固体氨基磺酸镍 电镀在几何复杂圆盘检测和制造中的重要作用

固体氨基磺酸镍 电镀在几何复杂圆盘检测和制造中的重要作用

电镀在几何形状复杂的盘片的检查和制造中起着重要作用。MTU 等单位拥有 150 个用于电镀和剥离发动机部件的工作槽。

一个巨大的箱状钢结构悬挂在一排装满化学品的巨大塑料罐上方两米处，沿着轨道平稳滑动，只发出轻微的嗡嗡声。

运输机器人轻轻一抖，停在了装有氨基磺酸镍的容器上方。钢箱底部的舱门打开，放置两台发动机托盘的支架开始下降。

整体叶盘是叶片和盘片的组合，是一种高科技部件，其中盘片和叶片由一块材料制成。除了使它们比传统的压缩机转子更轻、更稳定之外，这种整体式生产方法还使它们更符合空气动力学。然而，由于其几何形状复杂，制造起来非常复杂。

薄片一厘米一厘米地被放入镍槽中。一旦支架到达电极棒，它就会卡入到位，电镀过程就可以开始了。

电流开始在电连接的阳极（正极）和阴极（负极）之间流动。这导致带正电的镍离子迁移到阴极，并在那里沉积下来。“正是这种沉积过程使我们能够在刀片尖端的原子上建立稳定的镍涂层，”负责优化电镀工艺的 Blümel 说道。

独特的旋转圆盘电镀生产线

“随着镍原子在刀尖处聚集，集成在框架中的电动机会缓慢旋转圆盘，使它们保持恒定运动。旋转组件可确保高度均匀的镍涂层。它还使我们能够通过添加特定物质来修改涂层的性质，”迈尔说。在电镀过程中，氮化硼颗粒从容器中喷洒到狭窄的刀尖上。这些锋利的颗粒类似于工业钻石，直接进入镍层，镍层将它们部分包裹并锁定在适当位置，形成完美的覆盖涂层。

MTU 电镀部负责人 Ari Simon 表示：“这条电镀生产线是全球唯一一条能够以微米级精度处理复杂盘形几何形状的生产线。覆盖叶片尖端非常重要，因为它可以确保叶片能够嵌入发动机壳体的硬衬里而不会受损。使用这种涂层可以让设计工程师最大限度地减少叶片和壳体之间的间隙，从而显著提高发动机效率。”

几个世纪前的技术

电化学沉积的原理是 18 世纪 Luigi 在青蛙实验中发现的。他发现，当他将两个由不同金属制成的电极连接在一起时，青蛙的腿会抽搐。然而，直到 19 世纪初，电镀才首次用于在金属上镀金和镀银。

如今，电镀被广泛用于赋予特定应用所需的基材精确性能。例如，镀铬可增加表面硬度，镀铂可增加耐腐蚀性，镀镍可增加耐磨性。无论采用哪种电镀工艺，要沉积的金属都连接到阳极（正极），要镀的部件连接到阴极（负极）。电流越大，电镀时间越长，迁移到阴极的离子就越多，涂层越厚。

然而，通过将部件连接到阳极，整个过程就会逆转：部件表面的金属原子溶解，分解成金属离子，并通过溶液迁移，从基材移动到阴极。这种逆向过程也用于电镀车间，例如，用来揭示部件表面的缺陷。

这意味着电镀液不仅可用于涂覆涂层，还可用于剥离涂层。“正是这种惊人的多功能性让电镀如此令人着迷，”西蒙说。

“例如，在发动机结构中，我们可以用它来蚀刻表面以显示其微观结构，它也是应用防腐和减摩涂层以及焊接覆盖层的有用技术。”

电镀品质保证

电化学沉积原理在电晶片的制造中起着重要作用。当坯料通过生产过程的初始步骤后，它们被浸入酸性溶液中以去除一层微米厚的金属。这个过程称为酸洗，可激活金属表面。

然后将组件浸入碱性溶液中。这会导致组件表面形成蓝色氧化层，从而更容易看到金属中的晶粒边界。MTU 专家使用此方法发现表面微观结构中的独特图案，这些图案可以指示金属中的薄弱点。此类材料缺陷非常危险，因为它们可能导致飞行过程中形成裂纹；在最坏的情况下，它们甚至可能导致整个圆盘破碎。这就是为什么在目视检查阶段会去除标尺上任何表明存在缺陷的瑕疵。

只有成功通过质量保证流程各个阶段（主要侧重于裂纹测试和微观结构测试）的叶片才能返回电镀槽，进行叶尖覆层的最后步骤。

为了确保镍金刚石涂层仅沉积在刀片的最外层，必须遮盖住组件的所有其他部分：“处理如此复杂的几何形状时，这不是一项简单的任务，”Meier 说。首先，在刀片上涂上一层保护漆，然后刮掉要镀层的区域。专家们使用手术刀和放大镜露出尖端的表面，这项任务需要稳定的手。最后，将圆盘体封闭在保护罩中，并将两个圆盘装载在每个专门开发的旋转架上。

其余过程完全自动化：运输机器人每次拿起一个支架，沿着轨道移动到第一个电镀槽，然后将负载放入溶液中。酸只需几分钟就能从刀尖上蚀刻出一层微米厚的涂层。

然后将框架浸入另一个酸​​浴中，以激活部件的表面。最后焊接叶片尖端。

整个过程需要几个小时。完成后，运输机器人会拾起支架，将其浸入装有特殊溶剂的容器中，以去除叶片上的油漆。

接下来是最终的目视检查；

然后，准备进行最终的测试和验收。

旧发动机部件的电镀应用

电镀槽不仅用于为新的盘片部件施加最终涂层，还用于修复发动机部件。

随着时间的推移，频繁暴露在空气中的沙尘中会改变部件的形状和技术性能。

但是，只有在旧涂层被剥离后才能将新涂层应用于部件。MTU 有一个特殊的装置，它使用高压水射流系统去除涂层。旋转水射流以高达 3,500 巴的压力对准部件表面。或者，也可以使用化学溶液去除旧部件上的涂层。然后必须彻底清洁、脱脂和活化表面，然后才能重新开始电镀过程。

电镀科学及其应用

MTU 的电镀车间拥有约 150 种不同的电镀溶液，包括酸性、碱性和有机溶液。除了电镀新零件外，电镀槽还用于修复因发动机振动、旋转和磨损而影响几何形状的旧零件。

铬合金

镀铬时，部件浸入装有 4,000 升铬酸的槽中。这是 MTU 最大的镀槽。由于铬能形成非常坚硬的涂层，并且耐高温性极佳，因此它可用于将受到高温和巨大机械应力的发动机部件（例如发动机轴承）恢复到其原始状态。

镀钴

镀钴需要将部件浸入硫酸钴浴中。在镀钴过程中，还可以将粉末状固体撒在部件上。通过将粉末加入涂层中，可以实现每种应用所需的精确滑动和研磨性能。例如，镀钴用于修复燃烧室外壳。

镀镍

镀镍使用氯化镍和氨基磺酸镍浴。这种形式的电镀适用于易磨损的部件，需要沉积几毫米的金属才能恢复其原始尺寸。还可以通过添加金刚石粉末来改变部件的滑动和研磨性能。通过沉积镍金刚石涂层获得的覆盖层使盘尖有最佳机会正确嵌入套筒中。

镀铂金

铂金涂层采用铂溶液。这些涂层沉积在厚度仅为几微米的超薄层中，可提供极其强大的高温氧化保护。例如，在生产新的高压涡轮叶片时，叶片上会涂上铂金。