最新三防处理工艺评审.docx

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最新三防处理工艺评审

三防处理工艺评审

表面处理工艺设计报告

1概述

该仪器为船载设备，铁碳合金工件三防处理特别是防盐雾处理十分关键。

腐蚀控制是一个系统工程，根据“十倍率”规律，更正产品错误所需费用在设计阶段为1的话，再加工阶段则为10，在装配阶段就为100，装配部队使用时将为1000。

在设计阶段研究、选择合适的钢铁防蚀工艺是非常重要的。

常规钢铁染黑件经2小时盐雾试验即生锈，经硅油封闭也只能通过20小时盐雾试验，此工艺已被航空航天标准明令禁止作为保护涂层使用。

现有常规钢铁染黑工艺存在较大问题，仪器使用甚至装配过程时常发生不同程度的零部件腐蚀现象，必须采取有效措施，以提高仪器的可靠性和使用寿命。

2项目涉及的铁合金材料

根据从生产部借阅的9本图纸统计，共有141个件号，涉及到Q235、45#、HT300、及40Cr、3Cr13、4Cr13、65Mn、GCr15、1Cr18Ni9Ti等9种铁合金材料。

3目前设备钢铁工件盐雾防护设计的基本原则

3.1采用密封结构；

3.2选用耐盐雾材料；

3.3涂覆有机涂层，涂层较厚；

3.4不同金属不接触以防止接触腐蚀；

3.5冷、热镀锌，有封闭层的锌镀层厚度达到0.08～0.15mm可保护基体金属19年不腐蚀；

3.6达克罗涂料，0.005mm即可通过96小时以上中性盐雾试验，但需300℃以上烘烤，膜层不耐磨，不耐酸碱；

3.7电泳防护，膜层均匀，厚度可控，通过96小时中性盐雾需0.025mm，一般不但单独使用；

3.8电镀Cu－Ni－Cr防护层需0.05mm以上，厚度不均匀；

3.9高耐蚀锌镍合金、高均匀性耐蚀镍磷合金应用较广，大多采用复合镀层。

4对策:

目前，钢铁防蚀是世界性难题，还没有统一的通用方法。

达克罗涂料防护性好，可以控制膜层在微米级，但需要进行300度以上烘烤，很难用于精密件且不耐酸碱。

冷、热镀锌0.08～0.15mm虽防护性好，但膜层太厚，无法控制尺寸精度，不适用于精密件。

为解决铁碳合金防蚀问题，表面车间在凌伟军代表的指导下，通过二年多的攻关，现在已取得一定进展。

4.1提高一般结构件耐蚀性的处理工艺：

7.1.1改进常规染黑工艺，增加膜层耐蚀性，盐雾试验可以通过48小时。

在常规染黑液中加入

50g/l～70g/l染黑助剂；

1g/l～3g/l添加剂。

钝化处理

钝化剂50g/l～80g/l

添加剂10g/l～30g/l

温度50℃～80℃

时间3～5min

防蚀处理

PSA-003防锈油处理。

不允许涂油的的工件喷涂S01-3三防漆、S02-9盐雾三防漆。

4.1.2允许涂防护膜的铸件进行黑色磷化加封闭处理，以解决铸件砂眼返碱问题。

4.1.3电镀锌（10µ～20µ）黑色钝化加封闭处理，盐雾试验可以通过48小时。

此工艺已在观测仪器物镜座上得到试用。

4.2不锈钢件防蚀处理

项目涉及到的材料有3Cr13、4Cr13、1Cr18Ni9Ti三种，以前此类材料表面车间不能进行处理，裸件通不过48小时盐雾试验。

通过一年多工艺摸索，已找到具有高钝化性能的化学氧化染黑工艺加封闭处理的方法，盐雾试验可以通过48小时。

4.3高精度镜头件的防蚀工艺已取得突破，已探索到同时满足消光、耐蚀、又能控制工件尺寸精度的组合工艺路线，有望解决高精度镜头件的防蚀工艺。

4.3.1采取的工艺路线为：

Ni-Zn-P—Zn-Ni（10µ～20µ）黑色钝化—封闭处理复合工艺。

其中Ni-Zn-P为仿形耐蚀阳极镀层，保持工件尺寸精度，用于精密接触面。

4.3.2耐蚀性检测：

试片经所检测中心检测，96小时盐雾喷雾主要表面无锈蚀。

4.3.3锌镍合金镀层的耐蚀性机理

4.3.3.1锌镍合金镀层的稳定电位比铁负，属于阳极性镀层，对钢铁起到点化学保护作用，但其稳定电位又比锌正，使得合金镀层与钢铁基体形成的微电池电动势比锌要小，其腐蚀电动势由低于锌镀层，因此锌镍合金镀层的防护性比镀锌层高。

