”（其实是“百分尺”其精度是0.01），建议测三个区域的三个方向——也就是一共会产生九个数据，以此确定活塞的外圆尺寸以及是否有失圆的情况；然后再用“内径千分表”同样测九个点的尺寸。把所测得的活塞筒的最小尺寸减去活塞外圆的最大尺寸，再减去5个μ的“合理间隙”就应该是镀层的厚度了。
   另外，你的“四氟乙烯”的想法很美好，但是可能不行！除了马老师上面所说的物理学原因以外，还有“安全性”和“工艺可行性”这两点需要考虑：第一、四氟乙烯是化学品，其磨损后会所形成的微小粉末状物质，这些微粒应该是有毒物品，看来不适合用于吹奏乐器；第二、这一类机件的成型都是采用高温熔解后挤压成型——那就需要一套比较复杂的模具，因此，一般对以生产批量以五位数计数的机件才有可能考虑采用。而小号的年产量多则几千件，少则几十件。由于产量所限，生产厂家也许不会采用。
供参考

钲歌嘹亮

谢谢周老师细致的指教。只是很可惜，这把AMATI的修复不能用上周老师设计的方案。由于我找的老师原本不修理乐器，只是禁不住我软磨硬泡帮我一个忙。因此也就不便再提出过高的要求，要不200元连功夫钱也不够啊。不过老师的经验老到，问题也得到有效解决。我的3号活塞补了5道（直径相当于补了0.1毫米），另一只2号活塞磨损更厉害，原有的镀层都磨掉了（见图示）补了8道。

关于修补的镀层的厚度问题，我又特意请教刷镀的老师，她认为目前采用的工艺达不到μ米级，至少我的这把小号不可能修复到那么准确的程度。也可能高端的新小号的活塞精度可以达到这样的等级。不过，通过周老师、马老师等老号友的指教，我觉得能够更深刻的领教，在英语中“乐器”与“仪器、仪表”是同样一个词（instrument），就在于都是基于科学技术和精密制造工艺而成就的。所以，我们在学习和使用小号等管乐器时，应该像对待仪器一样的精心和细致。

我和周老师谈到聚四氟乙烯制作活塞，那只是俺基于本职和专业的一个构思（本人从事高分子材料科研工作，和周老师同样从事工科，sean_han老师也是工科，但俺的小号功夫不及二位深），算是可行性预研吧。聚四氟乙烯材料对于人体说来，目前认为是安全的。最简单的例子就是不粘锅表面的涂层就是聚四氟乙烯。该材料可以预制成不同规格的棒材，可以使用机加工工艺（比如：车、铣、钻）手段进行细部的加工。另一个可能替代金属作为耐磨材料的是聚甲醛，其耐磨性能超过金属，在很多原来需要用金属轴承的场合使用聚甲醛轴承，甚至可以做到全寿命不加润滑油。总之，高分子材料在传统领域是可以有所建树的。

不过，目前尚没有见到使用高分子材料做小号活塞的，究其原因也许真的和马老师说的一样，是声学的效果不佳呢。待俺何时方便，在俺那把改装小号上（即上一篇所说的）尝试一把，到那时再和各位好友交流一番。呵呵。

钲歌嘹亮

附图说明：昨日未能上图（可能家中电脑原因），今日在办公室上图并说明。感谢对本帖予以指导的各位老师和关注本帖的号友。希望能为大家对小号的维修、保养有一些有用的启示。