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金属陶瓷防腐蚀涂层替代镀镉或镉钛工艺的研究

来源:电镀与精饰 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-10
作者:网站采编
关键词:
摘要:LI B. Study on replacement of Cd or Cd-Ti electroplating by metallic-ceramic anticorrosive coating [J]. Electroplating Protection, 2011, 32 (6): 480-482, 493. [3] 刘鹏, 蔡健平, 王旭东, 等. 飞机起落架材料防护技术现状及研

LI B. Study on replacement of Cd or Cd-Ti electroplating by metallic-ceramic anticorrosive coating [J]. Electroplating & Finishing, 2021, 40 (6):410-413.

飞机起落架钢制零件的传统防护工艺为镀镉、低氢脆镀镉或镀镉-钛,虽然有较好的防护效果,但镉有剧毒,会对环境造成极大危害,并且目前电镀镉、镉-钛后都要进行六价铬钝化才能达到要求,而六价铬也是剧毒物质。此外,零件在使用过程中也存在氢脆、镉脆等风险,不能很好地保证起落架的使用安全和寿命。民用飞机起落架主要采用300M(40CrNi2Si2MoVA)钢、高强钛合金及铝合金等高性能材料,对其进行新型高性能表面防护工艺的研究十分必要[1]。国外已广泛采用IPcote 9183 金属陶瓷涂层代替镀镉或镀镉-钛工艺对零件进行防护,并进行了深层次的研究[2-3]。国内目前对此方面的研究尚不深入,也未见实际应用。为此,笔者开展了金属陶瓷涂层工艺与传统镀镉、镀镉-钛工艺的对比研究,制定了金属陶瓷涂层喷涂技术条件和型号标准,交付了典型零件,满足了某新研型号的需求,具有一定的推广价值。

1 实验

1. 1 涂料

采用英国Indestructible Paints 公司生产的IPcote 系列涂料中的IPcote9183 和IPseal9184,它们的物理性质见表1。

表1 IPcote9183 和IPseal9184 涂料的物理性质Table 1 Physical properties of IPcote9183 and IPseal9184涂料 组成 黏度(涂-4 杯)/ s 稀释剂 颜色 涂层厚度/ mm 保质期/ 月IPcote9183 单组分 40 ~ 50 水或特殊介质 铝色 0.01 ~ 0.02 12 IPseal9184 单组分 37 ~ 43 水或特殊介质 褐色 0.02 ~ 0.03 12

1. 2 试样的制备

镀镉、镉-钛试样的基材分别为30CrMnSiA 钢和300M 钢。结合力、耐蚀性试样的规格分别为100 mm × 25 mm × 1 mm 和100 mm × 150 mm × 1 mm,粗糙度Ra 不大于0.8 μm。氢脆性试样的基材为300M 钢,符合HB 《镀覆工艺氢脆试验 第1 部分:机械方法》中图1 的要求。分别按HB/Z 5068-1992《电镀锌、电镀镉工艺》和HB/Z 107-1986《高强度钢零件低氢脆镀镉-钛工艺》进行氰化物镀镉和无氰镀镉-钛,厚度8 ~ 12 μm,并进行钝化处理[4]。

金属陶瓷涂层的制备流程有2 种:

(1) 喷涂前检查→丙酮清洗→屏蔽非喷涂表面→吹砂→清洗→喷涂IPcote9183(厚度25 ~ 40 μm)→表干[(80 ± 10) °C,≥30 min]→固化[(190 ± 10) °C,≥20 h]→涂漆。

(2) 喷涂前检查→丙酮清洗→屏蔽非喷涂表面→吹砂→清洗→喷涂IPcote9183→表干[(80 ± 10) °C,≥30 min]→固化[(190 ± 10) °C,≥20 h]→喷涂IPseal9184→表干[室温下晾干至少15 min 后于(80 ± 10) °C下加热30 min 以上]→固化[(190 ± 10) °C,≥20 h]。IPcote9183 +IPseal9184 的涂层总厚度为35 ~ 50 μm。

1. 3 性能测试

1. 3. 1 结合力

按HB 5036-1992《镉镀层质量检验》中的弯曲法测试镀层的结合力:用钳子夹紧待测试样,反复弯曲180°,直至基体金属断裂,在5 倍放大镜下检查断口,镀层与基体金属之间应无起皮、脱落现象,在5 倍放大镜下观察到龟裂属于合格。

按GB/T 9286-1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》测试涂层的结合力,应至少符合1 级要求。

1. 3. 2 耐蚀性

按GB/T -2012《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾(NSS)试验。对于钝化后的镉层、镉-钛层,96 h 无白锈、360 h 无红锈为合格;对于IPcote9183 涂层,360 h 不出现红锈为合格;对于IPcote9183 + IPseal9184 涂层,1 000 h 不出现红锈为合格。

1. 3. 3 氢脆性

按HB 进行持续拉伸试验,200 h 不断裂则氢脆性合格。

2 结果与讨论

2. 1 工艺对比

对金属陶瓷涂层涂覆工艺与镀镉、镉-钛工艺进行对比,具体见表2。

表2 金属陶瓷涂层涂覆与镀镉、镉?钛工艺对比Table 2 Comparison between metallic–ceramic coating and Cd/Cd–Ti electroplating项目 镀镉 镀镉-钛 金属陶瓷涂层基材强度 σb ≤1 300 MPa σb >1 300 MPa 无限制工作环境 ≤230 °C < 650 °C耐蚀性 NSS 试验360 h 不出现红锈 NSS 试验1 000 h 不出现红锈结合力 HB 5036-1992 弯曲法,合格 GB/T 9286-1998,1 级氢脆风险 有 无加工设备 专用生产线,受设备影响大 有抽风装置即可,受设备影响小工艺环保性 差,污水处理成本高 好成本 高 低

2. 2 镀层对比

2. 2. 1 外观

如图1 所示,IPcote9183 涂层固化后呈现均匀的铝色表面。IPcote9183 + IPseal9184 涂层固化后呈现均匀、光滑的黄褐色或绿色(与涂料颜色有关)表面。钝化后的镉-钛镀层为彩虹色、金黄色;镉镀层由于镀液中添加了光亮剂,表面更光滑、光亮。

文章来源:《电镀与精饰》 网址: http://www.ddyjszz.cn/qikandaodu/2021/0610/524.html



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