Гальваника в авиастроении

Гальванические покрытия в авиастроении и космонавтике

Аэрокосмическая промышленность является жизненно важным компонентом национальной экономики.

Аэрокосмическая промышленность охватывает следующие подсекторы:

• Авиация общего назначения
• Авиационные двигатели
• Винтокрылые летательные аппараты
• Большие гражданские самолеты
• Беспилотные авиационные системы
• Инфраструктура аэропортов / Авиационная безопасность
• Цепочка поставок (ремонт, техническое обслуживание, металлообработка, нанесение покрытий и т.д.)

НАДЕЖНОСТЬ ИМЕЕТ РЕШАЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В ЛЮБОМ ПРОЦЕССЕ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Если учесть, что большая часть аэрокосмической промышленности сосредоточена на производстве самолетов, качество имеет первостепенное значение в производственном процессе. Детали и агрегаты самолета должны быть надежными, поскольку отказ детали может иметь катастрофические последствия.
В 1999 году SAE International (ранее известная как Общество инженеров автомобильной промышленности), базирующаяся в США профессиональная ассоциация и организация по стандартизации, обслуживающая различные отрасли, такие как автомобильная и аэрокосмическая, внедрила пересмотренную систему менеджмента качества для аэрокосмической промышленности. Эта система менеджмента качества, известная как AS9100, включает в себя текущую версию стандартов ISO 9000, а также дополнительные требования к качеству и безопасности. Все мировые производители и поставщики аэрокосмической продукции должны соблюдать эту строгую систему менеджмента качества.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТИТАНА В АЭРОКОСМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Большая часть современной аэрокосмической промышленности в настоящее время зависит от титана и титановых сплавов для производства различных деталей и агрегатов самолетов. Титан предлагает идеальное сочетание легкого веса, высокой прочности и низкой плотности, которое идеально подходит для применения в полетах. Большое количество титана используется для производства военных и гражданских самолетов.

ВАЖНОСТЬ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Независимо от того, используется ли титан или другие металлы в авиастроении, гальванопокрытие и химическое покрытие являются важнейшими процессами отделки металла в аэрокосмической промышленности.
Гальванопокрытие подразумевает нанесение на металлическую поверхность ионов другого металла с помощью электроосаждения.
Безэлектродное нанесение покрытия также включает в себя нанесение металла, но процесс основан на химической реакции для нанесения покрытия вместо электричества.
Преимущества нанесения покрытия металлом включают:

• Повышение защиты от коррозии
• Повышение прочности металлической основы
• Повышение стойкости к высоким температурам
• Увеличение срока службы деталей и агрегатов
• Повышение электропроводности
• Повышение стойкости к окислению
• Придание эстетической привлекательности

НАНЕСЕНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАН

Из-за повсеместного использования титана в аэрокосмической промышленности возникла необходимость разработки эффективного процесса нанесения покрытий на титан. Проблема в том, что титан является чрезвычайно активным металлом, который быстро образует оксидную пленку. Это затрудняет сцепление других металлов с титановой подложкой. В настоящее время лишь немногие компании, занимающиеся аэрокосмической обработкой металлов, обладают опытом успешного нанесения металлов на титановую поверхность. Были разработаны процессы, позволяющие наносить никель на титан. Лежащее в основе никелевое покрытие обеспечивает отличную адгезию других металлов к титану.

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Детали и агрегаты самолетов сильно подвержены атмосферной коррозии, что является основной проблемой производителей аэрокосмической продукции. Ущерб, наносимый коррозией, гораздо больше, чем косметический. Коррозия может проникать в детали и компоненты из титана, алюминия, стали и магния и нарушать их структурную целостность.
Нанесение цинк-никелевого покрытия может быть чрезвычайно эффективным в качестве аэрокосмического метода нанесения металлических покрытий. Цинк-никель действует как расходуемое покрытие, что означает, что оно поглотит основную тяжесть коррозии до того, как она достигнет основания. Доказано, что высококачественные цинк-никелевые сплавы увеличивают сроки образования белой ржавчины до 500 часов и красной ржавчина до 1000 часов во время испытаний солевым напылением.
Другим надежным, но менее часто используемым способом нанесения покрытий из металла в аэрокосмической промышленности для борьбы с коррозией является кадмирование. Кадмиевое покрытие может предотвратить коррозию авиационных двигателей, шасси, болтов и широкого спектра основных конструкционных компонентов, изготовленных из стали или алюминиевых сплавов. Методы нанесения покрытий кадмием включают нанесение блестящего кадмия, матового кадмия и титано-кадмиевого покрытия. Недостатком использования кадмия для нанесения покрытий в аэрокосмической промышленности является то, что из-за его токсичности работа с кадмием может представлять определенный риск для здоровья. Действуют правила, ограничивающие использование кадмия в промышленных процессах.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПАЙКА

Многие процессы при производстве самолетов включают пайку, которая представляет собой соединение двух металлических поверхностей путем нанесения сплава меди и цинка при высоких температурах. Однако для обеспечения надлежащего увлажнения металлических поверхностей требуется предварительная обработка. Электроосаждение никелевого покрытия является важным процессом предварительной пайки, который обеспечивает более быстрые и стабильные результаты, чем другие методы нанесения никеля. Предварительная пайка обычно используется при изготовлении лопаток турбин, рам, статоров и лопаток.

УЛУЧШЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ

Поскольку большинство самолетов обычно эксплуатируются в экстремальных условиях, они со временем очень подвержены износу. Другим распространенным методом гальванического покрытия металла в аэрокосмической промышленности является нанесение никеля или никелевого сплава методом электроосаждения. Это повышает твердость подложки, что впоследствии повышает ее износостойкость. Никель также обеспечивает дополнительное преимущество улучшенной защиты от коррозии.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ

Гальваническое покрытие в аэрокосмической промышленности также может использоваться для восстановления деталей. Электроосаждение никелевого покрытия или нанесение химического никелевого напыления помогает добиться восстановления размеров внутри или снаружи изношенной детали или компонента.

АНОДИРОВАНИЕ

Анодирование - это процесс, используемый для увеличения толщины оксидного слоя на поверхности металла. Обработанная деталь образует анодный электрод, который используется для замыкания электрической цепи. Общие преимущества анодирования аналогичны многим преимуществам гальванопокрытия и включают:

• Повышенная коррозионная стойкость
• Повышенная износостойкость
• Повышенная твердость поверхности
• Повышенная эстетическая привлекательность
• Увеличенный срок службы детали

Общие области применения анодирования, с точки зрения аэрокосмической промыщленности, включают нанесение защитного покрытия на детали и агрегаты двигателя, шасси, планеры и приводы.

Виды анодирования:

• Хромовое анодирование.
  В этом процессе анодирования используется хромовая кислота для создания тонкой, электропроводящей пленки оксида алюминия. Покрытие этого типа лучше всего подходит для использования с алюминиевыми компонентами, критически важными для полета, такими как шасси, которые обычно подвергаются высоким уровням нагрузки.
• Анодирование алюминия.
  Анодирование алюминия используется для повышения коррозионной стойкости и износостойкости подложки. Серная кислота используется для создания более толстой пленки оксида алюминия, чем при хромовом анодировании. Покрытие может быть прозрачным или иметь такие цвета, как черный, зеленый, красный, золотой и синий.
• Твердое анодирование.
  Это покрытие использует комбинацию относительно низкой температуры гальванической ванны и постоянного тока для получения чрезвычайно твердого оксидного пленочного покрытия. Цвет покрытия может варьироваться от светло-до темно-серого и при желании может быть даже окрашен в черный. Анодирование твердым слоем обеспечивает существенную защиту от коррозии и износостойкость, а также отличную смазывающую способность.

ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ

Как упоминалось ранее, безэлектродное нанесение покрытий - это процесс, при котором в результате химической реакции образуется металлическое покрытие. Это обеспечивает более равномерное нанесение покрытия на труднодоступные участки поверхности подложки. Никель, как правило, является предпочтительным металлом во многих производственных процессах, включая аэрокосмическую промышленность.

Другие важные свойства химического никелирования включают повышение смазывающей способности и химической стойкости опор двигателей и валов, поршней, клапанов, лопаток компрессора и других критически важных для полета деталей и компонентов.
Относительно недавней инновацией в области химического никелирования стала разработка черных безэлектродных никелевых покрытий. С точки зрения аэрокосмической промышленности, черное безэлектродное никелевое покрытие выполняет жизненно важную функцию поглощения света и энергии. До разработки жизнеспособных черных никелевых покрытий без электролиза производителям приходилось прибегать к затемнению детали черной краской или другими материалами. Черный химический никель предлагает более эффективное и долговечное решение, а также имеет преимущество в противостоянии суровым климатическим условиям окружающей среды.
Черный безэлектродный никель иногда используется в эстетических целях, когда требуется привлекательная черная отделка.

ПАССИВАЦИЯ

Пассивирование поверхности - это процесс гальванической обработки металла, при котором железо и железные руды удаляются с поверхности подложек из нержавеющей стали, используемых в аэрокосмическом производстве. Процесс пассивации происходит путем химического растворения, включающего нанесение раствора кислоты для удаления поверхностных загрязнений. Это помогает защитить и сохранить детали и агрегаты самолета, замедляя начало коррозии. Таким образом, пассивацию можно рассматривать как комбинированную процедуру очистки и защиты.

Дополнительная информация

• Применение рутениевых гальванических покрытий
• Гальванопокрытие рутением в аэрокосмической и авиационной промышленности

Компания ДМЦентр выполняет гальваническое покрытие изделий для аэрокосмической отрасли

Мы производим гальваническое покрытие золотом, серебром, оловом и медью, а также химическое никелирование и многое другое.