0前言 飛機的零部件使用高強度鋼較多，對被磨損或腐蝕的零件，一般采用電鍍硬鉻進行修復。但磨損或腐蝕過深的零件電鍍硬鉻修復時間過長，如修復0.5 mm以上尺寸的零件，要超過100 h，一般來說飛機零件電鍍24 h必須進行除氫，零件電鍍較厚的硬鉻需數天甚至十幾天時間，實際生產是不允許的。如果先電鍍鎳再鍍一層硬鉻則可節約大量時間、能源，且鍍層也符合使用要求。氨基磺酸鹽電鍍鎳層具有低應力、沉積速度快的特點，適合于飛機零件的修復要求。應力消除劑可使用鈷鹽或糖精，由于有機物的分解產物較難控制，現多用鈷鹽。氨基磺酸鹽電鍍鎳可作為其他鍍層的中間層，在基體上電鍍一層鎳層后電鍍硬鉻，從而提高零件的其他性能。飛機高強度鋼件電鍍時，鍍前活化必須充分、有效。氨基磺酸鹽電鍍鎳常見的疵病為針孔和起泡。本研究介紹了一種修復工藝，較好地解決了這些問題。 1試驗工藝 1.1工藝流程 化學除油(堿清洗)一水洗一酸洗一水洗一陽極活化一水洗一電鍍鎳一水洗一除氫一其他處理。 1.2前處理 硬度高于40 HRC的鐵基合金在電鍍前應消 [收稿日期]2005—05—28除應力。零件的裝掛應保證排液流暢，避免零件之間相互接觸。不要求電鍍鎳的區域應進行保護。 1.2.1 堿清洗 用50～60℃的堿性化學脫脂液處理10～12min，除去零件表面的油污，以保證零件堿蝕均勻，防止零件產生花斑。脫脂液配方為：60～75 g／LOakite(Oakite是成飛公司針對波音標準BAC 5749及其他相關標準要求而使用的進口堿性清洗劑)。 1.2.2 酸洗 酸洗是為了去除零件表面少量的銹，加入緩蝕劑以防止零件過腐蝕。
1.2.3 陽極活化 此工序對高強度鋼氨基磺酸鹽電鍍鎳工藝是必不可少的，也是較為重要的。為了充分活化零件表面，增加零件基體與鍍鎳層的結合力，零件必須進行陽極活化處理：
零件在進行活化處理后，其表面應是均勻的灰色或黑色；若零件表面活化前已有鎳層，活化處理時間、電流密度取上限，所得零件表面顏色是較淺的灰色。 在陽極電流停止后的30 s內進行冷水漂洗。 當不滿足下述3條件之一時，應從堿清洗開始重新處理零件： (1)零件表面經硫酸-氫氟酸陽極活化處理后必須呈均勻的灰色至黑色； (2)零件從活化槽轉移至電鍍槽的時間最長時間不得超過5 min； (3)零件表面應保持濕潤，不允許干燥。 1.3電鍍鎳 1.3.1 沖擊鍍鎳 沖擊鍍鎳是在正式鍍鎳前在較短時間內沉積一層鎳層，該鍍鎳層能增加此后的電鍍鎳層與基體的結合力。將零件放入氨基磺酸鹽電鍍槽液中沖擊鍍1～3 min，電流密度為9.0～10.5 A／dm2，再將電流密度減少至2.2～3.2 A／dm2施鍍，直至零件溫度達到槽液溫度(50—60℃)。 若零件基材為PH。鋼，沖擊鍍鎳應在含225.0～262.5 g／L氯化鎳、22.5～37.5 g／L鹽酸的室溫槽液中進行。此預鍍鎳優點為：Cl-濃度高，活化零件表面的能力強。接通電路，將零件放入鍍鎳槽中作陽極(陰極為鎳板)進行陽極活化，所用電流密度為2.2～5.3 A／dm2；然后換至陰極沖擊電鍍(陽極為鎳板)4～5 min，電壓3～7 V。如果發現陽極沖擊鍍時PH鋼表面產生斑點或結合力降低，則只使用陰極沖擊鍍4～5 min。 1.3.2 氨基磺酸鹽電鍍鎳工藝規范
