[发明专利]一种高强度钢表面铝镀层制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度钢表面铝镀层的制备方法，通过采用碳氢溶剂清洗和离子清洗技术，解决了高强度钢零件清洗及再次锈蚀的问题，结合产品使用要求，经过多次试验得到了高强度钢多弧离子镀铝的最优工艺参数，沉积出与基体结合良好、耐蚀性优良的铝镀层，本发明制备的铝镀层不产生任何脱落、起皮、裂纹、氢脆等不良现象，耐蚀性优良，本发明采用电弧离子镀工艺，可消除高强度钢电镀氢脆发生的风险。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，特别涉及一种采用电弧离子镀技术在高强度钢表面制备铝镀层的方法。

背景技术

航天液体火箭发动机各型号产品中，电镀锌、镉处理的高强钢、弹性钢零件，曾多次出现氢脆开裂，造成了产品故障、试验失败甚至影响发射进度，航空产品的生产中，电镀氢脆问题也时有发生。多家单位已将高强度钢电镀锌、镉工艺列为禁限用工艺目录，禁止或有条件使用电镀锌和电镀镉工艺。电弧离子镀铝过程无氢产生，消除了高强度钢电镀氢脆的风险，是目前国内外广泛研究的电镀锌、镉类镀层替代技术之一。

航天液体火箭发动机所用高强度钢具有较高的硬度、强度和优良的机械加工性能，但耐蚀性差，表面出现锈蚀现象。常用的除油、活化工序清理时，存在基体吸氢风险，降低零件可靠性，同时零件在吹干入炉时其表面又覆盖一层红色锈蚀产物，严重影响离子铝镀层的质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，通过采用碳氢溶剂清洗和离子清洗技术，解决了高强度钢零件清洗及再次锈蚀的问题，利用适宜的多弧离子镀铝工艺规范，在高强度钢基体表面沉积出与基体结合良好、耐蚀性优良的铝镀层，本发明制备的铝镀层不产生任何脱落、起皮、裂纹、氢脆等不良现象，耐蚀性优良，本发明采用电弧离子镀工艺，可消除高强度钢氢脆发生的风险。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强度钢表面铝镀层制备方法，包括以下步骤：

(1)清洗待镀覆钢零件表面，并将待镀覆钢零件装入真空炉腔内；

(2)将真空炉腔内的真空度降至本底真空度；

(3)向真空炉腔内通入氩气使真空度达到清洗所需真空度，清洗待镀覆钢零件表面；

(4)调节真空度达到镀覆所需真空度，对待镀覆钢零件进行铝镀层的镀覆；所述镀覆所需真空度为1-2Pa，镀覆电压为50-150V，靶电流为55-75A。

(5)对镀覆后钢零件表面的铝镀层进行喷丸处理和钝化处理。

进一步的，所述步骤(1)中，采用超声波辅助有机溶剂进行清洗，超声波清洗的功率为10-15KW，频率为20-30Hz，有机溶剂为碳氢清洗剂；

进一步的，所述碳氢清洗剂为溶剂型清洗剂，包括石油分解中间体，渗透剂，阻燃剂，稳定剂及脱脂剂，碳氢清洗剂与汽油的性质相近，除油效果与航空洗涤汽油相当，不腐蚀金属材料，除油后不需再次进行水洗，解决了金属再次锈蚀的问题，碳氢清洗剂闪爆点高，不属于易燃易爆物品，可应用于擦洗工艺和超声波清洗工艺。

进一步的，所述步骤(2)中，本底真空度≤5×10^-3Pa。

进一步的，步骤(3)中，采用离子清洗，所述离子清洗包括依次进行的离子源清洗和金属离子清洗，所述清洗所需真空度为0.3-0.5Pa；所述步骤(3)中，氩气纯度大于等于99.9％。

进一步的，所述步骤(3)中，离子源清洗的清洗电压为700-900V，频率为30-80Hz，清洗时间≥30min。

进一步的，所述步骤(3)中，金属离子清洗的靶电流为70-80A，清洗时间为5-10min。

进一步的，所述高强度钢表面铝镀层制备方法还包括：