一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理工艺的制作方法

1.本发明属于民航领域，具体涉及一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理溶液及镀后处理工艺。


背景技术：

2.标准镀镉氢脆棒是用于检测民航航空用化学产品在使用时是否会对飞机高强度钢部件产生氢脆的试验标准试验试件，若镀后处理工艺不符合要求或不合理，就会对标准镀镉氢脆棒产生严重影响，导致镀镉氢脆棒表面产生局部氧化、钝化膜不完整、镀镉层被破坏等不良现象，采用这种镀镉氢脆棒对民航航空用化学产品进行氢脆试验验证时，往往会得到错误的结果，进而影响航空化学产品的氢脆性能的适航性。
3.氢脆是高强度钢中可自由扩散的氢原子在钢材基体中聚集，在应力作用下向应力集中区域迁移，这些氢原子在应力集中的区域聚集，进而形成裂纹，裂纹扩展发生断裂的现象。氢脆是影响飞机高强度钢零部件失效发生脆断的主要原因，如果飞机日常维护等过程中采用不合适的工艺或飞机维护用化学品，就会导致这些镀镉高强度钢零部件产生氢脆。因此，需要采用标准镀镉氢脆棒对航空维护用化学品进行氢脆检验，确定其是否会导致高强度镀镉钢部件产生氢脆。
4.目前，现有方法采用mil
‑
s
‑
5000高强度钢或ams 6415高强度钢棒加工成标准氢脆棒，然后按照astm f519的要求进行电镀并进行镀后处理，然而astm f519标准中对镀后处理只提出了要求，并未给出具体的实施方法和镀后处理工艺。
5.公开号为cn 108896373 a的中国专利申请公开了一种用于加工标准氢脆棒的铬酸盐处理工艺，它包括如下步骤：1)取电镀后的标准氢脆棒，烘烤除氢；2)碱洗；3)酸洗；4)铬酸盐处理：在浓度为24.5g/l～87.0g/l的三氧化镉溶液中浸泡2s～10s，立即用流动水洗60s～100s。5)水洗，烘干。但是，该专利申请的工艺目的只是为了减轻镉镀层因为短期储存而氧化变黑，降低镀镉层的毒性；按照其处理工艺处理的镀镉氢脆棒不满足ams1435标准中的镀镉氢脆棒表面处理状态的要求。该专利申请中也未提及经过其处理后可以解决氢脆棒无法满足长时间盐雾试验要求、在去离子水中的耐氢脆性能差和增氢量大的问题。
6.实际上，目前全球的标准镀镉氢脆棒主要来源于美国green specialty service inc公司或smi.inc公司，现有的市售标准镀镉氢脆棒还没有国产的；但是，中国民航局第二研究所长期采购上述进口的标准镀镉氢脆棒发现，来源于美国green specialty service inc公司或smi.inc公司的市售标准镀镉氢脆棒耐盐雾时间不满足要求，镀后处理状态不符合ams1435标准的测试要求，试验结果离散、不准确，无法用于ams 1435机场跑道除冰液等航空维修维护化学品对高强度钢的氢脆性能检测。
7.因此，开发出一种在长时间盐雾试验条件下钝化膜均匀完整，附着力良好，且能够用于ams 1435机场跑道除冰液等航空维修维护化学品对高强度钢的氢脆性能检测的标准镀镉氢脆棒具有重要意义。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理溶液及镀后处理工艺。
9.本发明提供了一种用于加工镀镉氢脆棒的镀后处理溶液，它包括碱洗液、酸洗液和钝化液；
10.碱洗液为无机碱的水溶液；
11.酸洗液由硫酸、表面活性剂和水组成，酸洗液中硫酸的浓度为5.0g/l～50.0g/l，表面活性剂浓度为2.0g/l～20.0g/l；
12.钝化液由重铬酸钠、表面活性剂和水组成，钝化液中重铬酸钠浓度为120g/l～240g/l，表面活性剂浓度为2.0g/l～20.0g/l，钝化液处理液ph值为0.4～2.0；或，钝化液由铬酸、表面活性剂和水组成，钝化液中铬酸浓度为30g/l～90g/l，表面活性剂浓度为2.0g/l～20.0g/l，钝化液处理液ph值为0.4～2.0。
13.进一步地，所述酸洗液中硫酸的浓度为10.0g/l～41.0g/l，表面活性剂浓度为3.0g/l～10.0g/l；
14.所述钝化液由重铬酸钠、表面活性剂和水组成，钝化液中重铬酸钠浓度为150g/l～180g/l，表面活性剂浓度为4.0g/l～8.0g/l，钝化液ph值为0.5～1.5；或，所述钝化液由铬酸、表面活性剂和水组成，钝化液中铬酸浓度为75g/l，表面活性剂浓度为5.0g/l，钝化液ph值为0.6～1.5。
15.进一步地，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂；所述碱洗液中，无机碱浓度为32g/l～135g/l。
16.进一步地，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，所述无机碱浓度为51g/l～112g/l。
17.本发明还提供了一种用于加工镀镉氢脆棒的镀后处理工艺，它利用上述的镀后处理溶液对镀镉氢脆棒进行处理，包括以下步骤：
18.(1)碱洗：将镀镉氢脆棒在上述的碱洗液中浸泡，然后用水清洗；
19.(2)酸洗：将步骤(1)处理后的镀镉氢脆棒在上述的酸洗液中浸泡，然后用水清洗；
20.(3)钝化处理：将步骤(2)处理后的镀镉氢脆棒浸泡在上述的钝化液中进行钝化处理，然后用水清洗；
21.(4)真空加热除氢，得到处理后的镀镉氢脆棒。
22.进一步地，步骤(1)中，所述浸泡的时间为5～30s；
23.和/或，步骤(2)中，所述浸泡的时间为2s～30s；
24.和/或，步骤(3)中，钝化液由重铬酸钠、表面活性剂和水组成时，钝化处理的时间为10s～50s，钝化液由铬酸、表面活性剂和水组成时，钝化处理的时间为5s～15s。
25.进一步地，步骤(1)中，所述浸泡的时间为6～25s；
26.和/或，步骤(2)中，所述浸泡的时间为3s～10s；
27.和/或，步骤(3)中，钝化液由重铬酸钠、表面活性剂和水组成时，钝化处理的时间为6s～20s，钝化液由铬酸、表面活性剂和水组成时，钝化处理的时间为6s～10s。
