低氫脆鍍鎘層與鋼基體間結(jié)合力的改進(jìn)

李 濤

(中航起落架燎原分公司，陜西漢中 723200)

低氫脆鍍鎘層與鋼基體間結(jié)合力的改進(jìn)

李 濤

(中航起落架燎原分公司，陜西漢中 723200)

在氰化物低氫脆鍍鎘過程中，由于鍍鎘層的起皮造成零件的外觀和結(jié)合力質(zhì)量較差，不僅不能起到良好的腐蝕保護(hù)效果，同時(shí)也不能為噴漆涂層提供良好的結(jié)合力底層。通過嚴(yán)格控制零件的前處理除油效果和徹底去除零件表面的氧化層，以及合理的控制槽液中的雜質(zhì)含量、槽液溫度和電流密度，可以提高鍍層的結(jié)合力。

低氫脆鍍鎘層;結(jié)合力;氰化物

引 言

無論是國內(nèi)的航空產(chǎn)品零件還是國外的空客、波音等航空產(chǎn)品零件，低氫脆鍍鎘層的應(yīng)用都非常廣泛。特別是飛機(jī)起落架上的中高強(qiáng)度鋼零件，由于低氫脆鍍鎘可以大大的降低高強(qiáng)度鋼對(duì)氫脆的敏感性，防止零件產(chǎn)生氫脆斷裂;由于鋼鐵件鍍鎘層在高溫大氣環(huán)境中呈陽極鍍層，在70℃以上時(shí)穩(wěn)定性比鍍鋅層好，對(duì)高強(qiáng)度鋼零件能起到很好的保護(hù)效果，同時(shí)也為漆層提供了良好的結(jié)合力底層。提高低氫脆鍍鎘層的結(jié)合力，可以增加鍍層的防腐蝕能力，還可以防止漆層的脫落。本文通過在實(shí)際加工中的探索試驗(yàn)，找到了影響鍍層與基體結(jié)合力的因素，對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)有著實(shí)際的指導(dǎo)意義。

1 工藝實(shí)驗(yàn)

1.1 電鍍工藝流程

電鍍鎘工藝流程為:

手工清洗→蒸汽除油→噴砂→屏蔽和裝掛→流動(dòng)冷水洗→低氫脆鍍鎘→流動(dòng)冷水洗→熱水洗→除氫→活化→鉻酸鹽鈍化→流動(dòng)冷水洗→熱水洗→吹干→外觀檢查→結(jié)合力檢查。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

采用4130鋼材做試片，尺寸為150 mm×100 mm×1 mm。在小型電鍍槽中配制鍍鎘溶液，分別使用不同的方法對(duì)試片進(jìn)行前處理除油和噴砂，然后使用不同的電流密度按照工藝流程進(jìn)行電鍍，電鍍后試片使用3M膠帶法或彎曲法檢查鍍鎘層的結(jié)合力。調(diào)整鍍鎘溶液中成分和比例，重復(fù)進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，記錄每次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，零件經(jīng)除油和噴砂后到電鍍的時(shí)間間隔、電鍍時(shí)槽液的溫度、電流密度和溶液成分的變化都會(huì)影響鍍鎘層的結(jié)合力。

2 鍍鎘層起皮的原因分析

2.1 前處理

2.1.1 蒸汽除油前零件的清洗

蒸汽除油的效果比手工清洗除油的效果好，但在機(jī)械加工過程中或在噴丸后零件表面可能會(huì)存在一定的殘?jiān)蚋街?，這些物質(zhì)在蒸汽除油時(shí)很難去除，容易導(dǎo)致鍍鎘層的起皮。因此，在進(jìn)行蒸汽除油前盡可能使用航空汽油進(jìn)行手工清洗除油，必要時(shí)，使用毛刷刷洗，以去除大量的油脂和附著物，然后再進(jìn)行蒸汽除油。

2.1.2 蒸汽除油

蒸汽除油控制θ在86～90℃，t為3～5 min，直至油污被除凈為止。對(duì)于內(nèi)孔比較深的盲孔，或者其它通孔零件，蒸汽除油時(shí)，最好將零件傾斜放置，以便除油后的殘?jiān)臀畚锪鞒觯瑥亩档湾冩k時(shí)對(duì)結(jié)合力的影響。

