CN107460482A - 一种适用于航空航天零部件的环保型镀层结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于航空航天零部件的环保型镀层结构，包括金属基体，金属基体表面上从内到外依次设有镀镉层、三价铬钝化层和封闭层。通过本发明的方法制备的环保型镀层结构耐蚀性优良，并且制备过程对环境低毒性。

Description

一种适用于航空航天零部件的环保型镀层结构
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，尤其是一种适用于航空航天零部件的环保型镀层结构。
背景技术
由于航空航天产品的特殊性要求，航空航天零部件一般采用镀镉和铬酸钝化的镀层结构制备防护层。根据国家发展改革委员会《产业结构调整目录(2011年本)》的要求，一些航空航天企业已经用无氰镀镉代替了高毒性的氰化镀镉[1-2]，取得了较好的环境效益和社会效益。然而，铬酸钝化溶液也具有较高的毒性，对环境和生命健康都会造成严重危害。
其中参考文献：
[1]郭崇武.新型酸性无氰镀镉工艺的开发研究.电镀与涂饰，2016，35(5)：250-255。
[2]戴朋民，唐亓.新型无氰镀镉工艺的研究与应用.电镀与精饰，2017，39(2)：35-38。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种适用于航空航天零部件的环保型的镀层结构，其具有优良的耐蚀性，并且制备过程对环境毒性低。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种适用于航空航天零部件的环保型镀层结构，包括金属基体，所述金属基体表面上从内到外依次设有镀镉层、三价铬钝化层和封闭层。
作为上述方案的进一步优化，所述三价铬钝化层为三价铬蓝白色钝化层、三价铬彩色钝化层或三价铬黑色钝化层。
作为上述方案的进一步优化，所述镀镉层为无氰镀镉层；更优化地，所述无氰镀镉层的厚度为6～20μm。
作为上述方案的进一步优化，所述封闭层为纳米封闭层；纳米封闭层采用纳米改性封闭剂制成，其成分包括水溶性聚氨酯、水溶性硅烷聚合物、纳米聚四氟乙烯乳液、纳米二氧化硅溶胶等，具有优良的耐蚀性、润滑性、耐磨性以及自修复性；更优化地，所述纳米封闭层的厚度为0.5～1.5μm。
作为上述方案的进一步优化，所述金属基体为钢铁基体或铝合金基体。
作为上述方案的进一步优化，所述金属基体为铝合金基体，在所述铝合金基体表面和所述镀镉层之间从所述铝合金基体表面至所述镀镉层方向依次设有浸锌层、预镀镍层和镀镍层。
综上所述，本发明的有益效果为：
本发明的适用于航空航天零部件的环保型的镀层结构耐盐雾试验时间超过了航天工业部标准17倍以上，表明其具有优良的耐蚀性；并且，整个制备过程对环境低毒性。
附图说明
图1为本发明的实施例一的环保型镀层结构的示意图；
图2为本发明的实施例二的环保型镀层结构的示意图；
图3为本发明的实施例三的环保型镀层结构的示意图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明的适用于航空航天零部件的环保型镀层结构的一种实施例，从内到外依次是钢铁基体1、镀镉层2、三价铬蓝白色钝化层3、纳米封闭层4。
镀镉层2采用现行的NCC-617无氰镀镉工艺制备，镀层厚度为8μm。三价铬蓝白色钝化层3采用现行的三价铬钝化工艺制备，也就是采用超邦化工生产的TRIROS TCP-305三价铬蓝白色钝化剂制备。纳米封闭层4采用现行的纳米改性封闭剂制备，膜层厚度为0.8μm。
本实施例的环保型镀层结构在具体制备时分为如下步骤：
1、前处理：对钢铁零部件基体1进行“碱性化学除油→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→酸洗→水洗→阴极电解除油→水洗→活化→水洗”的工序；
2、镀镉层2：钢铁零部件进行前处理后进行“无氰镀镉→水洗→烘干→除氢”制备镀镉层2；
3、三价铬蓝白色钝化层3：镀镉层2进行“2％的硝酸出光→水洗→三价铬蓝白色钝化→水洗”制备钝化层3；
4、封闭层4：镀件钝化后进行“浸渍纳米封闭剂→吹干→烘烤”制备封闭层4，即得环保型镀层结构。
实施例2
如图2所示，本发明的适用于航空航天零部件的环保型镀层结构的一种实施例，从内到外依次是钢铁基体21、镀镉层22、三价铬彩色钝化层23、纳米封闭层24。
镀镉层22采用现行的NCC-617无氰镀镉工艺制备，镀层度为10μm。三价铬彩色钝化层23采用现行的三价铬钝化工艺制备，即采用超邦化工生产的TRIROS TYP-163三价铬彩色钝化剂制备。纳米封闭层24采用现行的纳米改性封闭剂制备，膜层厚度为1.5μm。
本实施例的环保型镀层结构在具体制备时分为如下步骤：