28.进一步地，步骤(1)、(2)、(3)中，所述用水清洗的时间为1min～10min；所述水为电导率小于1μs/cm的去离子水；
29.和/或，步骤(4)中，所述真空加热除氢的真空度小于
‑
0.1mpa，除氢温度为160℃～200℃，除氢时间为20h～30h。
30.进一步地，步骤(1)中，所述镀镉氢脆棒为标准镀镉氢脆棒。
[0031]“标准镀镉氢脆棒”是指满足astm f519电镀要求的、未进行镀后处理的、且经过除氢后可通过氢脆敏感性测试的镀镉氢脆棒。
[0032]
本发明还提供了上述镀后处理工艺制得的处理后的镀镉氢脆棒。
[0033]
本发明还提供了上述镀后处理工艺制得的处理后的镀镉氢脆在制备标准镀镉氢脆棒中的用途。
[0034]
进一步地，该标准镀镉氢脆棒是ams 1435机场跑道除冰液，ams 1431机场跑道、滑行道固体除冰剂，ams 1548溶剂乳液型涡轮发动机燃气管路清洗剂等航空维修维护化学品对高强度钢氢脆性能检测中使用的标准镀镉氢脆棒。
[0035]“钝化液”指能使金属表面呈钝态的溶液，一般用于镀锌、镀镉和其他镀层的镀后处理，目的是在镀层表面形成能阻止金属腐蚀反应的表面状态，用于提高其抗蚀性。
[0036]
利用本发明提供的镀后处理溶液及镀后处理工艺处理后得到的标准镀镉氢脆棒336h盐雾无明显腐蚀，经过镀后处理标准镀镉氢脆棒缺口处增氢量小于0.1ppm，在去离子水中加载45％极限抗拉强度，断裂时间大于100h，加载75％极限抗拉强度，在室温条件下200h不断裂，能够通过氢脆敏感性试验。
[0037]
利用本发明的镀后处理溶液，经过本发明的镀后处理工艺获得的标准镀镉氢脆棒对氢极为敏感，能够用于准确检测航空维修维护化学品对高强度钢的氢脆性能，可以作为ams 1435机场跑道除冰液，ams 1431机场跑道、滑行道固体除冰剂，ams 1548溶剂乳液型涡轮发动机燃气管路清洗剂等航空维修维护化学品对高强度钢氢脆性能检测的标准镀镉氢脆棒试件的制备，应用前景广阔。
[0038]
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
[0039]
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
[0040]
图1镀镉氢脆棒的尺寸要求。
[0041]
图2航空化学产品氢脆试验验证方法示意图。
具体实施方式
[0042]
本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
[0043]
本发明的实施例和对比例采用的市售标准镀镉氢脆棒购买于smi.inc公司，为镀镉层厚度为13μm～25μm，符合astm f519的要求的、未进行镀后处理的、且经过除氢后能通过氢脆敏感性的镀镉氢脆棒，其尺寸要求如图1所示。
[0044]
本发明的实施例和对比例采用的表明活性剂为曲拉通100，简称tx
‑
100。
[0045]
实施例1一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理工艺
[0046]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0047]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在82.0g/l氢氧化钾的去离子水溶液中摆洗15s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗6min；
[0048]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为10.0g/l，硫酸浓度为16.0g/l的去离子水溶液中浸洗10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗6min；
[0049]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为180g/l，表面活性剂浓度8.0g/l，ph值为0.9的重铬酸钠去离子水溶液中浸泡15s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗6min。
[0050]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在真空度小于
‑
0.1mpa，温度为185℃条件下除氢24h。
[0051]
实施例2一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理工艺
[0052]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0053]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在76.5g/l氢氧化钠的去离子水溶液中摆洗10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗5min；
[0054]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为8.0g/l，硫酸浓度为10.5g/l的去离子水溶液中浸洗6s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗5min；
[0055]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为75.0g/l，表面活性剂浓度5.0g/l，ph值为0.6的铬酸去离子水溶液中浸泡10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗5min。
[0056]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在真空度小于
‑
0.1mpa，温度为195℃条件下除氢20h。
[0057]