可以用堿式碳酸鎳和氨基磺酸來制備氨基磺酸鎳鍍液。每制備1.0 kg氨基磺酸鎳需2.0 kg堿式堿酸鎳和3.2 kg氨基磺酸。配制時將氨基磺酸溶解在存有2／3去離子水的槽中，加熱至70℃(不得超過80℃，否則會分解)，在攪拌下加入堿式碳酸鎳，此時會產生C02氣體，應防止槽液溢出。硼酸在常溫的溶解度較小，可用去離子水在加溫情況下先將其溶解。將已溶好的硼酸和氯化鎳加入槽液中，用去離子水添加至溶液體積。所涉及的化學反應為： NH3S03+Ni(OH)2·NiC03=2Ni(NH2S03)2+c02t+H20 溶液的pH值用氨基磺酸或碳酸鎳來調節。潤濕劑可調節溶液的表面張力。同一批電鍍零件的基體材質應相同。零件溫度達到槽液溫度后，緩慢提高電壓，直至達到預定的電流密度為止。為了防止電鍍表面產生針孔、坑點，應采用有效的攪拌方式(壓縮空氣攪拌、陰極移動)，特別是零件的局部進行電鍍時，攪拌是必不可少的。 1.4除氫 零件應在電鍍后10 h內進行除氫以消除應力，防止氫脆，溫度為190℃，時間不小于23 h。 槽液成分及-r-藝參數對鎳層的影響當鎳陽極在較高的電位下溶解時，氨基磺酸根陰離子在陽極氧化而產生降低應力的化合物，這是鍍層應力大幅度下降的主要原因。 硼酸是緩沖劑，其作用是穩定鍍液的pH值。硼酸的緩沖作用在pH=4～5之間最強，其含量低于20 g／L時，緩沖作用很弱，一般用量在30～40g／L之間。隨硼酸含量增加，緩沖作用加強，這是因為隨著硼酸濃度的提高，有一部分硼酸會轉化成四硼酸：4H3B03-H2B207+5H20，四硼酸有防止鎳離子在陰極膜中形成氧化物的作用，比硼酸的緩沖作用更好。所以在鍍鎳過程中硼酸含量以稍高一些為宜。但是硼酸在室溫下只能溶解40g/L左右，加熱雖能增加它的溶解，但在鍍液溫度降低時，溶解的硼酸又會結晶析出，影響鍍層質量；此外鍍鎳的陰極電流效率也隨硼酸含量增高而下降。 鍍液中加入氯離子的作用是為鍍液提供陽極活化劑。它能夠吸附在陽極表面，降低陽極電位，去極化作用非常顯著。氯離子阻止了二價鎳氧化成三價鎳，從而阻止了鈍化膜的形成。 鍍液的pH：值對鍍層質量影響很大。在鎳的沉積過程中，由于氫同時析出，使陰極區附近的pH值升高，當pH>6時，陰極區將會生成氫氧化鎳沉淀，夾雜在鍍層中，使鍍層變脆，孔隙率增加，產生麻點。如果pH值過低，氫的析出量將增加，鍍層會產生較多針孔。鍍液的pH值以控制在3.8～5.6之間為宜。 溫度升高可增加鍍液鹽類的溶解度，增大鍍液的電導率，降低陰、陽極的極化，從而可以使用較高的電流密度。但溫度升高會引起鹽類的水解并導致生成氫氧化物沉淀的傾向增加，特別是鐵雜質的水解可導致針孔故障，鍍層易鈍化，鍍液的分散能力降低，故溫度宜控制在50～60℃之間。 主鹽(氨基磺酸鹽)含量和槽液溫度升高、攪拌強度加大及pH值降低時，可以允許采用較高的陰極電流密度。在6～9 A／dm2范圍內，隨著陰極電流密度的升高，電流效率有所增加。 攪拌可以提高陰極電流密度，加速氫氣逸出，縮短其滯留在陰極表面的時間，有效地減少鍍層的針孔和麻點。攪拌的方式有壓縮空氣、陰極移動和鍍液循環過濾等。 內應力的變化有以下規律：隨著溫度的升高內應力減��；在pH：4.0～4.2范圍內內應力達到最低值；隨陰極電流密度的提高內應力增大；鍍液中Ni2+含量的變化對內應力的影響不大；隨氯化物含量增加內應力明顯增大。 3小結 大量試驗表明，按此工藝方法處理的零件符合各項技術要求。鍍鎳層光滑，結晶細致均勻，結合力好，無氣泡、坑點、節瘤、多孔和燒傷痕記。照上述工藝處理的4340鋼試片，按BSS 7235的試驗方法進行反復彎曲180°折斷試驗，鍍層與基體結合牢固。電鍍2件ASTM F519 la2型缺口拉力試件，按ASTM F519進行氫脆消除試驗，結果合格。鍍鎳層內應力在0～62.068 MPa的技術要求范圍內。 鍍鎳層經機械加工后電鍍硬鉻，各項鍍層性能測試均為合格。 |
