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鋁合金零件比強度高,防護(hù)性能好,各種表面處理技術(shù)成熟,在航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
斑點特征
零件表面有兩類斑點:A類斑點嚴(yán)重,有明顯凹陷,主要分布在零件的孔、槽周圍;b型斑點輕微無凹陷,幾乎遍布零件表面,分布位置不規(guī)則。
原因分析
將帶有A型斑點的失效零件切割制成金相試樣,放大500倍觀察切割面的形貌,發(fā)現(xiàn)A型斑點處的涂層很薄。兩種類型的點各取十塊,用X射線測厚儀測量點處的涂層厚度,列于表1中。
該零件所需的化學(xué)鍍鎳層和鍍金層厚度分別為8~12微米和0.5~1.0 μm。從表1可以看出,A類斑點鍍金層厚度合格,化學(xué)鍍鎳層較??;B類斑點鍍金層和化學(xué)鍍鎳層厚度合格。由于該工藝中堿性化學(xué)鍍鎳作為底漆,厚度只有0.4~0.8μm,因此推測A級點化學(xué)鍍鎳厚度不合格主要與酸性化學(xué)鍍鎳有關(guān)。
從人、機器、材料、法律和環(huán)境五個方面探討了產(chǎn)生斑駁的原因。
1.人
加工零件的操作工沒有變化,排除了人為的斑駁。
2.裝備
生產(chǎn)車間其他設(shè)備沒變,但有大大小小兩個酸性化學(xué)鍍鎳槽。使用大槽時沒有A型光斑,只有B型光斑;使用小凹槽時有兩種斑點。
觀察到通過循環(huán)過濾攪拌酸性化學(xué)鍍鎳溶液以使溶液流動,并且攪拌強度不大。當(dāng)用1 mm鋁線懸掛時,零件在流動的溶液中會有輕微的晃動。吊架安裝時牢固,零件不晃動。而且電鍍掛具放入小槽后,移動空間很小,即使用手搖動,幅度也很小,不利于零件的移動和攪拌,可能導(dǎo)致化學(xué)鍍鎳時零件表面附著的氣泡產(chǎn)生難以分離的麻點等缺陷。因此,化學(xué)鍍鎳液體積小可能是導(dǎo)致斑駁的原因之一。
3.材料
各種浴液都是合格的,可以消除浴液的影響。運行人員反映,混酸腐蝕后大部分零件表面出現(xiàn)大面積腐蝕斑,這些腐蝕斑的形貌與B類腐蝕斑一致,但與A類腐蝕斑不同。據(jù)推測,零件基體在電鍍前的腐蝕是產(chǎn)生斑點的原因。
4.加工方法
操作流程按照工藝要求進(jìn)行,各工序工藝參數(shù)也在要求范圍內(nèi)。生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)過程中使用了兩種安裝方式——直徑1 mm的鋁線和不銹鋼吊架。電鍍后用鋁線扎的零件只有B型斑點,而用不銹鋼衣架掛的零件電鍍后兩種斑點都有。
5.環(huán)境
故障不是發(fā)生在秋冬加工,而是發(fā)生在7-8月間。一般6-8月份是鋁合金零件腐蝕失效的高發(fā)期,腐蝕容易導(dǎo)致后續(xù)涂層噴霜,所以基體的腐蝕也是可能的原因之一。
過程測試和原因調(diào)查
根據(jù)以上分析,推測電鍍金層出現(xiàn)斑點的主要原因如下:
(1)化學(xué)鍍鎳液的選擇不合理與零件的裝配、懸掛方式不合理相互作用,導(dǎo)致酸性化學(xué)鍍鎳過程中攪拌效果不佳,導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)A類斑點。
(2)在7-8月期間,基體容易腐蝕,導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)B級斑點。因此,根據(jù)工件的不同安裝方式,提出了解決方案,并通過實驗進(jìn)行了驗證。
1、鋁線綁扎試驗
零件混酸腐蝕完成后,將有斑點的基板表面打磨,去除零件基板上的銹跡,然后用直徑1mm的鋁線扎牢,按正常工藝完成鍍金。零件涂層外觀合格,無斑點。
2.吊架安裝測試
用掛架掛零件,按工藝鍍金,選擇大型酸性化學(xué)鍍鎳槽,化學(xué)鍍鎳時每隔5分鐘手動搖動零件。后續(xù)鍍金層沒有A型斑點,只有B型斑點。
零件經(jīng)混酸腐蝕后,將斑駁的基體打磨掉表面銹痕,然后用掛具將零件掛住,按正常工藝流程完成鍍金。工藝過程中還選用了大型酸性化學(xué)鍍鎳槽,化學(xué)鍍鎳過程中每隔5分鐘手動搖動零件。Z終獲得外觀合格、無斑點的鍍金層。
討論和改進(jìn)
在酸性化學(xué)鍍鎳過程中,溶液攪拌不夠劇烈時,會有氫氣泡附著在零件表面,當(dāng)氣泡生長到一定程度時,就會脫附,形成點蝕缺陷,即A類斑點。吸附氣泡的部分表面被氣泡從化學(xué)鍍鎳溶液中分離出來,化學(xué)鍍鎳反應(yīng)被阻斷,所以這個地方的化學(xué)鍍鎳層很薄。
點蝕缺陷在電鍍生產(chǎn)中很常見。在加工過程中,選擇大的鍍槽,用壓縮空氣機械地或周期性地攪拌零件,使零件得到有效攪拌,不出現(xiàn)A類斑點。
夏季人體大量出汗,人手觸摸后殘留在鋁合金零件表面的汗?jié)n中的CI和濕熱的環(huán)境會加速鋁合金的腐蝕。所以每道工序后都要用去離子水清洗零件,防止切削液、汗?jié)n等容易導(dǎo)致零件表面腐蝕的物質(zhì)。
如果下道工序不能及時安排加工,應(yīng)采取防銹措施。如果零件表面已經(jīng)生銹,在進(jìn)入下一道工序前,應(yīng)打磨除去生銹的產(chǎn)品,以免出現(xiàn)B類斑點。采取上述措施后,零件合格率由12%提高到100%。