实施例3一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理工艺
[0058]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0059]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在51.0g/l氢氧化钠的去离子水溶液中摆洗25s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗8min；
[0060]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为3.0g/l，硫酸浓度为26.0g/l的去离子水溶液中浸洗3s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗8min；
[0061]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为150g/l，表面活性剂浓度4.0g/l，ph值为0.5的重铬酸钠去离子水溶液中浸泡6s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗6min。
[0062]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在真空度小于
‑
0.1mpa，温度为185℃条件下除氢24h。
[0063]
实施例4一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理工艺
[0064]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0065]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在112g/l氢氧化钾的去离子水溶液中摆洗
6s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗9min；
[0066]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为8.0g/l，硫酸浓度为41.0g/l的去离子水溶液中浸洗3s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗8min；
[0067]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为180g/l，表面活性剂浓度6.0g/l，ph值为1.5的重铬酸钠去离子水溶液中浸泡20s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗8min。
[0068]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在真空度小于
‑
0.1mpa，温度为200℃条件下除氢21h。
[0069]
对比例1一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理对照工艺
[0070]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0071]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在15.2g/l氢氧化钾的去离子水溶液中清洗10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行摆洗0.5min；
[0072]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为1.0g/l，硫酸浓度为2.5g/l的去离子水溶液中浸洗10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗0.5min；
[0073]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为80.0g/l，表面活性剂浓度6.0g/l，ph值为1.0的重铬酸钠去离子水溶液中浸泡20s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗0.5min。
[0074]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在温度为200℃，常压条件下除氢24h。
[0075]
对比例2一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理对照工艺
[0076]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0077]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在45.6g/l氢氧化钾的去离子水溶液中摆洗10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗10min；
[0078]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为10.0g/l，硫酸浓度为75.8g/l的去离子水溶液中浸洗5s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗5min；
[0079]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为180g/l，表面活性剂浓度6.0g/l，ph值为0.9的重铬酸钠去离子水溶液中浸泡10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗0.5min。
