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纳米技术镍钴铁合金镀层硬铬替换

Replace chrome coatings of nickel-cobalt-iron plating

飞机起落架, 液压致动器, 燃气涡轮发动机, 直升机动态组件和螺旋桨毂都使使用六价铬制铬涂料。然而, 最近电沉积纳米晶钴磷X合金, 开发中国烟台电镀技术, 国防安全合作伙伴, 已经来到现场。它特征, 在很多方面优于镀铬, 克服环境限制, 能够提供愈加好性能和更低生命周期成本。

电镀工程硬铬（EHC）涂料0.00025-0.010英寸厚, 被广泛应用于航空航天应用中组件传授磨损和耐腐蚀。硬铬（Cr6 +）浴中使用多种飞机部件, 在制造和维修/大修业务。

在起落架, 比如, 外筒ID往往是镀铬耐磨性和耐腐蚀性。起落架部件和液压实施器内部镀铬是最普遍。电镀适合这么应用程序, 这将是极难或不可能外套使用很多行视线（LOS）潜在替换工艺发展至今。

不幸是, 六价铬毒性, 显着降低了其使用。 OSHA, 比如, 最近降低了许可暴露限值为十六进制镀铬及其化合物52-5浓度为8小时时间加权平均。该规则还要求, 对雇员保障, 如控制曝光, 呼吸防护, 防护工作服和设备, 卫生领域和实践, 医疗监控, 危险信息沟通和统计保留最好方法。

另外健康风险与六价铬相关, 还有其她工艺和性能与使用镀铬涂料缺点。铬电镀工艺通常含有相对低电解效率, 造成低沉积速率比其她镀敷金属和合金。六价铬固有脆性肯定造成微观或宏观裂纹存款。这些裂缝不危及磨损和耐侵蚀性, 但它们是完全不适合要求耐蚀性应用场所。在这些应用中, 一个电沉积底层一个更韧性和耐腐蚀材料通常镍钴铁必需施加。

起落架液压缸是元件几何形状, 不适合自己以及热喷涂和类似LOS过程一个很好例子。
所以, 健康和安全方面限制和进程/性能缺点, 在电镀行业有巨大压力, 找到一个更环境保护无害替换硬铬。考虑作为替换品技术包含热喷涂, 等离子体汽相沉积, 电解或电解镀敷技术经过施加和其她无铬材料。

在过去里, 碳化钨 - 钴（WC-Co）号和类似材料, 采取高速氧燃料（HVOF）热喷涂, 进行了广泛演示/验证测试一部分, 美国国防部硬铬替换品团体（HCAT）计划。这些材料已普遍被接收为适宜替换品, 在北美航空航天工业硬铬和其她小批量, 高附加值LOS涂料应用。然而, 对于涂层应用要求非行视线（NLOS）和/或沉积高容量, 低附加值生产, 它通常认为, 只有电镀技术将是适宜和/或成本效益。

大多数已调查迄今镀层替换基于镍合金, 包含无电解及电解材料。因为镍EPA上市作为一项关键污染物, 被认为是14个最有毒重金属之一, 涂料含镍代表一个短期处理方案, 在最好。所以, 烟台电镀技术-镍钴铁镀层是一个短期替换方案。基于非镍电镀技术将是一个实用, 环境保护为NLOS涂层应用可接收替换。比如烟台电镀技术研究电沉积纳米晶钴磷X合金。

沉积表面和经过一个0.013英寸厚Nanovate CR涂层一个1英寸直径管横截面显微照片。感爱好是小晶粒尺寸和缺乏孔和微裂纹。

纳米技术是一项相对较新领域, 处理次序几纳米临界长度尺寸非常小结构设计。纳米材料, 材料超细晶粒平均尺寸通常小于100 nm最初界面材料约前。这些材料关键特征是一个增强型体积分数界面组件（原子体积分数与晶粒边界和三联点）。当平均晶粒尺寸减小低于100nm时, 这将成为关键。含有这么很大一部分位于界面缺点结构原子会造成在很多机械 物理和化学性质纳米晶体材料改变。

