当今镀硬铬经济的替代工艺

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1、当今镀硬铬经济的替代工艺J.ScottMoore,Ph.D.,总经理，Thintri,Inc.公司    镀硬铬长期以来一直是航空部件制造、维护和修复的关键组成部分。对于像飞机起落架、汽轮机、液压和其它部件，铬可以提供长期的耐磨涂层。遗憾的是发现用于电镀作业的六价铬会对电镀工厂的工人造成严重伤害。    近几年随着对镀铬的健康和环境威胁意识的明显增强，导致逐渐向替代涂层技术转移。过去二十年环境和健康规则越来越严格，严重打击了国内的镀硬铬行业，使约一半的电镀车间搬出公司或撤到乡村以外限制较少的地方。    

2、于此同时，铬镀层的替代品已稳获市场。热喷涂是最为熟知的镀硬铬替代工艺，已在航空业确立市场并向航空业以外的一般工业和重型车辆市场拓展。然而，热喷涂正面临着来自与镀铬竞争的某些相同技术的竞争。    许多镀铬替代品的优点不只是避免与镀铬相关的环境和健康问题，如今在性能和成本上已获得明显进步。一些新的涂层方法已实现或正着手商品化，并且一些新技术甚至在航空航天上获准使用。    然而，作为对先前研究的更新，由Thintri，Inc.（www.thintri.com）公司进行一项关于硬铬替代品的新的市场研究表明，向

3、硬铬替代品的转移已从之前的稳步进展转为更加复杂的情形。主要问题与转移到新方法的成本有关，反映在获得并建立热喷涂间的费用上，以及性能的不稳定性，特别是在目前的经济形势下。具有讽刺意味的是，一些持犹豫态度者认为高估了替代工艺热喷涂的能力。因此，一些行业部门继续从铬向热喷涂转移，而一些人则反对。于此同时，新的能应对镀硬铬和热喷涂缺陷的涂层方法正在出现，为制造、维护和修复提供新的选择。航空业的镀硬铬市场    镀硬铬是航空航天部件制造、维护和修复的重要部分，不仅用于部件的制造，还用于最初非镀铬部件的重建，以恢复尺

4、寸公差。铬应用成本低且简便,加上铬耐磨涂层的质量，导致镀铬在耐磨涂层应用方面的长期统治。    镀硬铬的特性通常较好，但并不优秀。镀铬有限的硬度和抗腐蚀性越来越满足不了当今磨损环境的更高要求。铬镀层在应力下容易产生点蚀、剥落和其它失效现象。铬沉积速率慢且烘干时间长，增加了用户成本和周转时间。涂层的不一致性常需要进行机械加工，以满足尺寸公差。    最重要的是，众所周知镀硬铬过程中的主要部分六价铬危害健康。工人暴露在电镀时产生的喷雾中不仅可能导致癌症，还可能产生一群其它体检问题，包括隔膜刺激、溃疡和穿孔、皮

5、炎、烧伤和其它问题。在今天的污染控制法规下，有毒的电镀槽液的废物处理同样难解决。镀铬替代品    二十世纪九十年代，热喷涂作为最主要的硬铬镀层替代品出现，体现为一系列不同涂层技术。热喷涂不仅占据与铬替代相关的重要市场，还提供替代硬铬的替代品，热喷涂已成为像航空航天等重要市场中必不可少的技术。    热喷涂在一些航空应用中提供优于镀铬的重要优势，包括快速沉积率、可沉积在热敏感表面，使用便携设备以及涂层材料广泛。最重要的是，至少在某些情况，热喷涂在成本上与镀铬相当，甚至更经济。    对于航空应用，最常使用的

6、热喷涂形式是高速氧燃料喷涂或HVOF喷涂。    HVOF适于处理大型部件。而对于大型部件，电镀槽的安装和维护将会非常昂贵，对于大型部件应用HVOF涂层就体积而言无须额外投入，只要部件安装在标准喷涂间内即可。小型部件，像那些可以用铲子铲的，可以在较便宜的镀铬槽中处理。    HVOF或任何热喷涂的另一重要优势是，与电镀相比工艺时间缩短。对于典型的HVOF应用，工艺时间仅为镀硬铬所用时间的1/5。    当然采用热喷涂要权衡利弊。表面的复杂性强调两种方法间某些明显的差异。镀铬很容易达到复杂部件的整个表面，而

7、对于热喷涂情况不总是如此，复杂几何构造的部件表现出明显的挑战性。因而，对于大型且形状相对简单的部件，HVOF相比镀铬最具竞争性。    假定热喷涂是直线视觉应用，非直线视觉（NLOS）几何形状及特别是内径小于6-8英寸（15-20厘米）的部件对于HVOF是个大难题。如今约20%的航空涂层应用是非直线视觉的，无法在这样表面使用将最终限制HVOF在铬替代方面取得80%的航空涂层市场。    HVOF的另一个大问题是需要相当数量的预先投入，包括耗材和设备。然而，考虑到长期的经济效益如周转时间较快、性能更强、耐磨

8、时间更长和危害废物排放减少等，通常热喷涂比镀铬更具竞争性，加上附加在镀铬上的所有规则，热喷涂的优势明显提升。    无论如何HVOF是到目前为止取代镀硬铬的替代选择，给予热喷涂更出众的性能、令人满意的经济性和灵活性。航空工业的大型部件，以及像石油和天然气、重型设备和其它行业部分已开始从硬铬向热喷涂和少数其它替代选择大规模转移。此动作对于镀铬行业的总量影响相当小，但替代品市场的增长大体上较强，虽然存在些矛盾。航空业转向热喷涂