無氰電鍍銀工藝的研究及應用

吳育照

摘 要：本文主要介紹一種無氰鍍銀工藝在航空發(fā)動機緊固件上的研究及應用

關鍵詞：無氰鍍銀;航空發(fā)動機;緊固件;研究及應用

1 無氰鍍銀工藝方案確定和試驗

1.1工藝路線確定

1.1.1航空發(fā)動機緊固件使用的材料多為不銹鋼、高溫合金;因此，在鍍銀前采用鍍沖擊鎳的方式預鍍一層鎳，增加銀鍍層的結合力。

1.1.2由于無氰鍍銀對Cu2+、Fe3+、Fe2+等雜質(zhì)敏感，避免該類雜質(zhì)的帶入，在鍍銀前增加預鍍銀處理，既可減少雜質(zhì)的帶入，提高鍍銀槽液的穩(wěn)定性，減少槽液的維護成本，也可提高銀鍍層的純度和結合力。

1.1.3該無氰鍍銀工藝方法不添加光亮劑、潤濕劑等添加劑，銀層為啞光色，需要增加后處理進行光亮處理。

1.1.4最終，確定了航空發(fā)動機緊固件無氰鍍銀的工藝路線：驗收→除油→噴砂→活化→流動水洗→預鍍鎳→流動水洗→預鍍銀→鍍銀→回收→流動水洗→干燥→除氫→活化→成膜→流動水洗→去膜→流動水洗→浸亮→流動水洗→涂保護劑→純水洗→熱純水洗→干燥→檢驗→包裝

1.2槽液成分確定

1.2.1為了保證銀鍍層的純度≥99.9%，質(zhì)軟、潤滑性、抗黏結性、耐高溫等性能;盡量減少鍍層中夾雜的雜質(zhì);鍍液中不能添加過多的光亮劑等添加劑，避免鍍層脆性過大，純度低，進而造成潤滑性、抗黏結性、耐高溫性能降低。

1.2.2為了保證鍍層的細致平滑，槽液的穩(wěn)定性、深鍍能力、分散性等，采用二種絡合劑對銀進行絡合;該方法可以保證槽液穩(wěn)定，在高/低溫情況下，槽液也不易分解，使用溫度范圍寬。

1.2.3該工藝方法環(huán)保，溶液中不含磷;絡合劑自身不會分解，在加入氧化劑后很容易分解，廢水處理簡單。

1.3過程與控制

槽液配置：將所需的硝酸銀用熱純水溶解，在攪拌下緩慢加入鍍槽中，直至完全溶解加入所需量的ZY-5501鍍銀開缸劑，加純水到所需體積，充分攪拌，調(diào)整槽液PH值至9.0～10.5（用氫氧化鉀調(diào)PH值），分析合格后即可試鍍。

過程參數(shù)的影響：絡合劑：ZY-5501偏高時鍍層細致平滑，但沉積速度慢;ZY-5501偏低時沉積速度快，但鍍層較粗糙，結合力較差。為了保證鍍層的質(zhì)量，ZY-5501的含量一般控制在中上限的位置。

硝酸銀：硝酸銀過低，沉積速度慢;過高，沉積速度快，但鍍層易粗糙;控制在中下限為宜。

溫度：溫度過低，槽液混濁，沉積速度慢、槽液分散性差，鍍層泛黃、粗糙;溫度過高，沉積速度快，鍍層均勻，但鍍層易粗糙。控制在25～40℃為宜。

電流密度：電流密度低，鍍層細致平滑，電流密度高時，鍍層易粗糙，影響鍍層結合力，電流密度一般控制在0.3～0.8 A/dm2范圍內(nèi)較好。

pH值：pH值太低，鍍層脆性大，銀離子容易析出;pH值太高，分散能力差，鍍層不均勻;控制在9～10.5為宜。

雜質(zhì)的影響：槽液長期使用后，Cu2+累積多后溶液會變藍，影響鍍層的結合力;可以定期采用離子樹脂吸附處理Cu2+;導電極棒采用鈦包銅材料減少Cu2+的帶入，減少槽液維護次數(shù)和成本。

1.4結果與討論

1.4.1外觀：鍍層表面連續(xù)、均勻細致、光滑平整。

1.4.2厚度

樣件材料為GH4169、GH738的自鎖螺母和螺栓，厚度5～8μm，采用金相顯微鏡方法檢測;數(shù)量5件;平均厚度在7μm。

1.4.3銀層純度：

樣件材料為1Cr18Ni9Ti，尺寸為：100×50×δ1mm;表面粗糙度0.8;鍍層厚度5～8μm;電鍍時不進行預鍍鎳，直接鍍銀，干燥后把銀鍍層剝離后進行分析檢測;鍍層銀純度為99.97%，≥99.9%的要求。

1.4.4結合力試驗

樣件材料為GH4169、GH738的自鎖螺母和螺栓以及材料為1Cr18Ni9Ti，尺寸為：100×50×δ1mm的試片。鍍層厚度5～8μm。

檢測方法：試片采用彎曲法，來回彎曲后檢測斷裂處，無銀層脫落;螺栓、螺母按AMS 2410的方法加熱到500～520℃保溫20～60min后用刀或銼刀，銼開銀鍍層后目視檢查銀鍍層是否與金屬基體剝離。

1.4.5耐高溫試驗

樣件材料為GH4169、GH738的自鎖螺母和螺栓，鍍層厚度5～8μm;把零件加熱到600～700℃，保溫2h;目視檢查鍍層是否脫落、起皮、粉化等;并按2.3.2進行結合力試驗。

1.4.6氫脆試驗

樣件為標準樣件（按HB5067.1），材料為：30CrMnSiA;鍍銀8～12μm，除氫24h;檢測方法按HB5067.1，保持200h不斷裂為合格。

1.4.7自鎖螺母鎖緊試驗

分別對3個批次的自鎖螺母（各10件）進行了常溫鎖緊、高溫鎖緊試驗;鎖緊性能符合標準要求，試驗過程中沒有出現(xiàn)鍍層脫落、零件相互咬死等現(xiàn)象。

2 結論

2.1該無氰鍍銀工藝不添加光亮劑等添加劑，為啞光鍍銀工藝;鍍層夾雜的雜質(zhì)少，鍍層純度高，鍍層軟，脆性低，潤滑性好，結合力強;經(jīng)過后處理后鍍層光亮、均勻細致、平滑。

外觀、厚度、鍍層純度、潤滑性、結合力、抗黏結性、氫脆斷裂性等性能滿足航空發(fā)動機緊固件的性能要求。

2.2該無氰鍍銀工藝使用的二種絡合劑對銀離子絡合，無其他添加劑，槽液成分簡單;絡合劑自身較穩(wěn)定，絡合效果，好穩(wěn)定性好;分散能力和深鍍能力強;參數(shù)范圍寬;對雜質(zhì)不敏感;易于操作和維護，成本低。

2.3工藝方案設計合理，采用脈沖方式電鍍，進一步提高銀鍍層的性能，滿足航空發(fā)動機緊固件的性能指標。

2.4該無氰鍍銀工藝無氰、無毒、無刺激氣味、使用溫度低，揮發(fā)性小，產(chǎn)生的廢氣少;絡合劑在強氧化劑處理下容易分解，廢水處理簡單，成本低;對環(huán)境污染小;符合清潔能源生產(chǎn)的要求。

參考文獻

[1]沈品華等主編《現(xiàn)代電鍍手冊》..機械工業(yè)出版社. 2010年.