尽管司机最初监管,增长的使用工程硬铬(EHC)替代加速了原始设备制造商(oem)和他们的客户有认识到选择可以提供与周转更快更好的磨损和腐蚀性能维护、修理和大修(MRO)。许多公司已经发现,高速氧气燃料(HVOF喷涂)技术降低拥有成本,即使过程本身更贵。

美国环境保护署规定为六价铬(Cr ^{6 +} )空气排放(监管在《清洁空气法》)在过去的几年里变得越来越严格。此外,镀铬污泥,使用质量,和任何其他材料包含Cr(是否铬、铬 ^{3 +} 或Cr ^{6 +} )必须处理有毒废物。责任风险的空气排放,废物处理和工人健康是主要关心任何组织从事航空航天制造业或大修使用工程硬铬(EHC)。

虽然司机最初监管,增长EHC替代品的使用加速了原始设备制造商(oem)和他们的客户有认识到选择可以提供与周转更快更好的磨损和腐蚀性能维护、修理和大修(MRO)。许多公司已经发现,高速氧气燃料(HVOF喷涂)技术降低拥有成本,即使过程本身更贵。

典型应用和需求

EHC用于航空航天行业的两个主要目的:增加耐磨性和重建磨损的部件。

耐磨性,电镀厚度0.003到0.005。(75 - 125微米)是典型的,尽管有一些应用程序使用密度结节性薄铬轴承和内部直径(TDC),厚度0.0003到0.0006。(7.5 -15微米)。

通常当重建磨损的部件打印规范(EHC最初没有被使用),厚度0.015。通常是允许的。氨基磺酸盐镀镍(Ni)封顶EHC用于较大的代谢产物。

图1显示了一个典型的飞机执行机构,它是各种磨损和损伤机制。表面是镀厚比要求地面,然后回到最后的尺寸和完成。大多数飞机这样的应用程序是在圆柱表面受到磨损,虽然一些更复杂,包括起落架活塞,期刊的车轮和发动机轴承、液压执行器棒,皮瓣和板条跟踪(non-cylindrical表面)。此外,薄EHC和TDC经常应用于液压执行器的内部直径(IDs)和起落架外缸和一些轴承的种族。任何替代不仅必须符合或超过EHC的性能,但它也必须符合典型的衬底材料,并且必须符合生产和检修过程。188金宝搏bet官网这些过程的要求包括:

• 它必须在shot-peened可用高强度钢,不能超过375°F (190°C)。有一些结构性Al合金更加热敏性。
• 必须能够建立至少0.015的厚度。没有过多的压力(尤其是拉伸应力,会导致疲劳借记卡)。
• 它的耐磨性比EHC应该类似或更好。
• 其表面光洁度应适用于fluid-wetted穿应用程序(理想情况下轴承表面光滑,陷阱石油)。
• 它应该适用于一个OEM或MRO植物,或从aerospace-qualified厂商广泛使用。
• 它必须适合MRO,包括:
  ——能够沉积在最终规范或地面或超精加工到所需的尺寸和完成,
  ——trippable后续维修和大修
  -适用于非破坏性检验(NDI),特别是荧光着色渗透检验(FPI)基质裂缝。
  

选择外部表面

评估各种选择EHC替换在1990年代断定HVOF喷涂进行热喷涂是最好的可用选项供航天oem厂商使用,军事仓库和商业航空维护、修理和大修(MRO)商店。 ¹ 硬铬替代团队(HCAT)成立以生成所需的所有性能数据验证和排位赛HVOF喷涂涂料,如Tribaloy WC-Co WC-CoCr,包括实验室测试、钻井平台全面测试和飞行测试。 ² HCAT国际伙伴关系是由美国国防部(DoD)(主要是战略环境研究和发展项目(SERDP) /环境安全技术认证项目[ESTCP]),加拿大国防部门(DND)和加拿大行业。

HVOF喷涂过程完全不同于镀铬(见图2和图3)。HVOF喷涂涂料存放在一个超音速氢氧或oxy-kerosene火炬通过合金或金属陶瓷粉末喷涂,使它软化或熔化,达到表面和扩散,形成一个密集,well-adhered涂层。喷涂以同样的方式完成喷漆,纺丝组件在其轴来回移动时枪沿着它的长度(或non-cylindrical组件,如襟翼,枪来回移动的区域涂)。这使得它可以喷淋组件均匀没有典型的铬板骨头末端。同时,然而,这幅画很难喷雾过程意味着复杂部分,虽然浅内部直径可以喷,不能深id。

