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航空标准化与质量杂志在线阅读
航空零部件镀覆技术标准现状和发展设想
常伟 詹中伟 张晓云
(北京航空材料研,北京100095)
---文章选自航空标准化与质量杂志
[摘要]简要介绍了航空零部件镀覆技术的发展现状,分析了航空零部件镀覆技术 的标准现状及标准体系存在的主要问题,提出了航空零部件镀覆技术行业及以上标准 的初步发展设想。
[关键词]航空零部件;镀覆技术;标准;发展设想
[中图分类号]t - 65[文献标识码]c[编号)1003 - 6660 (2018)04-0014-04 (DO1编码)10.13237 / j.cnki.asq 2018.04.004
镀覆技术主要包括电镀、阳极氧化、化学氧化等技术,在航空零部件上有广泛应用,对航空装备的研制具有重要意义。虽然我国航空行业内镀覆技术的发展起步较早,技术相对比较成熟,但是随着航空装备整体水平的提升,镀覆技术近年来也相应地快速发展。首先,部分已有镀覆工艺有一定改进,如无氰电镀,有些还借鉴了通过转包生产等途径获知的国外先进工艺;其次,部分已有镀覆工艺适用的基体材料种类或牌号进一步拓展,如电镀银拓展至钛合金和高温合金,镀覆槽液和镀覆工艺参数都发生较大变化;再者,基于零部件的实际防护需要,镀覆技术种类也有所增加,如苹果酸-硫酸阳极氧化、微弧氧化、电镀银锦等。
在航空领域内,镀覆层广泛应用于飞机、航空发动机和辅机装置的零部件,涉及到的材料种类非常多,如钢、铝、钛、镁、铜、高温合金等,主要起耐蚀、耐磨、减摩、导电、绝缘、消光等作用。
镀覆技术已经成为航空装备设计、研制、生产过程中必不可少的组成部分,对飞机、发动机和机载设备具有提高性能、延长寿命、改善可靠性等重要作用。
1 航空零部件镀覆技术的标准现状
镀覆技术标准可分为镀覆层验收标准、工艺标准(含工艺质量控制标准)、槽液分析方法标准、镀覆层专用检测方法标准。目前航空领域内镀覆技术行业及以上标准的主体为航空行业标准,航空厂 所还编制了大量型号标准或企业标准。
1.1国家标准
国家标准中有少量镀覆层验收标准,如GB / T 13322 - 1991(金属覆盖层低氢脆锅钛电镀层“GB / T 19822 - 2005《铝及铝合金硬质阳极氧化膜规范”等。但由于航空行业对材料要求具有一定特殊性,目前航空厂所很少执行国家标准,一般执行对应的航空行业标准,如HB 5360 - 1986“高强度钢零件低氢脆镀镉-钛质量检验”,HB 5057 - 1993“铝及铝合金硬质阳极氧化膜层质量检验”,或者执行相关型号标准或企业标准。
此外,国家标准中还有镀覆层厚度测试系列标准,以及GB / T 8752 - 2006《铝及铝合金阳极氧化薄阳极氧化膜连续性检验方法硫酸铜法》和GB / T 8754 - 2006《铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜绝缘性的测定击穿电位法”等少量镀覆层专用检测方法标准。由于检测方法的通用性,以及没有对应 的航空行业标准,这些标准在航空厂所中有一定应 用。
1.2国家军用标准
国家军用标准中仅有GJB / Z s94a - 2000(金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列”和GJE 480 a - 1995“金属镀覆和化学覆盖工艺质量控制要求”两个顶层标准。GJB / Z 594 - 2000规定了镀覆层选择原则,接触偶的选择原则,防腐蚀设计要求等内容,并重点规定了39种镀覆层的厚度系列及 应用范围、特性和使用规定。目前该标准修订后 的标准报批稿中共包含47种镀覆层,并且大幅调整 了镀覆层的应用范围、厚度系列和使用规定。GB 480 - 1995从“人、机、料、法、环、测”等方面规定了镀覆工艺实施过程中的质量控制要点,为航空厂所广泛使用,目前该标准的修订工作也已经正式启动。
