鋁及鋁合金鍍鎬工藝的工業探討

　　鋁及鋁合金電鍍比較困難，因鋁對氧有很強的親和力，表面極易氧化;鋁是兩性金屬，在酸、堿中均不穩定;鋁的電位很負，在電鍍液中易被浸蝕并置換出被鍍金屬;鋁的膨脹系數較大多數金屬的大，因而鍍層易氣泡、脫落，影響結合力。鋁及鋁合金電鍍的關鍵是特殊的鍍前處理，除去天然氧化膜，并防止其重新形成，以及鋁制件浸入電解液時，阻止置換反應的發生。作為海軍大修飛機的工廠，我們在修理過程中經常遇到鋁及鋁合金電鍍。通過試驗，摸索出最佳的工藝條件。鋁合金鍍福零件表面不僅光澤度好，而且結合力、耐蝕性也非常好，達到航標要求。本文介紹鋁合金零件舊品修復的鍍福工藝。


    1工藝流程

    除油(脫脂)一退除舊鍍層一兩道清洗一堿蝕一兩道清洗一去灰除垢(出光)一兩道清洗一一次沉鋅一兩道清洗一退除鋅層一兩道清洗一二次沉鋅一硫酸中和、活化一清洗一化學鍍鎳一兩道清洗一活化一鍍鎬一兩道清洗一鈍化一兩道清洗一吹干一老化一檢驗入庫

    2主要工序說明

    2.1脫脂液組成及工藝條件

    氫氧化鈉40一609/L，70一90“c，1一Zmin。油污嚴重的先采用有機溶劑清洗。


    2.2退除舊鍍層

    退除舊鍍層是鋁合金鍍錫的關鍵工序之一。


    2.2.1退除舊福層溶液組成及操作條件

    硝酸錢10一150留L，室溫，退盡為止。


    2.2.2退除舊鋅層溶液組成及操作條件

    硫酸10一150留L，室溫，退盡為止。


    2.2.3退除舊的氧化膜溶液組成及操作條件

    氫氧化鈉40一609/L，50一90“C，退盡為止。


    2.24退除Ni一P合金溶液組成及工藝條件

    濃硝酸700mL/L，氯化鈉30一409/L，六次甲基四胺6一109/L，尿素15一ZoglL，室溫。


    (1)退鍍前制件應烘干或用冷風吹干，防止帶人水分而降低硝酸濃度，導致基體被腐蝕。


    (2)退鍍好的零件應迅速清洗，以免在退鍍后表面產生一層黑色氧化膜。鋁合金化學鍍鎳層一般常用濃硝酸退除。雖然濃硝酸氧化性很強，但是濃硝酸對Ni一P合金層的腐蝕速率較慢，退除時產生大量的No二氣體，對環境污染很大。精密零件化學鍍Ni一P合金層退鍍后，濃硝酸對基體金屬的腐蝕量往往超標，尤其是對螺栓類零件過腐蝕尤為明顯。為了克服退除化學鍍鎳層對螺栓類零件過腐蝕的缺點，我們經過上百次試驗，最終篩選出了上述退鎳工藝。在退除Ni一P合金層時，對基體的腐蝕很小，不易過腐蝕，退鍍時的氣體也較少，能保證退鍍質量，改善了工作環境。


    2.3堿蝕

    氫氧化鈉40一6og/L，70一90“c，1一2而n。


    2.4去灰除垢(出光

    鋁及鋁合金表面經過堿蝕后零件表面附著一層灰色或黑色的掛灰，在流動的冷水或熱水中也清洗不凈，可在下述溶液中去除。鉻醉109幾，硫酸10mIJL，室溫，除凈為止。含硅或錳的鋁合金制品表面的掛灰(尤其是含硅量較高的鑄鋁)應在下述溶液中去除:V(硝酸):V(氫氟酸)二3:1的混合酸中(由于反應比較激烈，要加人一定量的緩蝕劑)，浸55左右，即可去除。


    2.5浸鋅[，

    浸鋅液配方及工藝條件:氫氧化鈉40一509/L，氧化鋅10一150留L，酒石酸鉀鈉11一20歲L，三氯化鐵1一29幾，氫氟酸lg/L，室溫，(30士5)5。浸鋅是非常關鍵的工藝，良好的浸鋅層能與基’體以及后續的鎳層結合良好，且能掩蓋基體表面的缺陷，有助于獲得良好的鍍層。


