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鋁及鋁合金鍍鎬工藝的探討

來源:中國幕墻網收集整理  作者:*  日期:2008-6-5
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  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,
  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)→退除舊鍍層→兩道清洗→堿蝕→兩道清洗→去灰除垢(出光)→兩道清洗→一次沉鋅→兩道清洗→退除鋅層→兩道清洗→二次沉鋅→硫酸中和、活化→清洗→化學鍍鎳→兩道清洗→活化→鍍鎬→兩道清洗→鈍化→兩道清洗→吹干→老化→檢驗人庫。


  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 1 0一150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 7 00mL/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10 9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

  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:


  NiSO4·7H20.21g/L,NaH2PO2·H202.49/L,乳酸(88%)30mL/L,C2H5C00H.2g/L,鉛離子1mg/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17μm/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:


  CdO.40一45g/L,NaCN.11O一140g/L,Na2SO4·10H2O.40一60g/L,NiS04·7H2O.0.5一1.5g/L,光亮劑5一8mL/L,15一30℃,1.0一2.5A/dm2,3一6v,15-

  60min,陽極材料為Cd一1、Cd一2。


  2.9.1 換向電鍍

  (1)電鍍5min以后,允許進行換向鍍福,tK:tA=10:1。


  (2) 開始時給予小電流,在1一5min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15一25μm。


  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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