超高强度钢因其具有高的比强度、良好的疲劳性能和工艺性能在航空产品中得到了广泛应用,如国产先进战机起落架大多采用了300M钢进行制造.为了提高 300M 钢的抗腐蚀性能,采用了电镀镉钛工艺进行防护.

飞机起落架

    由于使用环境恶劣,飞机服役过程中,部分 300M钢零件镉钛镀层难免出现不同程度的腐蚀.如国产某型三代机在进行第一次大修时,300M 钢起落架凹槽、凹坑等部位在去除表面漆层后发现大量腐蚀.这主要是因为凹陷区域在电镀过程中容易聚集气泡,镀层较薄,从而成为薄弱点而发生腐蚀,这些腐蚀区域的镀层则需要进行修复.

    电刷镀技术属于特种电镀技术,是电镀技术的新发展.目前国内外都已经采用了电刷镀工艺对零件部分区域进行镀层修复、补镀,甚至用于装备再制造中.在飞机起落架的修复中,电刷镀工艺也发挥了重要的作用  ,其中低氢脆刷镀镉工艺是应用最广泛的工艺之一.

    刘佑厚等早在 20 世纪 90 年代就开展了低氢脆刷镀镉工艺的研究.颜华等研究了刷镀镉技术在飞机高强度钢结构件表面损伤修复中的应用,实验结果表明,该工艺操作简单,质量稳定.刘鹏等在 A100 钢表面进行了刷镀镉工艺及性能研究,发现刷镀镉镀层具有很高的耐蚀性能.

    2  起落架电刷镀镉修复工艺应用

起落架修复

    北京航空材料研究院曹强等人选用两种刷镀镉溶液在 300M 钢表面制备了镉镀层,试验结果显示:分别采用 LHC 低氢脆刷镀镉溶液和 5070 刷镀镉溶液制备的两种镀层结晶细致均匀,镀层完整,可完全覆盖试样,并且镀层表面没有出现起泡、剥落、麻点、烧焦等现象,但镀层会出现标准允许的颜色差异.

    针对国产某新型三代机大修时目视检查发现,主起落架多个凹槽、凹坑部位表面均出现不同程度的腐蚀.该起落架材料为300M钢,表面为电镀镉钛层.现采用电刷镀镉工艺对该起落架腐蚀区域进行电刷镀修复工艺实践,并对刷镀层在实际应用中的结合力、耐蚀性和氢脆性能进行了评价,有利于确定合理的修复工艺.

    刷镀镉的工艺程序一般为:

    镀前表面准备→屏蔽→刷镀→冷水洗→钝化→冷水洗→干燥→镀层质量检查,共 8 个步骤.针对上述起落架凹陷部位,具体修复工艺实施如下.

    1)镀前表面准备.对于待修部位产生的红色腐蚀产物,首先采用吹砂的方式去除锈蚀,再用有机溶剂清洗的方法对其进行前处理.吹砂采用120目的刚玉砂,吹砂时将周边部位保护起来.有机溶剂清洗使用干净的脱脂棉蘸取丙酮或无水乙醇,擦干净待修表面,前处理之后的表面能保持水膜连续30 s以上.

    2)屏蔽.针对待修部位的凹坑区域,采取了先刷侧镀面、再刷镀底面的方法进行.因此首先将底面区域用胶带保护起来,边缘留出 3~5 mm 宽的过渡区(如图 6 所示),以使刷镀层与相邻区域表面平滑过渡,同时防止胶带边缘沉积过快而引起毛刺.待侧面刷镀完毕后,用胶带将其保护起来,再刷镀底面,在此过程中,通过胶带屏蔽避免过渡区域被重复刷镀.

    3)刷镀.对于待修复的区域,侧面刷镀时采用包缠脱脂棉的圆棒状石墨阳极,用其柱面刷镀凹坑侧面,如图7a所示.凹坑底部刷镀采用包缠脱脂棉的圆饼状石墨阳极,用其端面刷镀凹坑底面,如图7b所示,阳极的大小覆盖1/2~1/3待镀表面.进行刷镀时,采用环形刷镀形式,避免直线往返运动.

    4)水洗、干燥.刷镀完毕后,采用清洁的自来水清洗刷镀区域,应避免溶液流到邻近区域.

    3  结论

    1)LHC低氢脆刷镀镉液和Sifco-5070刷镀镉液均可在300M钢表面获得外观质量良好的电刷镀镉层.电刷镀镉后的起落架修复区域如图 8 箭头所示.可见刷镀镉层结晶细致均匀,镀层完整,完全覆盖了腐蚀区域,并且镀层表面未出现起泡、剥落、麻点、烧焦等现象,符合某型机起落架电刷镀镉修复要求.

    2)300M钢电刷镀镉工艺质量稳定,厚度、结合力均符合技术要求,中性盐雾 500 h 无红锈,氢脆性能通过200 h持久拉伸测试.

    3)采用电刷镀工艺修复的某型机起落架镉钛镀层的腐蚀区域,满足飞机修理技术文件规定的质量要求.

责任编辑：周娅

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