不像EHC,唯一可以沉积铬材料,技术是一种技术,可以存款数百种不同的合金和金属陶瓷。尽管这个特性使得它非常灵活,它也使用硬铬比简单的复杂得多。最常用的方法是HVOF喷涂WC-10Co4Cr(尽管美国空军使用WC-Co和Cr ₃ C ₂ -NiCr用于某些应用程序)。喷洒时,这种材料的硬碳化物粒子嵌入在一个合金的矩阵。(烧结WC-Co材料用于制造高耐磨车床刀插入、演习和其他工具)。

在许多方面优于EHC HVOF喷涂涂料:

虽然材料包含Cr技术不会产生Cr6 +。Non-Cr替代品如WC-Co完全可以用来避免Cr-containing材料。188金宝搏bet官网

硬度1000 - 1500的维氏硬度值(VHN) WC-CoCr远比EHC更耐磨损和损坏(800 - 1000年VHN)。

当适当的超精加工,HVOF-coated液压棒的泄漏率远低于镀铬棒(见图4)。注意,超精加工是至关重要的,以避免创建一个优秀的粗声粗气地说,将会摧毁海豹和衬套。

HVOF喷涂涂料的耐蚀性优于EHC服务。

HVOF喷涂涂层成分导致很少或没有疲劳借方,在与大从EHC借方。

non-embrittling HVOF喷涂过程和环境脆化与EHC似乎更严重。氢发酵不是必需的。

典型的起落架缸可以HVOF喷涂喷1 - 2小时,而EHC通常需要24小时为氢电镀,另有23小时烘烤(脆化救援)。HVOF喷涂从而减少大修周转时间,这对航空公司尤为重要。

唯一的技术性能的缺点是,它可以在高应力碎片(180 ksi或以上)或在高疲劳周期。唯一飞机申请,这是一个问题是航母战斗机起落架,看到高压力发射和着陆。然而,即使不存在严重的问题对于薄(0.003到0.005)。OEM涂料。

技术正在为所有新的起落架设计指定(如空客380、波音787波音767 - 400 f - 35联合攻击战斗机),在许多液压棒和一些皮瓣。由于世界上大多数商业起落架组件是在加拿大,几个新喷商店已经开了在加拿大,以满足日益增长的需求。

尽管技术占主导地位的外部EHC替代,它不是唯一的一个。虽然是一种有效的方式涂料大组件,它是相对低效的小物品,尤其不适合小部件,如支架需要涂在在一些地区提供穿保护和腐蚀保护。这些组件可以涂在电镀槽,但他们是复杂的喷雾。对于这些类型的组件,对镍磷(EN)成为化学镀铬替代的选择。它的优势是广泛使用aerospace-qualified材料能够外套复杂形状,通过孔,盲孔和沟槽。它不是硬铬,但其耐磨性可以相提并论,尽管其耐磨性将有望降低。

因为化学镀镍催化,对表面污染非常敏感。表面必须清洁和正常激活,确保涂层附着力好,防止漏洞。疲劳也是一个问题,因为涂层变得更加拉伸和疲劳借方增加电镀液的年龄。规格和质量控制措施应该考虑这个弱点。

必须注意当使用EN在航空航天部件。对于大多数高强度基质,在必须使用as-deposited因为所需的热处理硬化(通常是350°C或660°F)以上允许的极限。

在磷内容的正确的选择一直是一个问题,因为它取决于应用程序和是否腐蚀是一个问题。根据镍具有更高的硬度as-deposited,但只倪热处理时具有较高的硬度。当使用EN as-deposited,只比根据倪有更好的耐蚀性。当使用在高强度钢,不能热处理,根据EN通常会提供更好的耐磨耐腐蚀和磨损,但更糟。钢的热处理能够承受,只倪通常是首选。

现在市面上很多在复合材料,结合碳化硅(SiC)或钻石颗粒硬度或聚四氟乙烯润滑(或者两个)。硬粒子允许在实现EHC没有热处理的硬度,但涂层均匀性很难维持生产,特别是对于复杂形状。

选择内部表面

技术的主要限制是它不能用于大多数内部直径。IDs可以涂depth-to-diameter比例约为2:1,钓鱼之外的枪。 ³ 深孔只能被插入枪及其火焰喷进洞里,这限制了孔的方法比约11。直径(起落架外圆筒一样大A380上使用),或6。用一个新的枪从西北Mettech市场上。有可能转而使用等离子喷涂,可进行内部和1.5一样小。,虽然不如HVOF喷涂涂层质量。 ⁴ 对于任何热喷涂,盲孔存在一个困难的问题,因为喷孔内创建一个沙尘暴,乘火车不熔化的粉末涂料,降低涂料质量。