1.3航空行业标准
据初步统计,现有镀覆技术航空行业标准222 项,其中包括验收标准34项,工艺标准(含工艺质 量控制标准) 35项,槽液分析方法标准53项(共 计153个部分) 。由于受到计划渠道、经费安排等 因素制约,镀覆技术标准制修订不及时,标龄普 遍较长,验收标准和工艺标准的标龄分布如图1所 示。槽液分析方法标准的标龄分布如图2所示。可 见,验收标准和工艺标准中2000年以后的标准仅 占10%;槽液分析方法标准的标龄也大多在10年以 上, 2010年以后的标准仅占4%。
空行业标准已经难以满足新型航空装备的研制和生 产需求。
1.3.1验收标准
国防科工局发布的行业标准清理整顿结论中仅 2项为继续有效,其余32项标准均需要修订。需修 订标准主要存在以下与现状不符的问题:
·验收规则不完善。例如,普遍未进行明确的检验分类(鉴定检验,周期检验和质量一致性检验):抽样广泛引用GB 12609 - 1990“电沉积金属覆盖层和有关精饰计数抽样检查程序”(后换版为GB / T 12609 - 2005”电沉积金属覆盖层和相关精饰计数检验抽样程序”),未规定具体的组批规则,不能很好地满足镀覆层批次交付需要;
·检验方法落后。例如,耐蚀性检验普遍引用的GB 6458 - 1986“金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)”已作废,目前实际主要采用GB / T 10125 - 2012(人造气氛腐蚀试验盐雾试验”或GJB 150.11 a - 2009(军用装备实验室环境试验方法第11部分:盐雾试验”(但仍有采用GJB -1986 - 150.11“军用设备环境试验方法盐雾试验”的情况)
·部分镀覆层性能指标偏低。例如,HB 54731991“铝及铝合金化学转化膜层质量检验”中规定转化膜应通过168 h中性盐雾试验,而膜层耐腐蚀性能往往能达到更高水平,据报道甚至可以通过2000 h中性盐雾试验;
缺少交货准备(包装、运输、贮存和质量证 明文件等的要求)和预定用途;
,部分已在型号产品中获得应用的镀覆层未 纳标,如苹果酸-硫酸阳极氧化膜层、微弧氧化膜 层、锌镍合金镀层等。
1.3.2工艺标准
国防科工局发布的行业标准清理整顿结论中仅 14项为继续有效,其余21项标准均需要修订。现行 标准与航空单位工艺现状不符:,部分工艺适用基体材料范围过窄。例如,未 包含钛合金和高温合金电镀银用槽液和工艺参数;未反映镀覆工艺方法的改进。例如,电镀镉 工艺标准中需要补充低氢脆镀镉、氯化铵镀镉,增 加镉镀层磷化后处理工艺;
·主机厂大量镀覆工艺用主槽液和工艺参数在航标的基础上大多有一定偏差,辅助工序的差别更为明显。例如, 3家主机厂某型号零件的电镀银槽液配方竟然多达4种;
微弧氧化、苹果酸-硫酸阳极氧化、电镀锌镍 等新型镀覆工艺未形成标准。
1.3.3槽液分析方法标准
槽液分析方法标准需要和工艺标准配套,现行 槽液分析方法标准可以在一定程度上满足槽液分析 的需要,然而随着工艺标准的大量制修订,以及现 行标准存在问题的暴露,仍需要相应地制修订槽液 分析方法标准。
1.4标准采用情况概述
由于行业及以上标准制修订进度的滞后,不能 满足型号研制和生产的需求,航空单位在采用行业 及以上标准的同时,在型号产品研制生产中还大量 采用企业标准、型号标准、技术协议或其他技术文 件。由于采标的混乱和标准质量的参差不齐,不仅 导致存在同种材料验收要求不统一、技术指标不能 满足设计要求、同种工艺差别显著、分析方法不统 等问题,还造成不利于先进技术的推广应用、以 及标准重复编制等问题。
2航空零部件镀覆技术标准的初步发展设想
根据航空零部件镀覆技术和行业及以上标准的 发展现状,标准制修订的工作量和难度都很大,需 要加强顶层策划、分类分批完成标准的制修订,并 妥善解决工艺标准制修订难题。
2.1科学规划标准层级
