电刷镀技术在飞机硬铝构件表面划伤快速修复中的应用

2018-12-17 09:13:14黄天勇
中国设备工程 2018年22期
关键词:电刷镀液镀层

黄天勇

(郑州飞机装备有限责任公司热表处理厂,河南 郑州 450000)

飞机上的不少部件都是由硬铝合金材料制成的,在实际的应用过程中非常容易引起划伤。损伤的铝合金表面暴露在空气中,易引发腐蚀、开裂,对飞翔带来安全隐患。使用电刷镀技术,能对这些表面的划伤做阳极化处理,然后喷漆,作出快速修复,保障飞行安全。电刷镀技术不仅维修时方便快捷,也在很大程度上节约了维修的成本,避免了不必要资源的浪费。

1 电刷镀技术的基本原理

铝合金的化学性质较为活泼,容易生成氧化膜保护自身。这层氧化膜在酸性或者碱性环境中非常容易溶解,继而氧化内部的金属基体,为电镀增加了难度。电刷镀技术中,使用的镀液能和铝基体之间有很好的接触,抑制氧化反应。电刷镀技术能很好的处理铝合金表面的划伤现象,进行快速修复。电刷镀作为一项先进的技术,设备简单,并且使用起来比较方便,镀后不需要机械加工,非常的安全可靠。在对表面进行修复时利用镀笔和工件表面产生相对运动,形成镀层。镀层形成时,电源是正接连接,铝合金发生化学反应。

铝合金发生化学反应的方法是将工件连接电源的正极,利用刷镀设备对工件表面的划伤进行修补。损伤的表面连接电源的正极,镀笔和电源的负极相连接,实现铝合金的氧化反应。考虑到要镀电源的最高输出电源是25V,因此化学反应的阳极化液体选用硫酸溶液。相比于其他技术,电刷镀技术有着许多明显的优势。采用电刷镀技术对飞机受损表面进行修复时,电刷镀层和基体有着很高的结合强度,在操作过程中不会因为受力过大而出现剥落现象。电刷镀技术非常方便快捷,修复旋转体零件时比较方便,而且使用电刷镀技术能减小因过热、受力过大造成的变形。

2 电刷镀技术工艺流程

使用电刷镀技术对飞机硬铝构件表面损失进行修复时,工艺流程如下:打磨待修工件→用乙醚清洗工件→电净处理→水洗→强活化→水洗→弱活化→水洗→刷镀特殊镍→水洗→刷镀高堆积碱铜→水洗→修光→电净处理→水洗→强活化→水洗→刷镀镍→水洗→吹干→涂漆。

2.1 表面处理和电净

在对飞机硬铝构件表面划伤镀前处理时,用砂纸将构件的表面打磨光亮,之后用纱布蘸上乙醚将工件的表面擦洗干净,去掉表面的油污,然后等待乙醚挥发干,再用涤纶胶带保护好待修部位。电净处理时,用镀笔和电源的正极连接,将工件连接电源的负极。电源的电压是10V,镀笔和工件之间产生相对运动,速度在每分钟10m到15m之间,电净时要防止出现腐蚀现象,因而要控制好电净的时间。电净时间通常在半分钟到一分钟之间,一些油污较少的部件,可适当的减少时间,用自来水将其冲干净。经过电净和水洗流程后,硬铝工件对水有着很好的润滑性,应没有干斑现象的出现。电净液体要用30g~40g/L的氢氧化钠、50~60g/L的磷酸钠以及30~40g/L的碳酸钠组成,pH值保持在11到13之间。

2.2 强活化处理和弱活化处理

强活化处理时,使用2号活化液,配方是20g~30g的盐酸,盐酸的浓度在0.36到0.38之间,150g到180g/L的 NaCl,3g到 5g/L的 NaF,pH 值 在 0.5到1.0之间。镀笔和电源的负极相连接,将受损的工件连接着电源的负极,这时的电压是10V到12V之间。镀笔和工件之间会产生相对的运动,速度为12~20m每分钟。活化后用自来水将工件冲洗干净,表面呈现出灰黑色,这时的水润性非常好,没有挂水珠现象。弱活化处理时,使用3号活化液态,配方是130~150g/L的柠檬酸三钠,90~100g/L的柠檬酸,3~5g/L的氯化镍,活化液的pH值在0.5~1.0之间。