1、前处理：对钢铁零部件基体1进行“碱性化学除油→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→酸洗→水洗→阴极电解除油→水洗→活化→水洗”的工序；
2、镀镉层22：钢铁零部件进行前处理后进行“无氰镀镉→水洗→烘干→除氢”制备镀镉层22；
3、三价铬彩色钝化层23：镀镉层22进行“2％的硝酸出光→水洗→三价铬彩色钝化→水洗”制备钝化层23；
4、封闭层24：镀件钝化后进行“浸渍纳米封闭剂→吹干→烘烤”制备封闭层24，即得环保型镀层结构。
实施例3
如图3所示，本发明的适用于航空航天零部件的环保型镀层结构的一种实施例，从内到外依次是铝合金基体31、浸锌层32、化学预镀镍层33、镀镍层34、镀镉层35、三价铬黑色钝化层36、纳米封闭层37。
浸锌层32为过渡性镀层，使用普通浸锌溶液制备。化学预镀镍层33为过渡性镀层，在碱性化学镀镍溶液中制备。镀镍层34为中间镀层，使用瓦特镀镍工艺制备，镀层厚度为5～10μm，可以是6～8μm。镀镉层35采用现行的NCC-617无氰镀镉工艺制备，其厚度为12μm。三价铬黑色钝化层36采用现行的三价铬钝化工艺制备，即采用超邦化工生产的TRIROS BP-884三价铬黑色钝化剂制备。纳米封闭层37采用现行的纳米改性封闭剂制备，膜层厚度为1.1μm。
本实施例的环保型镀层结构在具体制备时上分为如下步骤：
1、前处理：对铝合金零部件基体31进行“化学除油→水洗→浸蚀→水洗→出光→水洗”的工序；
2、浸锌层32：经前处理的铝合金零部件31进行“第一次浸锌→水洗→退锌→水洗→第二次浸锌→水洗”制备浸锌层32；
3、化学预镀镍层33：经过浸锌的铝合金零部件使用碱性化学镀镍溶液制备化学预镀镍层33；
4、镀镍层34：在化学预镀镍层33上采用瓦特镀镍溶液制备镀镍层34；
5、镀镉层35：在镀镍层34上进行“无氰镀镉→水洗→烘干→除氢”制备镀镉层35；
6、三价铬钝化层36：镀镉层35进行“2％的硝酸出光→水洗→三价铬黑色钝化→水洗”制备三价铬钝化层36；
7、封闭层37：镀件经三价铬钝化后进行“浸渍纳米封闭剂→吹干→烘烤”制备封闭层37，即得环保型镀层结构。
实施例4本发明的环保型镀层结构的耐蚀性能测试
测试对象：实施例1-3的环保型镀层结构；
测试方法：盐雾试验，按照GB/T 10125–1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验，到镀件表面生成白色腐蚀物为止；
测试结果：如下表1所示。
表1 本发明的环保型镀层结构的耐蚀性测试
测试对象 时间(小时)
实施例1的环保型镀层结构 1728
实施例2的环保型镀层结构 1756
实施例3的环保型镀层结构 1680
由上表1可知，本发明制得的镀层结构的耐盐雾性能比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》要求的96小时高17倍以上；其中，以实施例2制得的镀层结构的耐蚀性能最佳。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种适用于航空航天零部件的环保型镀层结构，其特征在于，包括金属基体，所述金属基体表面上从内到外依次设有镀镉层、三价铬钝化层和封闭层。
2.根据权利要求1所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述三价铬钝化层为三价铬蓝白色钝化层、三价铬彩色钝化层或三价铬黑色钝化层。
3.根据权利要求1所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述镀镉层为无氰镀镉层。
4.根据权利要求1所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述封闭层为纳米封闭层。
5.根据权利要求1所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述金属基体为钢铁基体或铝合金基体。
6.根据权利要求1所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述金属基体为铝合金基体，在所述铝合金基体表面和所述镀镉层之间从所述铝合金基体表面至所述镀镉层方向依次设有浸锌层、预镀镍层和镀镍层。
7.根据权利要求3所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述无氰镀镉层的厚度为6～20μm。
8.根据权利要求4所述的环保型镀层结构，其特征在于，所述纳米封闭层的厚度为0.5～1.5μm。
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