鋁及鋁合金鍍鎬工藝的探討

　　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)→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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