0前言 飞机的零部件使用高强度钢较多，对被磨损或腐蚀的零件，一般采用电镀硬铬进行修复。但磨损或腐蚀过深的零件电镀硬铬修复时间过长，如修复0.5 mm以上尺寸的零件，要超过100 h，一般来说飞机零件电镀24 h必须进行除氢，零件电镀较厚的硬铬需数天甚至十几天时间，实际生产是不允许的。如果先电镀镍再镀一层硬铬则可节约大量时间、能源，且镀层也符合使用要求。氨基磺酸盐电镀镍层具有低应力、沉积速度快的特点，适合于飞机零件的修复要求。应力消除剂可使用钴盐或糖精，由于有机物的分解产物较难控制，现多用钴盐。氨基磺酸盐电镀镍可作为其他镀层的中间层，在基体上电镀一层镍层后电镀硬铬，从而提高零件的其他性能。飞机高强度钢件电镀时，镀前活化必须充分、有效。氨基磺酸盐电镀镍常见的疵病为针孔和起泡。本研究介绍了一种修复工艺，较好地解决了这些问题。 1试验工艺 1.1工艺流程 化学除油(碱清洗)一水洗一酸洗一水洗一阳极活化一水洗一电镀镍一水洗一除氢一其他处理。 1.2前处理 硬度高于40 HRC的铁基合金在电镀前应消 [收稿日期]2005—05—28除应力。零件的装挂应保证排液流畅，避免零件之间相互接触。不要求电镀镍的区域应进行保护。 1.2.1 碱清洗 用50～60℃的碱性化学脱脂液处理10～12min，除去零件表面的油污，以保证零件碱蚀均匀，防止零件产生花斑。脱脂液配方为：60～75 g／LOakite(Oakite是成飞公司针对波音标准BAC 5749及其他相关标准要求而使用的进口碱性清洗剂)。 1.2.2 酸洗 酸洗是为了去除零件表面少量的锈，加入缓蚀剂以防止零件过腐蚀。
1.2.3 阳极活化 此工序对高强度钢氨基磺酸盐电镀镍工艺是必不可少的，也是较为重要的。为了充分活化零件表面，增加零件基体与镀镍层的结合力，零件必须进行阳极活化处理：
零件在进行活化处理后，其表面应是均匀的灰色或黑色；若零件表面活化前已有镍层，活化处理时间、电流密度取上限，所得零件表面颜色是较浅的灰色。 在阳极电流停止后的30 s内进行冷水漂洗。 当不满足下述3条件之一时，应从碱清洗开始重新处理零件： (1)零件表面经硫酸-氢氟酸阳极活化处理后必须呈均匀的灰色至黑色； (2)零件从活化槽转移至电镀槽的时间最长时间不得超过5 min； (3)零件表面应保持湿润，不允许干燥。 1.3电镀镍 1.3.1 冲击镀镍 冲击镀镍是在正式镀镍前在较短时间内沉积一层镍层，该镀镍层能增加此后的电镀镍层与基体的结合力。将零件放入氨基磺酸盐电镀槽液中冲击镀1～3 min，电流密度为9.0～10.5 A／dm2，再将电流密度减少至2.2～3.2 A／dm2施镀，直至零件温度达到槽液温度(50—60℃)。 若零件基材为PH。钢，冲击镀镍应在含225.0～262.5 g／L氯化镍、22.5～37.5 g／L盐酸的室温槽液中进行。此预镀镍优点为：Cl-浓度高，活化零件表面的能力强。接通电路，将零件放入镀镍槽中作阳极(阴极为镍板)进行阳极活化，所用电流密度为2.2～5.3 A／dm2；然后换至阴极冲击电镀(阳极为镍板)4～5 min，电压3～7 V。如果发现阳极冲击镀时PH钢表面产生斑点或结合力降低，则只使用阴极冲击镀4～5 min。 1.3.2 氨基磺酸盐电镀镍工艺规范