    我們采用堿性浸鋅液。只需在工件表面浸上一層鋅層，允許存在色澤差別，但是必須保證基體表面全部浸上鋅層，否則，不可進行下道工序。浸鋅后，不能用急水沖洗。


    2.6退鋅

    一次浸鋅時，首先是鋁氧化膜被溶解，鋁工件表面沉積上鋅，同時難免還有少量氧化膜殘留，沉積層不均勻，結合力不良。經硝酸退除后，鋁工件表面進一步得到凈化。然后在浸鋅液中第二次沉鋅，以獲得致密、均勻、結合力強的鋅層。退鋅液組成及操作條件:質量分數為65%的硝酸somuL，常溫，(5土5)5，鋅層必須全部退除。


    2.7中和及活化

    溶液組成及工藝條件:硫酸0.7一1.09/L，室溫，5一10，。


    2·8化學鍍鎳[，·2〕與一般電鍍不同的是化學鍍鎳是靠表面自催化反應來進行;而這些正是以適當的前處理為條件的，前處理不好會使鍍層的結合力差、粗糙、耐蝕性下降等。另外，化學鍍鎳液較敏感，前處理帶入的殘液、殘渣都會影響到鍍液的壽命，致使鍍液惡化。鍍液配方及工藝條件:Niso4·7踐0219/L，Na從poZ·踐0249/L，乳酸(88%)3omIJL，CZ札C00HZg/L，鉛離子1毗/L，pH值為4.5士0.5，溫度為(95土2)。C，(24士8)而n，沉積速率為17產耐h，鍍層中磷的質量分數為8%一9%。在化學鍍鎳過程中，化學鍍鎳層表面允許鎳層發黑，但不允許存在色澤差別，要求色澤一致。


    2.9鍍錫

    鍍液成分及工藝條件:Cd040一459/L，NaCNllO一1409/L，N娜5仇‘10玖040一609/L，NIS04·7從00.5一1.59/L，光亮劑5一smL/L，15一30OC，1.0一2.SA/dmZ，3一6v，15-60min，陽極材料為Cd一1、Cd一2。


    2.9.1換向電鍍

    (1)電鍍smin以后，允許進行換向鍍福，tK:氣=10:1。


    (2)開始時給予小電流，在1一5而n內逐漸升至正常電流;出槽前1一3min時，有時為了避免針孔和氣泡現象的出現，允許增大電流密度0.5一1.0倍進行沖擊鍍。


    3檢測

    按航空航天工業部航空工業標準HB5036:92檢側。


    3.1外觀

    以天然散射光或白色透射光下進行目視檢測，特殊情況下采用3一5倍放大鏡進行檢查。鈍化后的鎬鍍層帶有彩虹的金黃色，且鈍化膜完整，色彩均勻。


    3.2厚度

    鍍福層厚度15一25拜m。


    3.3結合力

    將尺寸為7Ommx25mm火(1一2)mm、表面粗糙度為幻的試樣，用鉗子夾緊，反復彎曲180“(向兩側各彎曲90)直至斷裂;或將零件(試樣)反復彎曲180。直至零件(試樣)斷裂，此時鍍層不應與基體金屬分離。用5倍放大鏡檢查時，基體金屬或鍍層雖發生龜裂，但不起皮或脫落，則鍍層結合力為合格。測試鋁合金電鍍零件結合力很好。


    3.4耐蝕性

    鍍鎬層按GB6458進行鹽霧腐蝕試驗，耐蝕性達到了HB5362的規定。錫鍍層黃色鈍化膜鹽霧試驗出現白色腐蝕產物的時間大于%h;鹽霧試驗出現紅色腐蝕產物的時間大于360h。


    3.5硬度

    鍍層維氏硬度為475，比鋁合金的硬度120高。


    4結束語

    隨著我國軍用設備的小型化、高機動化的發展，機載設備產品上越來越多地采用鋁合金材料。通過試驗以及調研，摸索出一套完整的鋁及鋁合金鍍鎬修復工藝流程，產品質量完全滿足了軍需要求，并獲得了用戶單位的一致好評。特別是在退鎳工藝上有新的突破，該工藝的特點是污染小、氣體少、防過腐蝕好等，對于飛機上鋁及鋁合金零件的修復有著非常重要的作用。

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