無(wú)氰鍍鎘三價(jià)鉻鈍化加納米封閉工藝

郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

由于航空航天產(chǎn)品的特殊要求，其部件一般采用鍍鎘加六價(jià)鉻鈍化的鍍層結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行防護(hù)。一些航空航天企業(yè)已經(jīng)用無(wú)氰鍍鎘代替了氰化物鍍鎘[1-4]，取得了較好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。然而，六價(jià)鉻鈍化也屬于高毒性的表面處理工藝，對(duì)環(huán)境和生命健康都有較大的危害。三價(jià)鉻的毒性是六價(jià)鉻的1%，用三價(jià)鉻鈍化代替六價(jià)鉻鈍化可以大幅度降低傳統(tǒng)鈍化工藝給環(huán)境造成的污染。但六價(jià)鉻鈍化層具有自修復(fù)性，因此航空航天零部件仍采用六價(jià)鉻鈍化工藝。三價(jià)鉻鈍化層不具有自修復(fù)性，在鍍鎘層上制備三價(jià)鉻鈍化層還不能滿(mǎn)足航空航天產(chǎn)品的技術(shù)要求。若要將三價(jià)鉻鈍化技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，必須解決鈍化層的自修復(fù)性問(wèn)題。然而目前絕大多數(shù)封閉劑制備的封閉層還不具有自封閉性能。為此，開(kāi)發(fā)了適用于無(wú)氰鍍鎘的三價(jià)鉻鈍化加納米封閉工藝[5]。所用的納米改性封閉劑以水溶性聚氨酯和水溶性硅烷聚合物為成膜物質(zhì)，其中的硅烷聚合物分子中有足夠多的醇基，當(dāng)鈍化層被劃傷時(shí)，未反應(yīng)的醇基能夠重新交聯(lián)生成新的保護(hù)層，因而具有一定的自修復(fù)能力。

1 工藝流程

鋼鐵基體：堿性化學(xué)除油→水洗→堿性陽(yáng)極電解除油→水洗→酸洗→水洗→陰極電解除油→水洗→活化→水洗→無(wú)氰鍍鎘→水洗→烘干→除氫(200 °C下保溫10 ～ 20 h)→出光(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硝酸)→水洗→三價(jià)鉻鈍化→水洗→納米封閉→烘干。

鋁合金基體：化學(xué)除油→水洗→浸蝕→水洗→出光→水洗→第一次浸鋅→水洗→退鋅→水洗→第二次浸鋅→水洗→預(yù)鍍鋅鎳合金→水洗→除膜(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的硫酸)→無(wú)氰鍍鎘→水洗→出光(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硝酸)→水洗→三價(jià)鉻鈍化→水洗→納米封閉→烘干。

1.1 前處理

采用現(xiàn)行的前處理工藝即可。鋁合金的二次浸鋅和預(yù)鍍鋅鎳合金工藝參考文獻(xiàn)[6]。

1.2 無(wú)氰鍍鎘

工藝條件及鍍層要求見(jiàn)文獻(xiàn)[6]。

1.3 三價(jià)鉻鈍化

三價(jià)鉻藍(lán)白色鈍化：TRIROS TCP-309 濃縮液 40 ～ 80 mL/L，pH 為 2.0 ～ 2.8，溫度 20 ～ 30 °C，浸漬時(shí)間15 ～ 50 s，空氣攪拌。

三價(jià)鉻彩色鈍化：TRIROS TYP-168濃縮液100 ～ 130 mL/L，TRIROS TYP-168 B添加劑 2 ～ 6 mL/L，pH 為 1.7 ～ 2.3，溫度 25 ～ 70 °C，浸漬時(shí)間 30 ～ 90 s，空氣攪拌。

1.4 納米封閉

納米改性封閉劑采用超邦化工的專(zhuān)利配方[7]：水溶性聚氨酯35% ～ 45%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，水溶性硅烷聚合物5% ～ 15%，納米二氧化硅溶膠1.5% ～ 2.5%，濕潤(rùn)劑(聚醚改性烷基共聚物或2-乙基己基硫酸酯鈉鹽)0.4% ～ 0.6%，促進(jìn)劑(乙二醇或1,3-丙二醇)1.5% ～ 2.5%，去離子水31.9% ～ 55.1%。將上述組分混合在一起，攪拌均勻即可。

在封閉槽中用去離子水將封閉劑稀釋8 ～ 12倍得封閉液，鍍件鈍化和水洗后浸入封閉液中10 ～ 30 s，出槽后瀝干，并用高壓空氣吹掉鍍件底部殘留的封閉液，然后在70 ～ 90 °C下烘烤30 ～ 90 min。要求封閉層厚度為 0.8 ～ 1.2 μm。

2 鍍層性能

2.1 鍍層結(jié)合力

按照J(rèn)B 2111–1977《金屬覆蓋層的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，以熱沖擊試驗(yàn)測(cè)試鍍層結(jié)合力。把鋼鐵或鋁合金鍍鎘件放在加熱爐中加熱至190 °C，取出后放入室溫的水中驟冷，結(jié)果鍍層沒(méi)有出現(xiàn)起泡和脫落。由此可見(jiàn)，采用鋅鎳合金鍍層作為鋁合金基體的預(yù)鍍層時(shí)，其結(jié)合力滿(mǎn)足要求。

2.2 耐蝕性

按照GB/T 10125–1997《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，結(jié)果采用藍(lán)白色三價(jià)鉻鈍化工藝制備的鍍件在1728 h內(nèi)無(wú)白銹，采用彩色三價(jià)鉻鈍化工藝制備的鍍件在1756 h內(nèi)無(wú)白銹。QJ 453–1988《鎘鍍層技術(shù)條件》要求鍍鎘件進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)96 h后表面不出現(xiàn)白銹。可見(jiàn)本工藝所得鍍層的耐鹽霧性能比標(biāo)準(zhǔn)至少高17倍。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的無(wú)氰鍍鎘+三價(jià)鉻鈍化+納米封閉的技術(shù)方案具有較高的實(shí)用性，清潔環(huán)保，能夠促進(jìn)航空航天領(lǐng)域電鍍技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)前景良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭崇武.新型酸性無(wú)氰鍍鎘工藝的開(kāi)發(fā)研究[J].電鍍與涂飾, 2016, 35 (5): 250-255.

[2] 陳康, 郭崇武, 代朋民.氯化鉀無(wú)氰鍍鎘故障的處理措施[J].電鍍與涂飾, 2017, 36 (5): 257-259.

[3] 陳建銳, 郭崇武.無(wú)氰酸性鍍鎘在航空航天零部件上的應(yīng)用[J].電鍍與精飾, 2017, 39 (3): 23-24, 28.

[4] 郭崇武, 王小東.氯化鉀無(wú)氰鍍鎘故障分析與處理[J].電鍍與涂飾, 2017, 36 (23): 1271-1272.

[5] 廣州超邦化工有限公司.一種適用于航空航天零部件的環(huán)保型鍍層結(jié)構(gòu): 201710678277.3 [P].2017–12–12.

[6] 郭崇武.以鋅鎳合金電鍍替代化學(xué)鍍鎳作為中間層的鋁合金無(wú)氰鍍鎘工藝[J].電鍍與涂飾, 2018, 37 (5): 217-219.

[7] 廣州超邦化工有限公司.鋅鎳合金鍍層及鍍鋅層納米改性封閉劑及其制備、使用方法: 201610196448.4 [P].2016–06–15