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,如國產先進戰機起落架大多采用了300M鋼進行制造.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.

飛機起落架

    由于使用環境惡劣,飛機服役過程中,部分 300M鋼零件鎘鈦鍍層難免出現不同程度的腐蝕.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現大量腐蝕.這主要是因為凹陷區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生腐蝕,這些腐蝕區域的鍍層則需要進行修復.

    電刷鍍技術屬于特種電鍍技術,是電鍍技術的新發展.目前國內外都已經采用了電刷鍍工藝對零件部分區域進行鍍層修復、補鍍,甚至用于裝備再制造中.在飛機起落架的修復中,電刷鍍工藝也發揮了重要的作用  ,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,質量穩定.劉鵬等在 A100 鋼表面進行了刷鍍鎘工藝及性能研究,發現刷鍍鎘鍍層具有很高的耐蝕性能.

    2  起落架電刷鍍鎘修復工藝應用

起落架修復

    北京航空材料研究院曹強等人選用兩種刷鍍鎘溶液在 300M 鋼表面制備了鎘鍍層,試驗結果顯示:分別采用 LHC 低氫脆刷鍍鎘溶液和 5070 刷鍍鎘溶液制備的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起泡、剝落、麻點、燒焦等現象,但鍍層會出現標準允許的顏色差異.

    針對國產某新型三代機大修時目視檢查發現,主起落架多個凹槽、凹坑部位表面均出現不同程度的腐蝕.該起落架材料為300M鋼,表面為電鍍鎘鈦層.現采用電刷鍍鎘工藝對該起落架腐蝕區域進行電刷鍍修復工藝實踐,并對刷鍍層在實際應用中的結合力、耐蝕性和氫脆性能進行了評價,有利于確定合理的修復工藝.

    刷鍍鎘的工藝程序一般為:

    鍍前表面準備→屏蔽→刷鍍→冷水洗→鈍化→冷水洗→干燥→鍍層質量檢查,共 8 個步驟.針對上述起落架凹陷部位,具體修復工藝實施如下.

    1)鍍前表面準備.對于待修部位產生的紅色腐蝕產物,首先采用吹砂的方式去除銹蝕,再用有機溶劑清洗的方法對其進行前處理.吹砂采用120目的剛玉砂,吹砂時將周邊部位保護起來.有機溶劑清洗使用干凈的脫脂棉蘸取丙酮或無水乙醇,擦干凈待修表面,前處理之后的表面能保持水膜連續30 s以上.

    2)屏蔽.針對待修部位的凹坑區域,采取了先刷側鍍面、再刷鍍底面的方法進行.因此首先將底面區域用膠帶保護起來,邊緣留出 3~5 mm 寬的過渡區(如圖 6 所示),以使刷鍍層與相鄰區域表面平滑過渡,同時防止膠帶邊緣沉積過快而引起毛刺.待側面刷鍍完畢后,用膠帶將其保護起來,再刷鍍底面,在此過程中,通過膠帶屏蔽避免過渡區域被重復刷鍍.

    3)刷鍍.對于待修復的區域,側面刷鍍時采用包纏脫脂棉的圓棒狀石墨陽極,用其柱面刷鍍凹坑側面,如圖7a所示.凹坑底部刷鍍采用包纏脫脂棉的圓餅狀石墨陽極,用其端面刷鍍凹坑底面,如圖7b所示,陽極的大小覆蓋1/2~1/3待鍍表面.進行刷鍍時,采用環形刷鍍形式,避免直線往返運動.

    4)水洗、干燥.刷鍍完畢后,采用清潔的自來水清洗刷鍍區域,應避免溶液流到鄰近區域.

    3  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.電刷鍍鎘后的起落架修復區域如圖 8 箭頭所示.可見刷鍍鎘層結晶細致均勻,鍍層完整,完全覆蓋了腐蝕區域,并且鍍層表面未出現起泡、剝落、麻點、燒焦等現象,符合某型機起落架電刷鍍鎘修復要求.

    2)300M鋼電刷鍍鎘工藝質量穩定,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域,滿足飛機修理技術文件規定的質量要求.

責任編輯：周婭

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