安美特镀铬与自调节镀铬工艺在航空修理中的应用研究

安美特镀铬与自调节镀铬工艺在航空修理中的应用研究

王琼,张起富,曲晓东

（大连长丰实业总公司  辽宁 大连 116038）

摘要：传统镀铬工艺存在镀覆效率低、镀层沉积速度慢、铬镀层裂纹大等问题，为改善以上问题，文章通过研究HEEF-25（安美特）高效镀铬和自调节镀铬两种新镀铬工艺，从镀液的分散能力、覆盖能力、阴极电流效率及铬镀层的外观、结合力、氢脆、孔隙硬度、微观形貌、裂纹形貌方面进行测试，与传统铬酐镀铬工艺进行对比。结果表明：自调节镀铬工艺与安美特镀铬工艺镀液与镀层性能均优于传统镀铬工艺，镀层沉积效率提升，更好满足生产需求并优化了镀层性能。

关键字：传统镀铬；安美特镀铬；自调节镀铬；铬镀层性能

1. 引言

铬镀层具有高硬度、耐酸、耐碱等优良特性，电镀铬作为修复零件的尺寸以及提升零件耐腐性与耐磨性的手段，在航空装备修理中广泛应用。随着生产快速发展，传统铬酐镀铬工艺镀覆效率低、镀层沉积速度慢、铬镀层裂纹大等问题也逐渐暴露。本项目通过研究HEEF-25（安美特）高效镀铬和自调节镀铬两种新镀铬工艺，与传统铬酐镀铬工艺进行对比、验证，替代传统镀铬溶液配方，提高镀层沉积效率，优化镀层性能。

2. 试验方法

2.1镀液性能试验

2.1.1镀液覆盖能力的测定

镀铬液的覆盖能力（深镀能力）使用直角阴极法测定，阴极选用软铜板（100mm×65mm×0.2mm），将阴极弯曲成直角形状，背面用胶纸密封，直角处正对阳极，即阴极待镀面积为0.65dm2；阳极材料为铅锡合金（50mm×50mm），与阴极底端距离为50mm；使用安美特镀铬溶液、自调节镀铬溶液、传统铬酐溶液进行电镀，时间为 30min，电流密度为 10A/dm2；实验完毕后，用带格的有机玻璃板量取电镀层镀上的面积占阴极表面积的百分比，以此表示镀液的覆盖能力。

表4 镀液覆盖能力的测定

经试验，传统铬酐溶液镀铬试片直角处基本无铬层沉积，自调节镀铬溶液的覆盖能力最优为37.1%，安美特镀铬溶液的覆盖能力次之，为27.3%，都优于传统铬酐镀铬溶液，自调节镀铬溶液更适合具有凹孔等结构的零件镀铬。

2.1.2阴极电流效率的测定

使用30CrMnSiA试棒（10mm×100mm），电镀时间0.5h，与阴极试片镀后增重比较，重复3次。计算公式为：ηk=Δm/(I·t·k)×100% ，式中，Δm—阴极试片镀后增重（g）；I—电镀时所用电流（A）；t—电镀所用时间（h）；k—铬的电化学当量，k=0.3234g/(A·h)。

经对比试验，可看出自调节的阴极电流效率为15.5%，与安美特镀铬溶液的阴极电流效率13.87%相差较小，都优于传统铬酐镀铬溶液的9.0%。

2.2镀层性能试验

配制自调节镀铬与安美特镀铬槽液，使用高频开关电源进行模拟镀铬生产，记录相关试验数据，检测铬镀层性能。

2.2.1外观

使用自调节溶液的试棒铬层外观更为光亮，两种镀铬溶液镀后，零件的表面粗糙度均未下降，均无工艺不允许缺陷。

2.2.2结合力

使用磨削法测试铬层结合力，使用车床对镀铬试棒进行磨削，安美特镀铬与自调节镀铬后的铬层均无脱落、掉块，结合力均合格。

2.2.3硬度

使用三种镀铬溶液，将试棒按工艺参数分别镀铬30min，使用显微硬度计测量硬铬镀层的维氏硬度，安美特镀铬为1044.6HV，自调节镀铬为741.2HV，传统铬酐镀铬为712.4HV，可看出安美特工艺镀铬的铬层硬度值远高于其它工艺。

2.2.4氢脆试验

分别在自调节镀铬溶液与安美特镀铬溶液中使用6根材料为30CrMnSiNi2A的氢脆试棒进行电镀，镀层厚度为200μm～300μm，镀后进行除氢，除氢温度190℃±10℃，除氢时间24h。自调节镀铬溶液：加载31020N的静载荷下，试棒200h未断裂，满足要求。安美特镀铬溶液：加载31050N的静载荷下，试棒200h未断裂，满足要求。

2.2.5铬层显微组织

使用倒置式金相显微镜观察不同镀铬溶液镀铬后的显微组织。图3为传统铬酐溶液镀铬铬层放大200倍与放大500倍组织；图4为安美特镀铬溶液镀铬铬层放大200倍与放大500倍组织；图5为自调节溶液镀铬铬层放大200倍与放大500倍组织。图中可以看出，传统铬酐镀铬溶液中所制备图3的镀层中，晶粒较大，内部组织较为松弛，裂纹纹印粗；安美特镀铬溶液中所制备镀层中，晶粒沉积稍为细致；自调节镀铬溶液中所制备的镀层最优，晶粒大小均匀且细致，分布呈密集的网状结构，相应的气密性及耐蚀性也较好。

2.2.6实际生产镀覆速率

分别在传统铬酐溶液、自调节镀铬溶液与安美特镀铬溶液中使用3根材料为30CrMnSiA的30mm轴进行电镀，槽液温度为55℃，镀铬时间为4h。镀后对轴的同一点进行厚度测量。经试验，自调节镀铬溶液的单面镀覆速率约为42μm/h～47μm/h，自调节镀铬溶液的单面镀覆速率约为38μm/h～41μm/h，均优于传统铬酐镀铬溶液22μm/h～26μm/h，节省生产中镀覆时间。

3. 结论

通过研究HEEF-25（安美特）镀铬和自调节镀铬两种新镀铬工艺，从镀液的分散能力、覆盖能力、阴极电流效率来看，HEEF-25（安美特）高效镀铬和自调节镀铬工艺均远远优于传统铬酐镀铬工艺，而安美特镀铬更适合加工对镀层均匀性要求较高的零件，自调节镀铬工艺更适用于凹孔不规则零件镀铬。从铬镀层性能方面来看，HEEF-25（安美特）高效镀铬和自调节镀铬工艺铬层的孔隙率、硬度均远远优于传统铬酐镀铬工艺，HEEF-25（安美特）高效镀铬更适合硬度要求高的零件，自调节镀铬工艺适用于气密性要求高的零件。

参考文献

[1]李琼，不同镀铬工艺的铬层微观形貌及性能对比分析研究，科技创新与应用，2019，21：106-108

-  1  -