热处理对铝合金表面化学镀镍镀层性能影响.pdf

字木交； i ； i 理论 ， 研发 设计 制谴 热处理对铝合 金表面 化学镀镍镀层性能影响 张红娟 ， 刘治虎 西安航空计算技术研究所， 西安 7 1 0 0 6 8 ) Ef f e c t o f He a t Tr e a t me nt o n Pr o p e r t i e s o f El e c t r o l e s s Ni c k e l Co a t i ng o f Al u mi n i u m Al l o y Z HA NG Hu n I g J u a n ， L I U Z h i h u ( A e r o n a u t i c a l C o mp u t i n g T e c h n i q u e Re s e a r c h I n s t i t u t e ， Xi a n 7 1 0 0 6 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：F o r e l e c t r o l e s s n i c k e l c o a t i n g o n a l u mi n i u m a l l o y h a s p o o r a d h e s i o n a n d C O l r o s i o n r e s i s t a n c e ，h e a t t r e a t n ran t i s a d o p t e d t o i mp r o v e a d h e s i o n a n d c o r r o s i o n r e s i s t a n c e i n t h i s p a p e r Af t e r h i g h a n d l o w t e mp e r a t u r e t e s t i n g ，a d h e s i o n s t r e n g t h o f c o a t i n g i s me a s u r e d b y s e l a t c h me t h o d ，a n d c o r r o s i o n r e s i s t a n c e i s c h e c k e d b y n e u t r a l s a t s p r a y By c o mp a r a t i v e e x p e r i me n t s a n t j r e s u l t s a n a l y s i s i t s h o w t h a t t h e e f f e c t s o f h e a t t r e a t me n t t e mp e r a t u r e a n t 1 t i me o n t h e c o a t i n g p r o p e r t i e s i n t e r a c t w i t h e a c h o t h e r Th e c o a t i n g h a d t h e b e s t a d h e s i o n a fte r h e a t t r e a t me n t wi t h 1 5 0 o C a n d 1 5 h a n d t h e a d h e s i o n s t r e n g t h w a s 4 8 7 MP a a f t e r 8 0 h h i g h( 1 0 5 。 C)a n d l o w ( 一 5 5 )t e mp e r a t u r e t e s t T h e c o a t i n g h a d t h e b e s t c o r r o s i o n r e s i s t a n c e a fte r h e a t t r e a t me n t wi t h 1 5 0 D C a n d 1 h a n d t h e c o a t i n g h a s n o wh i r e s p o t b l i s t e r a n d p e e l i n g a ft e r n e u t r a l s a l t s p r a y wi t h 9 6 h Ke y wo r d s ： a l u mi n i u m a l l o y ； e l e c t r o l e s s n i c k e l c o a t i n g ；h e a t t r e a t me n t ； a d h e s i o n ； c o r r o s i o n r e s i s t a n c e 0 引 言 铝合金具有密度小 、 机械强度高 、 导电导热性能好等 优点 ，在各行各业 中被广泛使用， 但同时也存在耐磨性 差 、 硬度低等缺陷。为改善铝合金耐磨性并提高硬度 ， _ r 业 卜 一般采用铝合金表面化学镀镍 _T艺。而铝合金表面 化学镀镍后 ， 经过长时间高低温试验 ， 镀层会 出现起皮 、 脱落现象 ；未起皮 、脱落的镀层经过一定时间盐雾试验 后 ， 基体也会 出现轻微腐蚀 、 局部镀层脱落现象 。查 阅相 关文献介绍 ，镀后热处理既可以有效改善镀层和基体的 结合力 ， 也可 以改善镀层耐蚀性 ， 但缺少相应 的实践应用 表 1 铝合金的化学成分 和数据分析 。