2.1.3 噴 砂

噴砂的目的除了去除零件表面的氧化皮和污物外，還可以去除零件表面殘留的油脂等雜質(zhì)。對(duì)于空客零件，一般采用80～160 μm的砂礫進(jìn)行噴砂，壓力 0.4 ～0.6 MPa，如果噴砂壓力太大，有可能損傷零件表面，甚至破壞噴丸強(qiáng)化層;壓力太小，可能造成噴砂不均勻或不徹底，達(dá)不到噴砂的目的。

噴砂后零件必須在3 h內(nèi)進(jìn)行電鍍，如果時(shí)間超過要求，零件表面可能產(chǎn)生一層氧化層，特別是在溫度較高和潮濕的環(huán)境中，噴砂后的零件表面更容易產(chǎn)生銹蝕和氧化皮。如果噴砂后零件不能在3 h內(nèi)進(jìn)行電鍍，可以將零件存放在氰化鈉溶液中4 h，超過4 h，零件必須重新噴砂。

2.2 鍍鎘溶液的影響因素

2.2.1 溶液成分

鍍鎘溶液組成及操作條件如下:

2.2.2 鍍鎘溶液對(duì)鍍層結(jié)合力的影響

除了鍍鎘溶液中的各種成分按照要求控制外，影響鍍層結(jié)合力的主要因素有:

1)溶液溫度。電鍍時(shí)，當(dāng)槽液θ低于17℃，溶液中各成分的溶解度大大降低，甚至出現(xiàn)結(jié)晶。電鍍時(shí)，金屬離子的擴(kuò)散速度和陰極反應(yīng)速度比較慢，影響鍍層的沉積和結(jié)合力。在日常生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，將槽液θ控制在22～30℃，可以很好的改善低氫脆鍍鎘層的結(jié)合力，還可以提高電流效率。

2)電流密度。陰極電流密度對(duì)鍍鎘層的結(jié)晶晶粒有很大的影響。一般來講，當(dāng)電流密度過低，如Jκ小于6.5 A/dm2時(shí)，陰極極化作用小，結(jié)晶晶粒較粗。隨著電流密度的增大，陰極極化作用增大，鍍層也隨之變得細(xì)致緊密。但如果電流密度過大時(shí)，如Jκ超過8.5 A/dm2時(shí)，由于陰極附近嚴(yán)重缺乏金屬離子，在鍍件的尖端和凸起的位置會(huì)產(chǎn)生形如樹枝的金屬鍍層，或在整個(gè)零件表面產(chǎn)生海綿狀的疏松鍍層，在使用3M膠帶進(jìn)行結(jié)合力測試時(shí)，鍍層容易脫落。因此，在合理的控制槽液各成分和溫度的條件下，Jκ控制在7.0 ～8.0 A/dm2之間。

3)溶液中的雜質(zhì)。當(dāng)鍍鎘溶液存在雜質(zhì)污染物，如冬天溫度較低時(shí)產(chǎn)生的各種化合物的結(jié)晶顆粒、金屬鎘的沉淀物、六價(jià)鉻［1］、零件清洗不干凈所引入的噴砂砂粒以及有機(jī)雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)如果不定期的排除，都會(huì)引起鍍鎘層的起皮，甚至造成槽液的失效。

3 改善鎘鍍層與基體結(jié)合力的措施

通過日常生產(chǎn)和工藝實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響氰化物低氫脆鍍鎘層結(jié)合力的因素很多，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)嚴(yán)格控制好零件的前處理，包括溶劑清洗、蒸汽除油、噴砂，噴砂與電鍍的間隔時(shí)間，防止零件前處理后表面存在油污、雜質(zhì)以及氧化皮。

2)嚴(yán)格控制好槽液中各成分的含量、電流密度、槽液的溫度控制在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。

3)每天工作前和工作時(shí)對(duì)槽液進(jìn)行過濾，如每周不超過2次使用鍍鎘溶液時(shí)，在使用前對(duì)槽液過濾至少8 h，以去除槽液中多余的雜質(zhì)，防止對(duì)鍍鎘層的結(jié)合力造成影響。

［1］胡傳炘.表面處理技術(shù)手冊［M］.北京工業(yè)大學(xué)出版社，1997:99-102.

Improvement of Adhesion Between Low Hydrogen Embrittlement Cadmium Coating and Steel Substrate

LI Tao

TQ153.17

B

1001-3849(2011)11-0026-02

2011-05-04

2011-06-10