可以用碱式碳酸镍和氨基磺酸来制备氨基磺酸镍镀液。每制备1.0 kg氨基磺酸镍需2.0 kg碱式碱酸镍和3.2 kg氨基磺酸。配制时将氨基磺酸溶解在存有2／3去离子水的槽中，加热至70℃(不得超过80℃，否则会分解)，在搅拌下加入碱式碳酸镍，此时会产生C02气体，应防止槽液溢出。硼酸在常温的溶解度较小，可用去离子水在加温情况下先将其溶解。将已溶好的硼酸和氯化镍加入槽液中，用去离子水添加至溶液体积。所涉及的化学反应为： NH3S03+Ni(OH)2·NiC03=2Ni(NH2S03)2+c02t+H20 溶液的pH值用氨基磺酸或碳酸镍来调节。润湿剂可调节溶液的表面张力。同一批电镀零件的基体材质应相同。零件温度达到槽液温度后，缓慢提高电压，直至达到预定的电流密度为止。为了防止电镀表面产生针孔、坑点，应采用有效的搅拌方式(压缩空气搅拌、阴极移动)，特别是零件的局部进行电镀时，搅拌是必不可少的。 1.4除氢 零件应在电镀后10 h内进行除氢以消除应力，防止氢脆，温度为190℃，时间不小于23 h。 槽液成分及-r-艺参数对镍层的影响当镍阳极在较高的电位下溶解时，氨基磺酸根阴离子在阳极氧化而产生降低应力的化合物，这是镀层应力大幅度下降的主要原因。 硼酸是缓冲剂，其作用是稳定镀液的pH值。硼酸的缓冲作用在pH=4～5之间最强，其含量低于20 g／L时，缓冲作用很弱，一般用量在30～40g／L之间。随硼酸含量增加，缓冲作用加强，这是因为随着硼酸浓度的提高，有一部分硼酸会转化成四硼酸：4H3B03-H2B207+5H20，四硼酸有防止镍离子在阴极膜中形成氧化物的作用，比硼酸的缓冲作用更好。所以在镀镍过程中硼酸含量以稍高一些为宜。但是硼酸在室温下只能溶解40g/L左右，加热虽能增加它的溶解，但在镀液温度降低时，溶解的硼酸又会结晶析出，影响镀层质量；此外镀镍的阴极电流效率也随硼酸含量增高而下降。 镀液中加入氯离子的作用是为镀液提供阳极活化剂。它能够吸附在阳极表面，降低阳极电位，去极化作用非常显著。氯离子阻止了二价镍氧化成三价镍，从而阻止了钝化膜的形成。 镀液的pH：值对镀层质量影响很大。在镍的沉积过程中，由于氢同时析出，使阴极区附近的pH值升高，当pH>6时，阴极区将会生成氢氧化镍沉淀，夹杂在镀层中，使镀层变脆，孔隙率增加，产生麻点。如果pH值过低，氢的析出量将增加，镀层会产生较多针孔。镀液的pH值以控制在3.8～5.6之间为宜。 温度升高可增加镀液盐类的溶解度，增大镀液的电导率，降低阴、阳极的极化，从而可以使用较高的电流密度。但温度升高会引起盐类的水解并导致生成氢氧化物沉淀的倾向增加，特别是铁杂质的水解可导致针孔故障，镀层易钝化，镀液的分散能力降低，故温度宜控制在50～60℃之间。 主盐(氨基磺酸盐)含量和槽液温度升高、搅拌强度加大及pH值降低时，可以允许采用较高的阴极电流密度。在6～9 A／dm2范围内，随着阴极电流密度的升高，电流效率有所增加。 搅拌可以提高阴极电流密度，加速氢气逸出，缩短其滞留在阴极表面的时间，有效地减少镀层的针孔和麻点。搅拌的方式有压缩空气、阴极移动和镀液循环过滤等。 内应力的变化有以下规律：随着温度的升高内应力减小；在pH：4.0～4.2范围内内应力达到最低值；随阴极电流密度的提高内应力增大；镀液中Ni2+含量的变化对内应力的影响不大；随氯化物含量增加内应力明显增大。 3小结 大量试验表明，按此工艺方法处理的零件符合各项技术要求。镀镍层光滑，结晶细致均匀，结合力好，无气泡、坑点、节瘤、多孔和烧伤痕记。照上述工艺处理的4340钢试片，按BSS 7235的试验方法进行反复弯曲180°折断试验，镀层与基体结合牢固。电镀2件ASTM F519 la2型缺口拉力试件，按ASTM F519进行氢脆消除试验，结果合格。镀镍层内应力在0～62.068 MPa的技术要求范围内。 镀镍层经机械加工后电镀硬铬，各项镀层性能测试均为合格。 |
