300M鋼刷鍍鎘性能及在 某型飛機起落架修理中的應

發(fā)布時間：2018-10-08 11:38

研究電刷鍍鎘工藝在 300M鋼起落架的工程應用和鍍層性能。 方法 采用兩種不同的刷鍍鎘溶液在 300M鋼表面實現(xiàn)外觀質量良好的電刷鍍鎘層，利用掃描電鏡、鹽霧箱及力學拉伸機等對鍍層顯微組織、厚度、結合力、耐腐蝕性能和氫脆性能進行測試，并對起落架零件電刷鍍修復進行工藝應用研究。結果 選用的兩種鍍液均可在 300M表面獲得質量穩(wěn)定，厚度、結合力符合技術要求的電刷鍍鎘層。該鍍層中性鹽霧性能超過 500 h，氫脆性能合格。結論 刷鍍鎘工藝可成功應用于某型機起落架零件電鍍鎘鈦鍍層的修復。
超高強度鋼因其具有高的比強度、良好的疲勞性能和工藝性能在航空產品中得到了廣泛應用，如國產先進戰(zhàn)機起落架大多采用了 300M鋼進行制造[1—2]。為了提高 300M 鋼的抗腐蝕性能，采用了電鍍鎘鈦工藝進行防護。由于使用環(huán)境惡劣，飛機服役過程中，部分 300M鋼零件鎘鈦鍍層難免出現(xiàn)不同程度的腐蝕。如國產某型三代機在進行第一次大修時，300M 鋼起落架凹槽、凹坑等部位在去除表面漆層后發(fā)現(xiàn)大量腐蝕。這主要是因為凹陷區(qū)域在電鍍過程中容易聚集氣泡，鍍層較薄，從而成為薄弱點而發(fā)生腐蝕，這些腐蝕區(qū)域的鍍層則需要進行修復。
電刷鍍技術屬于特種電鍍技術，是電鍍技術的新發(fā)展[3—6]。目前國內外都已經采用了電刷鍍工藝對零件部分區(qū)域進行鍍層修復、補鍍，甚至用于裝備再制造中[7—11]。在飛機起落架的修復中，電刷鍍工藝也發(fā)揮了重要的作用[12—13]，其中低氫脆刷鍍鎘工藝是應用最廣泛的工藝之一。劉佑厚等[14]早在 20世紀 90年代就開展了低氫脆刷鍍鎘工藝的研究。顏華等[15]研究了刷鍍鎘技術在飛機高強度鋼結構件表面損傷修復中的應用，實驗結果表明，該工藝操作簡單，質量穩(wěn)定。劉鵬等[16]在 A100鋼表面進行了刷鍍鎘工藝及性能研究，發(fā)現(xiàn)刷鍍鎘鍍層具有很高的耐蝕性能。張旭等[17]在 4340鋼表面進行了電刷鍍鎘修復工藝的應用研究，取得了良好的效果。文中選用兩種刷鍍鎘溶液在 300M鋼表面制備了鎘鍍層，對刷鍍層的外觀、厚度、鍍層結合力、耐蝕性和氫脆性能進行了測試評價，并針對某型機起落架腐蝕區(qū)域進行了電刷鍍修復，確定了修復工藝。
刷鍍層外觀采用目視檢查方式，厚度采用 FEIQuanta600型環(huán)境掃描電子顯微鏡進行金相測量。刷鍍層結合力采用劃格法進行。在試樣表面刷鍍層上，用切割刀具按同一方向劃 3～4條間距為 1 mm的平行線，深達基體金屬，再按垂直方向劃 4～5 條間距為 1mm的平行線，這樣可形成多個 1 mm2的方格，劃格后涂層無任何剝落為結合力合格。刷鍍層的耐蝕蝕性能測試采用中性鹽霧實驗的方式。中性鹽霧實驗利用 Q-panel鹽霧箱參照 ASTMB117進行，鹽霧溶液中NaCl的質量分數(shù)為 5%，每 24 h檢查 1次，500 h后結束測試。氫脆性能按照 HB 5067.1—2005《鍍覆工藝氫脆試驗 第 1 部分：機械方法》進行，采用標準氫脆試樣200 h持續(xù)加載的方式進行考核。

分別采用 LHC低氫脆刷鍍鎘溶液和 5070刷鍍鎘溶液制備的鎘層外觀形貌如圖 1所示。總體來說，兩種鍍層結晶細致均勻，鍍層完整，可完全覆蓋試樣，并且鍍層表面沒有出現(xiàn)起泡、剝落、麻點、燒焦等現(xiàn)象，但鍍層會出現(xiàn)標準允許的顏色差異。分別采用 LHC低氫脆刷鍍鎘溶液和 5070刷鍍鎘溶液制備的鎘層截面形貌如圖 2所示。在同種工藝條件下，LHC 刷鍍溶液獲得的鍍層厚度約為 13.2 μm，5070刷鍍溶液則可獲得 17.5 μm的鍍層厚度，但伴隨了較大的孔隙率。

結論
1）LHC低氫脆刷鍍鎘液和Sifco-5070刷鍍鎘液均可在300M鋼表面獲得外觀質量良好的電刷鍍鎘層。
2）300M鋼電刷鍍鎘工藝質量穩(wěn)定，厚度、結合力均符合技術要求，中性鹽霧 500 h無紅銹，氫脆性能通過 200 h持久拉伸測試。
3）采用電刷鍍工藝修復的某型機起落架鎘鈦鍍層的腐蝕區(qū)域，滿足飛機修理技術文件規(guī)定的質量要求。