2.3 刷镀金属镀层

在对工件刷金属镀层时,会用到特殊的镍镀液。镀液的配方是380~400g/L的NiSO4false ·false7H2falseO,20~22g/L 盐 酸,15~18g/LNiCl2false ·pH 值 在 0.1到0.3之间。这个时候将镀笔连接电源的正极,工件和电源的负极相连。镀笔和工件之间会产生相对运动,速度在10~18m/每分钟。刷镀处理时先无电擦拭5s,之后接上20v的电压,再擦拭5s,之后再转为正常的电压(10s),在正常电压下擦拭30~60s,最终使得镀层的厚度保持在0.001mm到0.003mm之间,再用自来水冲洗干净。刷镀高堆积碱铜作尺寸层时,采用的镀液态是高堆积碱铜液。碱性铜镀液的配方是280~300g/硝 酸 铵,165~175g/L的乙二胺,30~35g/L的硫酸钠,镀液的PH值在7.5~8.0之间。镀笔连接电源的正极,工件和电源负极相接。镀笔和工件之间产生相对运动,速度在10~18m/min之间。电压在4V到6V之间,刷镀过程中,使用镀笔浸蘸镀液,以对镀液进行补充。修光处理时,划分沟槽添满后,使用砂纸打磨后电净在进行活化,之后用自来水冲洗干净。在刷镀镍时使用镍—钨合金镀液,镀液的配方是430~450g/L的NiSO4的柠檬酸,20~22g/L的硫酸钠,falseO,18~20g/L的冰醋酸等,镀液的pH值在1.2到2.4之间。电压是12V,将镀笔和电源的正极相接,工件和电源的负极相接。当镀层达到要求的厚度时,就将保护的胶带去掉,用砂纸将边缘部位打磨光滑,用乙醚将表面的油污擦洗干净后等待挥发干净,最后将表面涂上漆。

2.4 检验镀层

检验镀层硬度时要对其进行硬度测定,测试的载荷为0.5N,加载的时间是15s。对镀层硬度要多次测量取平均值。在对镀层的结合力测定时用到锉刀法。对镀层的耐磨性进行测量时,利用M—2000型磨损试验机将修复零件对比新的零件,载荷是500N,转速是400r/min,时间是1个小时,磨损了用电光分析天平进行测量,多次测量后取平均值。

2.5 注意事项

电净除油时,不能使用阳极,不然会造成铝合金出现早期氧化,非常容易生成氧化膜,影响到结合的稳定性。喷漆前,对铝合金的阳极化使得构件表面生成多孔结构的氧化膜,增强了和构件的结合力度。施加的电压越大,氧化膜的厚度也越大,孔的数量越少,因此要采用较小的电压。阳极化反应时,由于酸性对膜的溶解效应,氧化膜达到稳定后会变得越来越薄,同时伴随着热量的产生。产生的热量引起反应溶液温度的提升,加快了对氧化膜的溶解速度。因此在反应时可对阳极化液进行更换,减小对膜的溶解速度和膜的氧化时间。阳极化的过程中,若想保持氧化膜增长速率的稳定,不能将电压保持不变。随着氧化膜厚度的增加,电流也在逐渐的变小。这个时候,将阳极化电流的密度增大,膜的生成速度也会增大。电流密度增大的同时,因为受热会加快对膜的溶解,因而也不能太高。

上文对电刷镀技术快速修复飞机硬铝合金构件表面损伤作出了分析,阐述了电刷镀技术的工作原理,详细介绍了修复时的工艺流程以及注意事项。电刷镀技术相比于其他的修复技术,在修复硬铝表面损伤时,流程非常的简单,镀层和基体之间有着很高的结合强度,并且产生的经济成本较低。电刷镀技术对铝合金损伤构件的表面修复时,能选用不同种的镍作为打底层,根据尺寸和要求,选择适当的镀液。总体上来说,电刷镀技术有着多方面的优点,能满足实际中的修复要求,有着很高的推广价值。

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