电沉积纳米晶材料合成系统研究试图以优化特定属性, 有意控制材料晶界和三路口体积分数。从那时起, 很多纳米金属和合金已产生电沉积, 包含纯镍, 钴, 钯和铜二元合金, 如镍 - 铁, 镍 - 磷, 锌 - 镍, 钯 - 铁, 钴 - 钨;和三元合金, 如镍 - 铁 - 铬材料。镍钴铁镀层。

另一个这么材料是Nanovate CR, 电沉积纳米晶钴磷X合金开发。 LOS和NLOS应用能够使用电沉积过程中, 该材料能够被观看整体策略一部分, 以替换现在使用环境及卫生步骤, 同时显着提升性能和降低生命周期成本。

电沉积。所以, 它是一个下拉式替换技术, 是目前硬铬电镀基础设施完全兼容, 是非常适合于应用程序都LOS和NLOS面。与东隧, 该工艺采取美国EPA或其她有害物质名单上没有成份, 也不会产生有害排放或副产品。

外观坑, 气孔和裂纹微裂纹微观结构纳米晶（均值晶粒尺寸为5-15nm） - 低于OSHA限制六价铬排放分析

使用纳米技术过程中, 也造成显着降低能源消耗和增加吞吐量。总体电镀效率约为90％, , 东隧低于35％。另外, Nanovate CR, 沉积速率范围从0.002-0.008 IPH, 取决于电流密度, 与通常0.0005-0.001IPH沉积率与ENC过程看到。

在视觉上, , 纳米钴磷X镀层均匀光滑, 有光泽, 类似镀铬。在显微镜下, 存款是完全致密结构, 从坑, 气孔和微裂纹。

冶金, 材料含有六方密堆（HCP）晶体结构, 在室温下平衡结构通常发觉在常规钴。然而, 不一样于常规钴, 该材料含有平均晶粒尺寸为5-15纳米范围中。测试表明, 平均晶粒尺寸在此范围内查询结果中最优组合强度和延展性。
* ASTM B 537防护等级盐雾1000小时后, 每ASTM B 117曝光

纳米晶合金如Nanovate CR显示硬度和强度相对于粗粒度, 传统显着增加。经过固溶强化机制, 显微硬度值范围通常为530-600 VHN。

退火显微硬度纳米钴磷存款在不一样温度和时间影响。一个简短热处理可显着增加硬度。
深入增加硬度退火如此沉积材料, 能够经过以下方法取得。硬度增加超出150 VHN短热处理过程结果。

Nanovate CR也有改善磨损和润滑性, 相对于东隧。该材料含有更低磨损损失比EHC在磁盘上针滑动磨损试验。磨损量配合材料, 在这种情况下, 氧化铝球也不太严重, 表明纳米钴 - 磷含有较低摩擦系数比东隧。

在盐喷雾试验中耐腐蚀性也得到改善。暴露在盐雾环境下根据ASTM B 117 1000小时后, 在一个比较Nanovate CR和其她堆焊材料, 该材料ASTM B 537防护等级下降到只有8个, 比东隧评级少了2。另外, 纳米晶存款比东隧及HVOF涂层测试中使用稀释剂为50％。

镀在航空航天另一个关键考虑是在高强度钢部件氢脆化潜力。高电镀效率Nanovate CR过程造成显着较少氢产生与东隧进程相比, 在阴极, 从而最大程度地降低了氢吸收和随即易感材料脆化可能性。依据ASTM F 519进行氢脆试验表明, 标准氢脆救助烘烤程序为EHC能够应用于纳米存款来完全消除任何风险脆化。

ASTM B 537防护等级为Nanovate CR和EHC涂料盐喷曝光时间函数。
粘附纳米钴 - 磷-X存款已评定航空航天衬底材料上数量。根据ASTM B 571进行弯曲测试, 存款没有任何迹象表明剥离或剥离低（10×）放大倍率。在测试依据与ASTM B 553, 将样品涂布与Nanovate CR包含浸没到一分钟, 随即由浸没在热水（90℃）水一分钟液体氮样品暴露于热循环。没有剥离发生30个热循环后, 对底层衬底涂层相对位移是基础上为零。