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(wěn)定;鋁的電位很負(fù)，在電鍍液中易被浸蝕并置換出被鍍金屬;鋁的膨脹系數(shù)較大多數(shù)金屬的大，因而鍍層易氣泡、脫落，影響結(jié)合力。
鋁及鋁合金電鍍的關(guān)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(yīng)的發(fā)生。作為海軍大修飛機的工廠，我們在修理過程中經(jīng)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(jié)合力、耐蝕性也非常好，達(dá)到航標(biāo)要求。本文介紹鋁合金零件舊品修復(fù)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(xué)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(yán)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(guān)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10一150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700mL/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(yīng)烘干或用冷風(fēng)吹干，防止帶人水分而降低硝酸濃度，導(dǎo)致基體被腐蝕。
(2)退鍍好的零件應(yīng)迅速清洗，以免在退鍍后表面產(chǎn)生一層黑色氧化膜。
鋁合金化學(xué)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(chǎn)生大量的No二氣體，對環(huán)境污染很大。精密零件化學(xué)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(biāo)，尤其是對螺栓類零件過腐蝕尤為明顯。為了克服退除化學(xué)鍍鎳層對螺栓類零件過腐蝕的缺點，我們經(jīng)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(zhì)量，改善了工作環(huán)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(jīng)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109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(yīng)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(yīng)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(guān)鍵的工藝，良好的浸鋅層能與基體以及后續(xù)的鎳層結(jié)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(jìn)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(jié)合力不良。經(jīng)硝酸退除后，鋁工件表面進(jìn)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(jié)合力強的鋅層。
退鋅液組成及操作條件:
質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(xué)鍍鎳
與一般電鍍不同的是化學(xué)鍍鎳是靠表面自催化反應(yīng)來進(jìn)行;而這些正是以適當(dāng)?shù)那疤幚頌闂l件的，前處理不好會使鍍層的結(jié)合力差、粗糙、耐蝕性下降等。另外，化學(xué)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%一9%。
在化學(xué)鍍鎳過程中，化學(xué)鍍鎳層表面允許鎳層發(fā)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(jìn)行換向鍍福，tK:tA=10:1。
(2)開始時給予小電流，在1一5min內(nèi)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(xiàn)象的出現(xiàn)，允許增大電流密度0.5一1.0倍進(jìn)行沖擊鍍。
3檢測
按航空航天工業(yè)部航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB5036:92檢側(cè)。
3.1外觀
以天然散射光或白色透射光下進(jìn)行目視檢測，特殊情況下采用3一5倍放大鏡進(jìn)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(jié)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(fù)彎曲180“(向兩側(cè)各彎曲90)直至斷裂;或?qū)⒘慵?試樣)反復(fù)彎曲180。直至零件(試樣)斷裂，此時鍍層不應(yīng)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(fā)生龜裂，但不起皮或脫落，則鍍層結(jié)合力為合格。測試鋁合金電鍍零件結(jié)合力很好。
3.4耐蝕性
鍍鎬層按GB6458進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗，耐蝕性達(dá)到了HB5362的規(guī)定。錫鍍層黃色鈍化膜鹽霧試驗出現(xiàn)白色腐蝕產(chǎn)物的時間大于%h;鹽霧試驗出現(xiàn)紅色腐蝕產(chǎn)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(jié)束語
隨著我國軍用設(shè)備的小型化、高機動化的發(fā)展，機載設(shè)備產(chǎn)品上越來越多地采用鋁合金材料。通過試驗以及調(diào)研，摸索出一套完整的鋁及鋁合金鍍鎬修復(fù)工藝流程，產(chǎn)品質(zhì)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(fù)有著非常重要的作用。
