提高65Si2MnWA淬火彈簧鍍鎘質(zhì)量的方法

于海*，劉廣鑫，胡福常王志煜高晶

（1.中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，遼寧 沈陽　110850；

2.中國人民解放軍駐沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，遼寧 沈陽　110850）

【經(jīng)驗(yàn)交流】

提高65Si2MnWA淬火彈簧鍍鎘質(zhì)量的方法

于海1，*，劉廣鑫2，胡福常1，王志煜1，高晶1

（1.中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，遼寧 沈陽110850；

2.中國人民解放軍駐沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，遼寧 沈陽110850）

針對淬火產(chǎn)生的氧化皮對后續(xù)氯化銨鍍鎘和 65Si2MnWA彈簧自身性能造成的不利影響，在鍍鎘前增加了堿液松皮工序，具體工藝流程為：淬火─裝掛─除油─松皮─活化─電鍍。分析了松皮處理對鍍鎘層外觀、結(jié)合力以及彈簧自身性能的影響。結(jié)果表明，在含160 g/L NaNO2和500 g/L NaOH的堿液中110 °C松皮70 min后，所得鍍層為銀白色，均勻、細(xì)致，結(jié)合力強(qiáng)，彈簧性能基本不會降低，抗拉強(qiáng)度和洛氏硬度均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

彈簧；淬火；氯化銨鍍鎘；堿液松皮；抗拉強(qiáng)度；硬度

First-author's address: AVIC Shenyang Aircraft Industry （Group） Co.， Ltd.， Shenyang 110850， China

65Si2MnWA彈簧以其高抗拉強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)越的性能而被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海等機(jī)械制造業(yè)，應(yīng)用范圍包括機(jī)械、電氣等。該類彈簧材料在使用前經(jīng)淬火處理可以進(jìn)一步提高抗拉強(qiáng)度，從而達(dá)到更高的使用要求（航空彈簧類產(chǎn)品一般要求淬火后抗拉強(qiáng)度σb= 1 520 ～ 1 700 MPa，洛氏硬度為44 ～ 49 HRC）。在空氣爐淬火過程中，彈簧表面生成了厚重的氧化皮，常規(guī)的電鍍前活化處理無法去除該氧化皮，從而影響電鍍層的質(zhì)量［1］。生產(chǎn)中多采用噴剛玉砂方式去除氧化皮，操作簡便，清理效果良好。但對于直徑較?。╠ ＜ 1.5 mm）的彈簧絲，在噴砂過程中受高速砂流作用力的影響而極易發(fā)生形變，使其載荷能力降低，無法達(dá)到預(yù)期的使用效果。尤其是拉伸彈簧密繞部位緊密貼合，噴砂時如將密繞部位拉開，則彈簧極易變形，一旦發(fā)生形變就無法矯正，故在航空生產(chǎn)中的報(bào)廢率極高。經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)和工程實(shí)踐研究，筆者采用在電鍍前增加堿液松皮的方法去除淬火過程產(chǎn)生的氧化皮，發(fā)現(xiàn)該法可有效去除淬火產(chǎn)生的氧化皮，進(jìn)而提高鍍層質(zhì)量，并且不會降低彈簧自身的抗拉強(qiáng)度和硬度。

1　工藝介紹

1. 1基體材料

采用65Si2MnWA淬火拉伸彈簧為基體，彈簧絲直徑為1 mm，其主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：C 0.61% ～0.69%，Si 1.5% ～ 2.0%，Mn 0.7% ～ 1.0%，Cr ≤0.3%，W 0.8% ～ 1.2%，Cu ≤0.2%，F(xiàn)e余量。

1. 2 工藝流程

電鍍鎘采用航空產(chǎn)品常用的氯化銨鍍鎘加工，將松皮安排在除油及活化處理之間進(jìn)行，由于本試驗(yàn)?zāi)康闹豢己隋儗淤|(zhì)量及對彈簧的影響，故不進(jìn)行鍍后鈍化或磷化處理，主要工藝流程為：淬火─裝掛─除油─松皮─活化─電鍍。

1. 3配方和工藝

1. 3. 1淬火

將彈簧放入真空淬火爐（工作壓力1.33 ～ 13.30 Pa）中，加熱到（670 ± 20） °C保持45 min，再升溫至（850 ± 10） °C保持45 min，取出置于60 °C的油中冷卻至室溫，再置于真空淬火爐中加熱到（440 ± 10） °C保溫90 min，通氮?dú)饫鋮s至室溫。

