電鍍添加劑維護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究

楊志業(yè) 王 宇 周 磊

（中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110034）

電鍍添加劑維護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究

楊志業(yè) 王 宇 周 磊

（中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110034）

說明了航空產(chǎn)品的電鍍中添加劑維護(hù)的重要性，分析了國內(nèi)外電鍍標(biāo)準(zhǔn)中添加劑的維護(hù)內(nèi)容，并對(duì)電鍍標(biāo)準(zhǔn)的修訂和審核提出了建議。

電鍍；標(biāo)準(zhǔn)；添加劑；維護(hù)

在電鍍過程中，添加劑的使用極為廣泛。添加劑的含量直接關(guān)系到產(chǎn)品的光亮度、氫脆性能及電鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性，需要嚴(yán)格的控制。但添加劑往往因其成分復(fù)雜、含量低或缺少分析方法等原因，而只能采用間接控制的維護(hù)方式。在目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)添加劑的維護(hù)內(nèi)容均較為缺乏，影響到電鍍工藝的穩(wěn)定性和航空產(chǎn)品質(zhì)量控制。

本文擬對(duì)常見的電鍍添加劑進(jìn)行舉例介紹，分析國內(nèi)外電鍍標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于添加劑的維護(hù)現(xiàn)狀，提出航空電鍍標(biāo)準(zhǔn)修訂意見

1 添加劑控制的意義

目前航空工業(yè)電鍍使用的添加劑多為第一代添加劑，使用或有一定限制，或效果較差，或易代入雜質(zhì)，在易用性上和成熟的商品添加劑差距較大，因此對(duì)添加劑的維護(hù)控制更應(yīng)該重視。

1.1 緩蝕劑

烏洛托品（六次甲基四胺）是電鍍前鹽酸酸洗中常用的緩蝕劑。研究表明[1]對(duì)于10%的鹽酸溶液，烏洛托品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，緩蝕效果最佳。烏洛托品超過一定濃度后，則對(duì)鋼鐵基體有腐蝕作用，可能造成零件的過腐蝕。對(duì)于氫脆敏感零件，還可能造成零件氫脆性能下降，進(jìn)而影響到飛機(jī)的整體安全性。

1.2 光亮劑

木素磺酸鈣（亞硫酸鹽紙漿）是較為常見的鍍鎘光亮劑。文獻(xiàn)表明[2]其可提高陰極極化作用和分散能力，使鍍層結(jié)晶細(xì)致有光澤，并能掩蓋金屬雜質(zhì)，但當(dāng)其過量時(shí)，則可造成鍍層發(fā)脆、氣泡。另外木素磺酸鈣的使用還有可能造成零件的氫脆性能下降，SAE標(biāo)準(zhǔn)AMS-QQ-P-416《鍍鎘》中就禁止在抗拉強(qiáng)度≥180ksi的零件鍍鎘中使用光亮劑。

1.3 穩(wěn)定劑

苯酚是酸性鍍錫溶液中常用的穩(wěn)定劑。研究表明[3]其對(duì)酸性鍍錫溶液主鹽硫酸亞錫中Sn2+起到絡(luò)合作用，能有效抑制Sn4+的水解作用和Sn2+的氧化作用，保持酸性鍍錫溶液的穩(wěn)定性。當(dāng)苯酚含量不足時(shí)，將造成Sn2+被氧化為Sn4+，Sn4+進(jìn)一步水解形成偏錫酸鹽膠體沉淀，導(dǎo)致電鍍光亮區(qū)電流密度范圍變窄，鍍層光澤性差，鍍層可焊性嚴(yán)重下降。

1.4 除雜劑

硫化鈉是氰化鍍鋅溶液中常用的除雜劑，可有效去除氰化鍍鋅溶液中鉛、錫、鐵、銅等重金屬雜質(zhì)。當(dāng)加入硫化鈉過量時(shí)，會(huì)造成鋅離子的損失、電鍍?nèi)芤旱牟环€(wěn)定。

1.5 其它添加劑

其它常用的添加劑還有用于提高鍍層微觀整平性能的整平劑，改善鍍層分布均勻性的走位劑，降低鍍液表面張力、減少針孔的抗針孔劑，為獲得緞面鍍層使用的緞面劑，為獲得黑色鍍層使用的黑化劑。因航空電鍍的特殊性，上述添加劑在航空電鍍中使用較少。

2 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

2.1 國外標(biāo)準(zhǔn)分析

國外航空工業(yè)電鍍生產(chǎn)中使用商品添加劑較多，標(biāo)準(zhǔn)上添加劑維護(hù)內(nèi)容更為完善。

以色列航空工業(yè)有限公司的電鍍標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)槽液維護(hù)內(nèi)容一般分為兩個(gè)章節(jié)，其中一個(gè)章節(jié)說明槽液成分和操作條件，另一章節(jié)說明槽液的維護(hù)分析方法或維護(hù)方式。如在PS231000《鍍鎘》中對(duì)于鹽酸溶液中的緩蝕劑Rodine 213或Acryl Inhibitor的維護(hù)，給出維護(hù)方式為每加入1L鹽酸同時(shí)添加8ml緩蝕劑。對(duì)于鍍鎘光亮劑ROCHO Super XL，則要求每月采用霍爾槽試驗(yàn)的方法確定添加劑加入量。