因此 本文 元 素 C “ S i F 含 量 元素含量元素 含量 0 1 5 0 4 Mn 0 1 5 C r O ，o 4 0 3 5 0 ,4 0 8 M g 0 8 - 1 ， 2 T i 0 1 5 O 7 Z n 0 2 5 h i 其余 旨在通过高低 温和盐雾 试验， 研究热处理对铝合 金表面 化学镀镍 层结合 力和耐蚀性影响。 1 试样制备与试验方法 ， ， 试 件材 料 本试验选用 6 0 6 1 铝 合金作 为化学镀镍 基体 材料， 其化 学成分见表1 。 铝 合金试样加 ： 成 6 0 m I n x 4 0 n l r n X 8 t t l m带有 凹槽 、 5 0 机械工程师 2 0 1 4 年第5 期 散热齿和孔的形状， 其表面粗糙度为 R a 6 ， 试件外观见图 1 ， 共 l 0组样本。 ， 2试件制 作 选用酸性化学镀镍工艺 ， 对铝合金样本表面进 行 A p N i P ( 1 0 ) 2 5 处理 ， 即在铝合金表面镀磷含量为 l O ， 厚度 至少为2 5 m的镍磷合金镀层。 为保证试验样本的一致性 ， 铝合金样本均在 同一槽液中同时进行化学镀镍。化学镀 镍完毕后， 按照表 2 所示的热温度参数 分 1 0组分别在 真空炉中进行热处理 ， 热处理完毕， 样本随炉冷却至室温。 表 2 镀层热处理 参数 ， 3试 验 方 法 对每组样本进行 8 0 h高低温试验 ， 试验结束后 ， 从 每组试件 中随机抽取 1 件用划痕法 进行镀层结合力检 测， 其余样本进行盐雾试验 。 1 ) 高低温试验 高低温试验采用上海埃斯佩 克环境设备有限公司生 产型号为 S E F Z 一 0 4 0 U S 的高低温试验箱 ， 以高温 1 0 5 C、 加热 2 h ，然后低 温一 5 5 C 、冷冻 2 h的频率进行循环处理 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0 h。 2) 盐雾试验 盐雾试验基于表 3 所示的试验条件及其容差 ，采用 意大利生产型号为 D C T 6 0 0 P C 0 1 8 6的盐雾试验箱处理 。 评定标准依据 G B T 6 4 6 1 2 0 0 2 金属基体上金属 ， 以及其 他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级。 表 3 试验 条件及其 容差 试验温度 盐溶液 温度 容差 浓度 容差 p H值 盐雾沉降率 喷雾时间 m L ( 8 0 c n l h ) ， h 2 试验结果与分析 高低温试验和盐雾试验后 ，镀层结合力强度和耐蚀 性结果见表 4 。 为了方便分析， 将表 4 结果数据绘制成结合力强度 、 4 8 h盐雾试验评级 R 和 R 对于时间和温度的多变异 图， 见图 2 冈 4 。 由图 2 可以看 出，热处理温度 和时间对镀层结合力 存在交互作用 。热处理温度低于 l 5 0 时 ， 随着热处理温 度 的升高 、 时间的延长 镀层和基体 的结合力缓慢上升 ； 热处理温度高于 l 5 0 时， 随温度的升高 、 时间的延长 ， 镀 层和基体的结合力明显下降。 这是 因为热处理 过程可 以消除镀层 和基体 间的应 力 ， 提高镀层结合力。同时 ， 热处理还可以加速金属 原子 理论 ， 研j 茧， 设计 ，制造 字木交； 赢 的扩散运 动 ， 温度越 高 ， 扩散运 动越快 ， 时 间越长 ， 原子 间 的扩散层越厚 ， 镀层和基体的结合 力越好 。在合适 的 温度和时间下热处理使镀层 和基体 间形成 同溶体 ， 这种 固溶体有利于镍磷合金合力大大提 高。然而 ， 因为锅和 表 4 铝合金表面化学镀镍高低温试验和盐雾试验结果 编号 热处理参数 数量 结合力强度 M P a 盐雾试验试验结果 盐雾试验评级 镍的热膨 胀镀层与钒 合金之间由原来 的机 械咬合转 化为金属键 的结 合 ， 从 而 使 镀 层和基体 间结 系数不 同， 热处理温度太高 ， 时间太长 ，镀层和基 体间的结合 力也会明 显下降。 由图 3和图 4町 以看出 ：热处理温度 和时间对 4 8 h盐雾 试 验 评 级 ( 尺 R ) 存 在 交互作用 。热处理温 度低于 l 5 0 时 ， 随着 热处 理温 度 的升高 ， 时间的延 长 ，镀层的 耐蚀性 逐 渐上 Y t ； 热 处理 温度高 于 l 5 0 时 ， 随着温度的升高 时间的延长 镀层的 耐蚀性明显下降。 这 是 因 为 镀 层 的 耐 蚀 性 主 要 由 镀 层 的 孔 隙 率 和 镀 层 表 面 微 电 池 腐 蚀 机械工程师 2 0 1 4 年第5 期 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 字木交； 赢 理论 ， 研发 ， 设计 ， 翩造 液压助力 器稳定性方法的 研 究 张领 建 ( 中航通飞研究院有限公司， 广东 珠海 5 l 9 0 4 0 ) Re s e a r c h o f Hy d r a ul i c Bo o s t e r St a b l e M e t h o d s Z HAN G L i n l g j t a n ( Ch i n a Av i a t i o n I n du s t r y Ge ne r a l Ai r c r a f t I n s