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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

作者:

关键词:

摘要：

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