1. 3. 2裝掛

為使采用線材制成的拉簧表面具有優(yōu)質(zhì)鍍層，應(yīng)在拉伸狀態(tài)下將彈簧安裝到夾具上。彈簧拉伸后的長度應(yīng)小于彈簧本身長度的140%。

1. 3. 3除油

Na3PO4·12H2O 40 g/L，NaOH 70 g/L，Na2CO3·10H2O 40 g/L，Na2O·nSiO220 g/L，溫度80 °C，時間20 min。

1. 3. 4松皮

NaNO2160 g/L，NaOH 500 g/L，溫度110 °C，時間70 min。

1. 3. 5活化

HCl（密度1.19 g/mL） 60 mL/L，六次甲基四胺45 g/L，室溫，時間10 min。

1. 3. 6鍍鎘

CdCl2·2.5H2O 50 g/L，NH4Cl 240 g/L，NaCl 35 g/L，木工膠2 g/L，硫脲9 g/L，室溫，電流密度1.0 A/dm2，時間30 min。

2　結(jié)果與討論

主要考核電鍍質(zhì)量及增加松皮對彈簧抗拉強(qiáng)度和硬度的影響。因松皮溶液呈堿性，不會增加彈簧的氫脆性，故電鍍質(zhì)量主要從鍍層結(jié)合力及耐蝕性能兩方面進(jìn)行分析。

2. 1鍍層質(zhì)量

2. 1. 1電鍍后的表面形貌

圖1所示為增加松皮后電鍍所得產(chǎn)品的外觀。從圖1可知，電鍍后的彈簧呈銀白色，裝夾部位有不均勻的顏色和光澤，鍍層覆蓋合格率在95%以上，無可見的燒焦、起泡、脫落、黑點(diǎn)、粗糙或毛刺。

2. 1. 2結(jié)合力

拉伸彈簧至原長度的2倍，在天然散射光線下目視檢查鍍層有無脫落，結(jié)果如圖2所示。從中可知，彈簧表面鍍層完整、無脫落，結(jié)合牢固。

圖1　松皮并鍍鎘后彈簧的外觀Figure 1　Appearance of spring after oxide scale removal follow by cadmium plating

圖2　結(jié)合力測試后彈簧的外觀Figure 2　Appearance of spring after adhesion test

2. 2彈簧性能分析

65Si2MnWA拉伸彈簧分別按GB/T 228-2002《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》和GB/T 230.1-2009《金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法（A、B、C、D、EF、G、H、K、N、T標(biāo)尺）》測定抗拉強(qiáng)度和洛氏硬度。結(jié)果表明，彈簧的抗拉強(qiáng)度σb為1 650 ～ 1 700 MPa、洛氏硬度為46 ～ 48 HRC，符合航空彈簧的使用要求。

3　結(jié)語

采用本工藝電鍍的彈簧表面為銀白色，鍍層均勻、細(xì)致，無粗糙、起泡或脫落，與基體金屬結(jié)合牢固，彈簧抗拉強(qiáng)度、洛氏硬度符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，彈簧自身性能基本不會降低。

［1］ 李賢成. 彈簧件鍍鋅的工藝要點(diǎn)［J］. 電鍍與精飾， 2004， 26 （6）： 18-19.

［ 編輯：周新莉 ］

Method to improve quality of cadmium plating on quenched 65Si2MnWA spring

// YU Hai*， LIU Guang-xin， HUFu-chang， WANG Zhi-yu， GAO Jing

Aiming at the adverse effect of oxide scale produced during quenching on ammonium chloride cadmium plating and performance of 65Si2MnWA spring， oxide scales were removed with alkali solution before cadmium plating. The process flow is composed of quenching， hanging， degreasing， descaling， activation， and plating. The effect of descaling on the appearance and adhesion of cadmium coating and the performance of spring was analyzed. The results showed that the cadmium coating prepared after descaling in a bath containing NaNO2160 g/L and NaOH 500 g/L at 110 °C for 70 min is silverwhite， uniform， and compact， having a strong adhesion. The process slightly affects the properties of spring. The tensile strength and Rockwell hardness of the cadmium-plated spring meet the requirements of industrial standard.

spring； quenching； ammonium chloride cadmium plating； alkaline descaling； tensile strength； hardness

TQ153.17

A

1004 -227X （2015） 07 - 0401 - 03

2014-11-03

2015-01-01

于海（1982-），男，遼寧沈陽人，工程師，主要從事表面腐蝕與防護(hù)技術(shù)方面的工作。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） 221202102@163.com。