t i t u t e Co ，L t d Zh u h a i 51 9 0 40 ， Chi n a) Ab s t r a c t ：A c c o r d i n g t o h y d r a u l i c b o o s t e r s t a b i l i t y ，s o me e n g i n e e r i n g me t h o d s a r e p r o v i d e d T h e o p e r a t i n g p r i n c i p l e o f I 1 v f l l a u l i c b o o s t e , i S i n t r o d u c e d a n ( 1 s o me c r i t i c a 1 f a c t o r s o f s t a b i l i t y a r e a n a l y s e d Th e n me t h o d s o f s t a b j l i t y a r e e l a b o r a t e d ，a n d t h e me r i t s a n d f a u l t s o f me t h o d s a r e a n a l y s e d F i n a l l y ，l i mi t i n g f a c t o r s o f me t h o d s a r e p r o p o s e d t o p r o v i d e r e f e r e n c e o f t h e r e s e a r c h o f h y d r a u l i ( b o o s t e r f o r t h e p l a n e Ke y wo r d s ：h y d r a u l i c b o o s t e r ；s t a b i l i t y；me t h o d 0 引言 目前操纵 系统的设计主要 以助力操纵 为主 ，液压助 力器 已成为飞行操纵系统设计 中至关重要的部件 ，其本 身的性能与飞机参数的匹配度直接影响飞行操纵系统的 稳定性 ， 甚至关 系到飞机的安全性 ， 但是对于稳定性的 研究方法始终以仿真为基础 ，虽然进行各种方法的仿真 分析 ， 而最终的方法未必符合工程需要 。因此 。 进行 液压 助力稳定性方法的研究是必要的 ， 也符合 一 1 二 程使用需求 。 1 液压助力器工作原理 图 1 所示为一种典型的飞机液压助 力器原理 图， 它 包括 分配 机构( 滑 阀 2 ) 、 执 行机构 ( 活塞 3 ) 和反馈机构 ( 杆 AOB) 3 个基本部分 助力器的输入量为 输 l叶 I 量为 决定 ， 热处理可 以加速镀层表 而氧化膜 的形成 ， 这种 氧 化膜能对镀层表而孔隙起封 闭作用 ，有效隔绝腐蚀 介 质 从而提高镀层耐蚀性 所 以在一定 温度 和时间范围 内 ， 随 着热处理温 度的升 高 ， 时 间的延 长 ， 镀 层 的耐 蚀 性 不断提高。 然而随着热处理温度的升高 ， 镍磷 合金层 中析 N i ， P相 越来 越多 ， 在 合金溶 解时 ， 相与 基体 之 间形成腐蚀微 电池 ， 导致 耐蚀性 明显 降低 南表 4 数据可知 J ， 热处理 参数为 1 5 0 、 1 5 h 时( 第 7 组 ) ， 镀层结合 力最好 ， 8 0 h 高低温试验后 ， 结合 力强度为 4 8 7 M P a ； 热处理参数为 l 5 0 。 C、 1 h 时( 第 6组 ) ， 镀层的耐 蚀性晟好 ， 通过 9 6 h盐雾试验后， 外观良好： 5 2 机械工程师 2 0 1 4 年第5 期 3 结论 1 ) 热处理温度 和时间对镀 层结合 力及耐蚀性 存在 交互作用 。 2 )铝合金表面化学镀镍层经过 1 5 0 、 1 5 h热处理 ， 镀层与基体结合 力最好 ， 通过 8 0 h高低温试验后 ， 镀层结 合力强度为 4 8 7 MP a 。 3 ) 铝合金表面化学镀镍层经过 l 5 0 、 l h热处理 ， 镀 层耐腐蚀性能最好 ， 通过 9 6 h中性盐雾试验后 ， 外观无 白 斑 、 起泡 、 脱皮等腐蚀现象。 参考文献 1 周泽翔 ， 程海斌 ， 薛 理辉 ， 等 改善化 学镀层 结合力 的方法及 其 检测手段 J 材料导报， 2 0 0 6 ， 2 0 ( 2 ) ： 8 0 2 张信义， 邓宗钢磷含量及热处理对化学镀镍磷合金耐蚀性能 的影响 J 表面技术， 1 9 9 4 ， 2 3 ( 6 ) ： 2 5 7 2 5 8 3 G B T 1 3 9 1 3 2 0 0 8 金属覆盖层 化学镀镍一 磷合金镀层规范和 试验方法 S 4 G J B 1 5 0 3 1 9 8 6 军用设备环境试验方法 高温试验 s 5 G J B 1 5 0 4 1 9 8 6 军用设备环境试验方法 低温试验 S 6 G J B 1 5 0 1 1 - 1 9 8 6 军用设备环境试验方法 盐雾试验 s ( 编辑 吴 天 ) 作 者简介 ： 张红娟( 1 9 8 5 一) ， 女， 助理工程师， 研究方向为机械加工工艺 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 2 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m