4.3.3.2锌镍合金镀层具有微裂纹，对腐蚀电流有分散作用，能有效的保护钢铁基体，也有利于渗氢的析出。

4.3.3.3锌镍合金镀层中有少量镍元素存在，能有效地阻抑腐蚀反应的进行，并使锌镍合金镀层的晶体结构和性质发生变化，晶体结构多有择优取向，镀层结晶细密、平滑，也能阻抑腐蚀反应的进行，延缓了腐蚀速度，耐蚀性能明显提高。

5新工艺特点、存在问题

5.1改进的碱性化学氧化染黑加防锈油封闭工艺不改变工件尺寸精度，在油膜存在的情况下经96小时中性盐雾试验，主要表面无锈蚀，不适合在使用时不允许涂油的工件。

5.2改进的碱性化学氧化染黑加三防漆封闭工艺没有液态油脂，在装配和使用过程不会产生污渍，在防护膜完好的情况下经96小时中性盐雾试验，主要表面无锈蚀；防护膜厚度在10μ～30μ，工件接触面有精度要求的，必须先组装，后进行封闭处理，仪器拆装后，必须对破损防护膜进行修补。

5.3电镀锌（10µ～20µ）黑色钝化加三防漆封闭工艺，耐蚀性较好，盐雾试验可以通过48小时；适合于一般结构件处理，封闭处理增加工件尺寸，必须在组装后进行，由于锌镀层为阳极性镀层对基体提供电化学保护，封闭膜破损后对工件耐蚀性影响较小。

5.4不锈钢染黑加封闭工艺，染黑过程不改变工件尺寸，染黑过程即是不锈钢的钝化过程，不锈钢的耐蚀性有较大提高，可以通过48小时盐雾试验，封闭后可以通过96小时盐雾试验。

5.5电镀锌镍合金加封闭处理工艺耐蚀性好于电镀锌，电镀锌镍合金为阳极性镀层，10µ～20µ镀层即可通过96小时盐雾试验。

5.6化学镀锌镍合金工艺最大特点为工件各点镀层厚度均匀一致。

化学镀锌镍合金为阳极性镀层，10µ～20µ镀层可通过96小时盐雾试验，膜厚较电镀锌镍合金均匀，不改变工件型面，但维护成本远高于电镀锌镍合金。

5.6因电镀锌镍合金、化学镀锌镍合金工艺的稳定性未经长期生产验证，为了保证产品的防护性能，生产初期采取每批次检查同槽同材质试片的方法，试片合格后工件再下转。

待检测结果稳定后，同用户协商检测方法和周期。

5.7电镀锌镍合金与化学镀锌镍合金未见长期稳定用于工业生产的报告，表面车间经过小试已经打通工艺路线，并在观测仪器铸铁物镜座上得到应用。

应用于生产需要进行设备投资，建设容量为200升的电镀镀锌镍合金工艺生产线大约需要投资20万。

工件处理成本大约为钢铁染黑的20倍，每台表面处理材料费由现在的2200元增加到4.4万元。

但设备本身维护成本将降低十几倍且正常工作寿命可大幅度延长。

此工艺作为加工方将加大工件的处理成本；仪器使用方与课题组作为供货方，将大大降低仪器设备的售后服务维护成本；如将两家效益统筹考虑，综合成本不会上升。

6满足项目200mm以下精密件生产需要硬件条件

6.1工艺槽14个

其中：

500×800×1200带上下水控温（室温～100℃）水槽2个。

其中1个配阴阳极。

500×800×1200带上下水、密封盖酸槽1个。

500×800×1200带上下水水槽5个。

其中1个带阴阳极。

外槽（钢）800×800×1200（一个），内槽500×600×1200（两个。

双内槽，里层为耐105℃酸碱多孔塑料，外层为不锈钢，两层间隔2mm，取放自如），外槽盛水为内槽加温，水套内温度（室温～100℃）液位自控，内槽带槽内非金属连续过滤泵（98℃、24小时）4个。

