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

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效果，同時也不能為噴漆涂層提供良好的結(jié)合力底層。通過嚴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。特別是飛機起落架上的中高強度鋼零件，由于低氫脆鍍鎘可以大大的降低高強度鋼對氫脆的敏感性，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℃以上時穩(wěn)定性比鍍鋅層好，對高強度鋼零件能起到很好的保護效果，同時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。本文通過在實際加工中的探索試驗，找到了影響鍍層與基體結(jié)合力的因素，對于產(chǎn)品的生產(chǎn)有著實際的指導(dǎo)意義。

1 工藝實驗

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→流動冷水洗→低氫脆鍍鎘→流動冷水洗→熱水洗→除氫→活化→鉻酸鹽鈍化→流動冷水洗→熱水洗→吹干→外觀檢查→結(jié)合力檢查。

1.2 實驗過程

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試片進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)進行工藝實驗，記錄每次實驗的結(jié)果。

通過實驗發(fā)現(xiàn)，零件經(jīng)除油和噴砂后到電鍍的時間間隔、電鍍時槽液的溫度、電流密度和溶液成分的變化都會影響鍍鎘層的結(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，但在機械加工過程中或在噴丸后零件表面可能會存在一定的殘渣或附著物，這些物質(zhì)在蒸汽除油時很難去除，容易導(dǎo)致鍍鎘層的起皮。因此，在進行蒸汽除油前盡可能使用航空汽油進行手工清洗除油，必要時，使用毛刷刷洗，以去除大量的油脂和附著物，然后再進行蒸汽除油。

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。對于內(nèi)孔比較深的盲孔，或者其它通孔零件，蒸汽除油時，最好將零件傾斜放置，以便除油后的殘渣和污物流出，從而降低鍍鎘時對結(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)。對于空客零件，一般采用80～160 μm的砂礫進行噴砂，壓力 0.4 ～0.6 MPa，如果噴砂壓力太大，有可能損傷零件表面，甚至破壞噴丸強化層;壓力太小，可能造成噴砂不均勻或不徹底，達不到噴砂的目的。

噴砂后零件必須在3 h內(nèi)進行電鍍，如果時間超過要求，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，當槽液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，金屬離子的擴散速度和陰極反應(yīng)速度比較慢，影響鍍層的沉積和結(jié)合力。在日常生產(chǎn)和實驗過程中發(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。陰極電流密度對鍍鎘層的結(jié)晶晶粒有很大的影響。一般來講，當電流密度過低，如Jκ小于6.5 A/dm2時，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，鍍層也隨之變得細致緊密。但如果電流密度過大時，如Jκ超過8.5 A/dm2時，由于陰極附近嚴重缺乏金屬離子，在鍍件的尖端和凸起的位置會產(chǎn)生形如樹枝的金屬鍍層，或在整個零件表面產(chǎn)生海綿狀的疏松鍍層，在使用3M膠帶進行結(jié)合力測試時，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)。當鍍鎘溶液存在雜質(zhì)污染物，如冬天溫度較低時產(chǎn)生的各種化合物的結(jié)晶顆粒、金屬鎘的沉淀物、六價鉻［1］、零件清洗不干凈所引入的噴砂砂粒以及有機雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)如果不定期的排除，都會引起鍍鎘層的起皮，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)和工藝實驗發(fā)現(xiàn)，影響氰化物低氫脆鍍鎘層結(jié)合力的因素很多，在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)注意以下幾點:

1)嚴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對槽液進行過濾，如每周不超過2次使用鍍鎘溶液時，在使用前對槽液過濾至少8 h，以去除槽液中多余的雜質(zhì)，防止對鍍鎘層的結(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