因为热喷涂的局限性,对镍磷。最常见的选择id是化学因为内部一般经验不如活塞磨损严重,常常是一个不错的选择。甚至有可能出现一些EN-polytetrafluoroethylene(聚四氟乙烯)复合材料内部可能是一个选择,尽管他们通常比标准EN柔和。然而,在这一点上似乎没有任何共识航空用户对这些材料为内部工作。188金宝搏bet官网

还有其他的电和化学板块,但可用性是一个问题,因为大多数是唯一来源并非aerospace-qualified。当美国空军研究实验室(AFRL)进行筛查的镍基板,初步结果指向NiPlate 700,一个碳化硅复合材料,作为一个潜在的候选人, ⁵ 但没有做了详细的测试和验证。与大多数复合材料,很难确保一致性在复杂形状,任何资格测试的问题需要解决。板材AFRL现在评估non-Ni ID涂料作为另一个选择,因为长期的不确定性对倪的监管,和一些制造商已经开始测试Ni-W-B等电镀。

从Integran NanoPlate,纳米Co-P电镀在多伦多,安大略省,加拿大,是在国防部SERDP / ESTCP开发资金专门为id作为铬替代。过程的不寻常之处在于,它使用脉冲电镀沉积- p作为纳米材料有限公司- 3%,抗腐蚀,大大硬而耐磨,标准DC-plated有限公司因为这个涂层仍在最后的开发和验证,它还没有准备好航空使用。如果验证成功,这种材料,原则上,一个选项来代替TDC和EHC id,并可能,当然,也是另一种外部。

注意,需要重建意味着典型薄物理气相沉积(PVD)涂料(如氮化物和diamondlike碳)不适合大多数替代应用程序中,即使他们是一些最顺利,和最耐磨的材料。188金宝搏bet官网原则上,很难PVD涂层可以是“一生中完成“OEM chrome替代,就像消费者管道和门上的硬件。在这一点上,然而,没有aerospace-qualified PVD材料广泛使用这种类型的应用程序。

需求和规范

从已经完成的所有测试,很明显,我们不能罢工EHC从图纸和替代技术,EN,或任何其他材料。规格材料化学、热处理和表面光洁度取决于所选择的选择和应用。特别是HVOF喷涂,最大数量的数据是可用的。

例如,在EHC电镀,劳动是最大的成本,而对于HVOF喷涂材料成本占了主导地位。188金宝搏bet官网而镀铬通常是应用于整个组件为了避免屏蔽,只有相关的领域应该HVOF喷涂涂层,由于涂层非功能性的区域是昂贵和浪费。

此外,EHC涂料可以和0.0003一样薄。,但HVOF喷涂不能持续不到0.002。

虽然EHC通常是地面铝轮,HVOF喷涂碳化物需要金刚石砂轮,将负载时磨削金属。方法有开发研磨技术和周围的钢轮以减少设备的设置。

最后,EHC涂布液压棒通常指定一个8或16µ-in。完成。粗糙HVOF喷涂涂料使优秀的切割工具,然而,通常需要4µ-in。超精加工密封性能显著优于EHC。

有很多商业规范硬铬替代方案, ⁶ 以及广泛的性能数据、报告和简报HVOF.7尽管大量的可用数据,要求设计大多数都不熟悉这些技术设计工程师。航空公司已经开始取代EHC HVOF喷涂和化学镀镍,该领域的专家开发了HVOF喷涂指导设计师,以及其他可能需要这样做,因为chrome的替代品。

未来的发展方向

剥落仍然HVOF喷涂的主要性能的缺点。正在努力解决这个问题通过不同的设备、涂料和粉末配方,包括纳米粉末。188金宝搏bet官网更低的成本可能来自于新枪的资格等高能等离子喷涂和混合枪,这似乎为涂料提供类似的性能,同时避免氢燃料的使用。

热喷涂涂层id,并不是一个好方法让这个行业有不同的内部和外部的技术领域。枪规模正在减少,以适应越来越小的id,但问题仍然存在,任何内部涂层的热喷涂生成non-adhered过喷粉和多余的热量,这需要仔细注意枪效率和使用气体喷射。另一种方法是开发和资格镀方法提供足够的性能。任何满足性能的镀EHC可能是一个竞争者ID和OD chrome替代,只要避免多种涂层技术和供应商,即使它不匹配技术的性能。


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