分体式控温装置2套

500×800×1000带上下水带橡皮轮移动水槽2个。

槽体带盖，外形一致。

6.2PH自控装置三套

6.3300升电泳装置。

6.450升方形塑料桶10个。

6.5阴极移动装置三套

6.6整流电源2个（12V、300A）

温度、PH、时间、电流、电压，记录、存储、打印。

6.7引风装置。

6.8给排水。

7有三防要求的工件通用处理工艺

7.1从除油工序开始，不得裸手接触工件。

7.2作业全过程保持工件洁净，不得沾染污物。

7.3最后一道工序用纯净水清洗，压缩空气吹干，105℃烘干。

7.4喷防护漆（S01-1、S02-9聚氨酯清漆），40℃烘3～4h,去保护物，继续烘20h。

7.5自检，无油软纸包装，同槽试片做盐雾试验（首槽必做，同批次每月做一次），合格后工件送检。

7.6盐雾、湿热、霉菌试验按设计要求进行。

7.7表面处理后尽量减少返工返修工作。

8与三防有关的表面车间以外的条件

8.1转表面处理工件表面状态是否达图纸要求应作为检查内容，在转表面工序之前由检查员加以确认。

8.2转表面工件应做到表面均一，呈金属本色，无锈迹、毛刺、划痕，无除切削液以外的污物。

8.3工件试装合格后转表面处理。

8.4工件运输、装调、储存过程中必须有无油脂、洁净包装。

8.5工件在搬运、装调过程中不得裸手接触，不得接触不洁物（特别是油污）。

8.6局部破损件（包括打孔、修整、磕碰）必须重新进行三防处理。

8.7仪器设备三防是一个贯穿从设计到采购、加工、周转、装配、调试、储存、运输、使用全过程的系统工程，除表面车间根据设计要求采取对应工艺对工件进行相应处理外，项目的整体策划、全过程的工艺衔接、生产过程的组织指挥、各环节的检查控制都将三防内容考虑进去，才能保证仪器设备最终满足用户的三防指标要求。

9结论

经过一年多的工艺试验和在观测仪器等项目上的少量试生产及相应检测数据结论如下：

9.1允许涂防护油的工件可以采取改进的钢铁染黑工艺加防护油保护的方法处理；

9.2不允许涂防护膜的工件如采用改进的钢铁染黑工艺，装配过程必须防潮，装配后工件外表面必须涂三防漆保护，且保证非外露部分处于密封状态；

9.3须经过48小时盐雾试验的工件可以通过电镀锌黑钝的办法解决，非接触面进行封闭处理以增加耐蚀性；

9.4须经过96小时盐雾试验的工件可以通过电镀锌镍合金黑钝的办法解决，非接触面进行封闭处理以增加耐蚀性；

9.5精密镜头件可以通过化学镀锌镍合金黑钝的办法解决，非接触面进行封闭处理以增加耐蚀性；

9.6钢铁染黑改电镀或化学镀目前只能进行小件试生产，是否增加相应设备，公司正在研究中；工艺更改后工件的加工费用将由每平方分米2元增加至每平方分米40元，仪器的维护费用将下降。

10说明及存在问题

10.1轴系及其他传动工件由于其特殊性只能采取染黑加防护油工艺，选择低挥发高防护性油脂配方尚需做工作。

10.2调整垫由于需要精确配合加工后再装配，采取表面处理的方法进行防蚀处理，需要进行二次配合加工，将带来加工周期的延长，最好改成耐蚀的材料。

10.3如何提高化学镀锌镍合金的稳定性、提高一次送检合格率、降低生产成本，尚需做大量工作。

附：

1常规钢铁氧化-Fe/Ct.O.（Bk）膜层特性

1.1黑色金属化学氧化（发蓝）膜层是由不同的氧化铁所组成，其颜色随零件材料而异，碳钢、低合金钢呈黑色；合金钢按其化学成分含量的不同可呈蓝色、紫色至褐色；铸铁、磁钢呈金黄色至浅棕色；铸钢呈暗褐色。

1.2化学氧化的零件最适合在油中工作。

氧化膜未经浸油处理不能独立作防护层使用。

只有浸油后，才在一般大气和油中有一定防护能力（膜防护性能的高低取决于油料的质量）。

1.3膜层的防护能力和零件的表面粗糙度有明显关系，表面粗糙度提高防护能力相应提高。

1.4化学氧化膜层不能抵抗酸的浸蚀。

1.5膜层厚度1µ时强度低，不耐磨，弹性好，弯曲不裂。

1.6化学氧化过程中，基本不改变零件的尺寸和表面粗糙度。

2常规钢铁氧化-Fe/Ct.O.（Bk）应用范围

2.1在200℃以下油中工作或定期加润滑油的零件。

2.2要求精度高，尺寸公差小的配合零件。

2.3在良好工作条件下要求防护和黑色的装饰性外观的零件。

2.4点火系统抗氧化的零件。

3不宜采用化学氧化的零件

3.1不允许浸油的零件。

3.2与有色金属（铅、锡、锌等）接触及与非金属件（如橡胶、塑料、皮革等）接触的零件。

3.3受摩擦零件。

3.430CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoV钢制件。

3.5存在不宜清洗的缝隙的零件。

3.6用锡和锡铅焊料钎焊的组合件。

3.7用铜焊料焊接的组合件。

4（经中性盐雾试验96小时）表面热处理车间办公室存放后

表面状态如图

7＃～9＃原工艺，硅油封闭

16＃～18＃原工艺，DJB823封闭

22＃～24＃化学镀锌镍合金黑色钝化

10＃～12＃新工艺，PSA-003防锈油处理

表面热处理车间2007-4-2