[0080]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在真空度小于
‑
0.1mpa，温度为185℃条件下除氢10h。
[0081]
对比例3一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理对照工艺
[0082]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0083]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在102g/l氢氧化钾的去离子水溶液中摆洗10s，然后采用流动自来水进行清洗10min；
[0084]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为10.2g/l，硫酸浓度为25.6g/l的去离子水溶液中浸洗5s，然后采用流动自来水进行清洗5min；
[0085]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为80g/l，表面活性剂浓度6.0g/l，ph值为0.2的去离子水铬酸溶液中浸泡10s，然后采用流动自来水进行清洗10min。
[0086]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在温度为160℃，常压条件下除氢24h。
[0087]
对比例4一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理对照工艺
[0088]
按照以下步骤对市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到处理后的标准镀镉氢脆棒：
[0089]
(1)碱洗：将市售标准镀镉氢脆棒浸泡在152g/l氢氧化钾的去离子水溶液中摆洗10s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗10min；
[0090]
(2)酸洗：将水洗后的标准镀镉氢脆棒在表面活性剂浓度为1.0g/l，硫酸浓度为36.0g/l的去离子水溶液中浸洗15s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗10min；
[0091]
(3)钝化处理：将酸洗后的标准镀镉氢脆棒在浓度为20.0g/l，表面活性剂浓度10.2g/l，ph值为0.6的铬酸去离子水溶液中浸泡20s，然后采用电导率小于1μs/cm流动去离子水进行清洗0.5min。
[0092]
(4)除氢：将钝化后的氢脆棒在真空度小于
‑
0.1mpa，温度为225℃条件下除氢21h。
[0093]
以下通过实验例证明本发明的有益效果。
[0094]
实验例1本发明镀后处理工艺所得处理后标准镀镉氢脆棒的效果测试
[0095]
1、实验方法
[0096]
分别按照实施例1～4、对比例1～4的工艺将市售标准镀镉氢脆棒进行镀后处理，得到各处理后的标准镀镉氢脆棒，分别进行以下测试。以镀后处理前的市售标准镀镉氢脆棒(购买于smi.inc公司)为对照。
[0097]
(1)外观：5倍放大镜，目视检查；
[0098]
(2)氢脆敏感性测试：astm f519敏感性试验；
[0099]
(3)对航空化学品进行氢脆试验评估：然后按照图2所示实验方法对处理后的标准镀镉氢脆棒进行氢脆敏感性试验：采用ams1435机场跑道除冰液作为腐蚀介质加载45％缺口断裂强度进行氢脆试验；
[0100]
(4)盐雾试验：采用astm b117进行336h盐雾试验。
[0101]
2、实验结果
[0102]
表1各处理后的标准镀镉氢脆棒的效果测试结果
[0103]
[0104][0105]
表2各镀镉氢脆棒的对航空化学品进行氢脆试验的具体评估结果
[0106]
[0107]
[0108][0109]
结果如表1和表2所示，可以看出，实施例1、2、3和4处理后的标准镀镉氢脆棒的钝化膜完整，可通过氢脆敏感性试验，而且，采用ams 1435航空化学品进行氢脆试验验证时，试验结果准确。而对比例1、2、3和4处理后的标准镀镉氢脆棒氢脆敏感性实验不合格，而且，采用ams 1435航空化学品进行氢脆试验验证时，试验结果不准确。
[0110]
与镀后处理前的市售标准镀镉氢脆棒相比，本发明实施例1、2、3和4处理后的标准镀镉氢脆棒336h盐雾无明显腐蚀点，标准镀镉氢脆棒缺口处增氢量小于0.1ppm，在去离子水中加载45％极限抗拉强度，断裂时间192h，加载75％极限抗拉强度，在室温条件下200h不断裂，且镀后处理状态符合ams 1435标准测试要求，测试结果准确可靠。而市售标准镀镉氢脆棒在336h盐雾试验下无满足要求的钝化膜，镀后处理状态不符合ams 1435标准的测试要求，试验150h发生断裂，测试结果不准确。
[0111]
上述实验结果表明，本发明实施例1、2、3和4通过控制步骤(2)酸洗时特定组成的酸洗液和步骤(3)钝化处理时特定组成的钝化液，配合本发明碱洗、酸洗、、钝化处理和除氢的镀后处理工艺，获得的标准镀镉氢脆棒对ams 1435航空化学品进行氢脆试验验证时，试验结果准确可靠，可以作为ams 1435机场跑道除冰液等航空维修维护化学品对高强度钢氢脆性能检测的标准镀镉氢脆棒试件。
[0112]
综上，本发明提供了一种用于加工标准镀镉氢脆棒的镀后处理工艺。利用本发明的镀后处理溶液，经过本发明的镀后处理工艺获得的标准镀镉氢脆棒对氢极为敏感，336h盐雾无明显腐蚀，经过镀后处理标准镀镉氢脆棒缺口处增氢量小于0.1ppm，在去离子水中加载45％极限抗拉强度，断裂时间大于100h，加载75％极限抗拉强度，在室温条件下200h不断裂，能够通过氢脆敏感性试验。其能够用于准确检测航空维修维护化学品对高强度钢的氢脆性能，可以作为ams 1435机场跑道除冰液，ams 1431机场跑道、滑行道固体除冰剂，ams 1548溶剂乳液型涡轮发动机燃气管路清洗剂等航空维修维护化学品对高强度钢氢脆性能检测的标准镀镉氢脆棒试件的制备，应用前景广阔。