首先,由于航空零部件服役条件的特殊性,验 收标准需要以航空行业标准为主,但对于多个行业 通用的镀覆层,当技术要求能够统一时,也可以考 虑形成国家标准或国家军用标准的可行性。其次, 由于国家标准和国家军用标准的定位,工艺标准及 配套的溶液分析方法标准也应以航空行业标准为 主。再次,由于镀覆层性能检测方法具有很强的通 用性,以及国家大力推行标准的军民通用化,检测 方法标准可以国家标准为主,一般不考虑制定航空 行业标准。
2.2加强标准之间的协调性
GJB / Z 594 - 2000中规定了39种常用镀覆层,目前标准修订稿中涵盖的镀覆层种类达到47种,行业及以上标准需要相应覆盖该标准中航空零部件应用的镀覆技术,此外,需要考虑标准的配套性,针对一种镀覆技术,形成验收,工艺,槽液分析的一航空*应*配套性,t槽液分析的一
整套标准,尤其是工艺标准大规模修订和适当补充 制定后,槽液分析方法标准也应相应制修订;同时 还需要少量补充制定键覆层检验所需的检验方法标 准,如化学转化膜接触电阻检测方法。
2.3分类分批开展相关工作
从军工行业标准的清理整顿结论来看,标准修 订工作量比较大,而且新镀覆技术还有纳标需求, 所以基于有限的时间、人力和物力,需要根据需求 的迫切性分类分批开展工作。第一个维度为标准类 别,应优先考虑验收标准,尽快为镀覆层的交付和 验收提供依据,然后将工艺标准和溶液分析方法标 准制修订配套同步开展。第二个维度为技术类别。
应根据键覆层及镀覆工艺的特点分类开展标准制修 订,钱覆层验收标准可按镀覆层主要功能分类(耐 蚀、耐磨和其他) ,镀覆工艺标准可按工艺类别分 类(电镜、阳极氧化和其他)。
2.4妥善解决工艺标准制修订难题
各厂针对常见的成熟镀攫技术大多建立了自己 的成熟生产线,同时用于多个军品型号(甚至外贸 产品)的生产,各生产线的槽液(包括主槽液)存 在很大差异,甚至部分工艺在工序设置上也存在差 异,而且考虑到零部件的实际需要,有时候同一种 电镀也有不同的工艺,如碱性、酸性,光亮、半光 亮等,所以标准制修订难度较大。此外,从国外先 进航空企业转包生产情况来看,大多是控制最终产 品质量和加强工艺过程控制,对采用的工艺方法有 时并不统一规定,而且基于工艺的保密需要,标准 的制修订也可能会遇到一些阻力,尤其是对于新型 镀覆技术。因此宜首先集中精力对行业标准清理整 顿结论为修订的标准进行修订,工艺标准的制定必 须充分考虑各单位的积极性和可行性,待条件成熟 时再予以制定。工艺标准制修订时,在保证镀覆层 质量的前提下,需要兼顾各航空单位工艺实施存在 的客观差异,对于分歧较大的内容,主要规定工艺 实施要点,具体槽液和工艺参数要求仅做推荐,必 要时还可以借助航空工业和中国航发的集团公司标 准过渡。
2.5合理确定标准编制单位
由于镀覆技术的航空行业标准基础较好,标准 修订工作量将会大于标准制定工作量,而现行标准 标龄普遍较长,部分镀覆技术的研究和应用单位发 生较大变化,应适当增加或调整参编单位。例如电镀银的应用扩展至高温合金等发动机零部件,需 要增加发动机厂所作为参编单位。此外,还有少数 标准的原主编单位在该技术的研究和应用领域已经 显著落后,则需要协调调整标准的主编单位。
3结束语
航空零部件镀覆技术近年来获得快速发展,然 而标准制修订进度严重滞后,迫切需要根据型号研 制生产需要合理规划,切实做好标准制修订工作。
参考文献：
[1]陆峰,汤智慧,孙志华等,航空材料环境试验及表面防护技术[M] .北京:国防工业出版社,
2010.
[2]朱立群,表面处理技术与航空航天[J]。环渤海表 面精饰发展论坛论文集, 2011.
[3]朱祖芳,铝合金阳极氧化与表面处理技术[M]。
北京:化学工业出版社, 2011.
[4]常伟,纪艳玲,材料和热工艺集团公司标准的标准化工作体会研究[J。航空标准化与质量, 2017
（编辑:雨晴)
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