龐巴迪公司的電鍍標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)添加劑的維護(hù)則更為重視。如對(duì)鍍鎘光亮劑ROCHO Super XL的維護(hù)，有單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)CTSS 5333 《BRIGHTNESSROHCO PROCEDURE》來說明霍爾槽試驗(yàn)法確定添加劑加入量的具體步驟、設(shè)備要求及注意事項(xiàng)。在耐熱和耐腐蝕合金及鈦合金清洗脫氧工藝中，對(duì)于潤(rùn)濕劑的維護(hù)采用表面張力試驗(yàn)法，并在CTSS 5408《表面張力》中說明了表面張力試驗(yàn)方法具體要求。在BAPS160-034《鍍鋅鎳》中，添加劑BOE NIZ Additive B則采用按安培-小時(shí)數(shù)方式進(jìn)行維護(hù)，每升溶液每1000安培-小時(shí)添加劑0.4ml。

2.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)分析

國內(nèi)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)工藝過程、電鍍的初始配制描述較為詳細(xì)，但對(duì)添加劑后續(xù)如何維護(hù)則敘述甚少。

如在HB 5068-1992《電鍍鋅、電鍍鎘工藝》中，僅規(guī)定了初始配槽時(shí)，鹽酸槽中起到緩蝕劑作用的烏洛托品、鍍鋅槽中起到除雜劑作用的硫化鈉、鍍鎘槽中起到光亮劑的木素磺酸鈣的加入量，對(duì)后續(xù)如何維護(hù)沒有說明。在HB 5074-1993《電鍍銀工藝》中，同樣只說明了鍍銀槽中起到光亮劑作用的二硫化碳的配制濃度，對(duì)后續(xù)如何維護(hù)沒有說明。在HB 5073-1993《電鍍錫工藝》 中，對(duì)于在酸性鍍錫溶液中起到穩(wěn)定劑作用的苯酚，起到光亮劑作用的明膠、β-萘酚，也只說明了配制濃度，對(duì)后續(xù)如何維護(hù)沒有說明。在HB/Z 20010-2011《電鍍錫-鉍合金工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)》中，對(duì)于在鍍錫-鉍溶液中起到光亮劑劑作用的OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）和牛皮膠，也只說明了配制濃度，對(duì)后續(xù)如何維護(hù)沒有說明。

因此對(duì)于上述標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上存在內(nèi)容缺失的問題。在貫徹標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，技術(shù)人員只能依據(jù)自己的專業(yè)技術(shù)水平和個(gè)人理解自行進(jìn)行添加劑的維護(hù)，有的按照配制比例在添加主鹽時(shí)添加添加劑，有的只在鍍層出現(xiàn)不良影響時(shí)添加，有的按照霍爾槽試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行維護(hù)。這種現(xiàn)狀一方面難以保證電鍍?nèi)芤汉彤a(chǎn)品的穩(wěn)定性及質(zhì)量，另一方面也難以保證GJB 480A-1995《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝質(zhì)量控制要求》中“各種槽液成分必須保持在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)，并定期分析與維護(hù)”要求的實(shí)施。

在較新的標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)編寫人員也重視到了這一問題，如在西飛公司XYS23003《氰化鍍鎘》文件中，就規(guī)定了采用霍爾槽試驗(yàn)法對(duì)鍍鎘光亮劑進(jìn)行維護(hù)。

3 標(biāo)準(zhǔn)編制建議

隨著無氰電鍍、代鎘工藝的推行，將進(jìn)一步凸顯添加劑在電鍍過程中的重要性。本文建議加快行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂，對(duì)能進(jìn)行分析的添加劑，給出分析方法和分析周期，不能分析的，給出維護(hù)方式或試驗(yàn)方法。新編制的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分考慮電鍍添加劑維護(hù)的重要性，提高標(biāo)準(zhǔn)的可執(zhí)行性。

添加劑的維護(hù)控制要根據(jù)其在電鍍?nèi)芤褐兴鹱饔眉跋姆绞剑ㄟ^試驗(yàn)來確定，保證整個(gè)過程是可驗(yàn)證的，試驗(yàn)方法可參考JB/T 7704.1-6系列《電鍍?nèi)芤涸囼?yàn)方法》。下面給出一些常見添加劑的建議維護(hù)方式。

3.1 緩蝕劑

對(duì)于緩蝕劑，建議采用測(cè)定腐蝕速率等方式，對(duì)緩蝕劑進(jìn)行維護(hù)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可參考DL/T 523-2007《化學(xué)清洗緩蝕劑應(yīng)用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及試驗(yàn)方法》或國內(nèi)外相近標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 光亮劑

對(duì)于光亮劑，建議采用霍爾槽光亮區(qū)試驗(yàn)法的方法進(jìn)行維護(hù)控制。尤其注意的是，高強(qiáng)度鋼電鍍的溶液中，光亮劑濃度應(yīng)盡可能低。對(duì)于參與電鍍反應(yīng)的光亮劑，也可采用按電鍍安培-小時(shí)數(shù)添加的維護(hù)方式，試驗(yàn)方法可參考JB/T 10339《光亮鍍鋅添加劑技術(shù)條件》、JB/T 7508《光亮鍍鎳添加劑技術(shù)條件》或國內(nèi)外相近標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 穩(wěn)定劑

穩(wěn)定劑一般不參加電鍍反應(yīng)，可通過與主鹽或其它成分按比例關(guān)系添加的方式進(jìn)行維護(hù)。

3.4 除雜劑

除雜劑可定期少量添加，也可在測(cè)定雜質(zhì)含量接近一定水平時(shí)定量添加。

[1] 高軍林. 烏洛托品作為酸洗緩蝕劑的探討[J].腐蝕與防護(hù)，2009. 3，第30卷第3期.

[2] 劉仁志. 現(xiàn)代電鍍手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[3] 梁騰平，高家誠. 酸性鍍錫液穩(wěn)定性的研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào)，2007. 5，第21卷第5A期.

（編輯：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2017）02-0014-03

10.13237/j.cnki.asq.2017.02.004

[收修訂稿日期] 2016-07-20