鎂合金表面處理組攻關:給嫦娥披上「外套」

2020-12-06 人民網

鎂合金作為輕金屬結構材料，其優異的阻尼減振性、電磁屏蔽性以及機械加工性能，讓其成為未來太空飛行器結構材料的最佳選擇之一。嫦娥三號的電子設備機箱結構就首次使用了鎂合金材料。

嫦娥三號除了對其電子產品結構有整體防腐性能的要求外，還要求「外表面」具備熱控功能，以調節機箱內部溫度；「內表面」具備導電功能，以滿足電子產品等電位的要求。對「活潑」的鎂合金進行防腐處理已經是一道技術難關了，更何況還要求「內外有別」。面對這一技術難題，中國空間技術研究院這支平均年齡只有26歲的攻關團隊感受到了前所未有的壓力。他們通過對鎂合金電子產品機箱技術要求進行拆解，逐漸摸索到了解決問題的途徑：要實現鎂合金機箱「外表面」熱控，「內表面」導電以及整體防腐的功能，必須通過複合膜鍍層製備技術實現。研製方向確立後，團隊成員進行了分工，從防腐、熱控膜層的製備和防腐、導電鍍層的製備兩個方向進行攻關。

團隊成員認真分析了影響膜層外觀及熱控性能的因素，確立了以防腐膜層為基礎，通過膜層元素的改性摻雜以及微觀結構的定向控制，實現微弧氧化膜層的防腐、熱控功能的攻關思路。為了驗證這一方法的可行性，攻關小組每天把自己圈在實驗室反覆試驗，從溶液體系的篩選、化學成分的確立到電參數的精確控制，一點點摸索、一次次嘗試，終於在試驗了上千次後，他們在鎂合金合金表面製備出了外觀均勻、熱控性能穩定的微弧氧化熱控膜層。

在研製初期，小試驗件化學鍍鎳的合格率能夠達到80%，然而將同樣的溶液、同樣的工序用於尺寸與正式產品等大、形狀更加複雜的大試驗件上，化學鍍鎳層經卻常出現起皮起泡問題，合格率不足50%，研製進度受阻。攻關團隊沒有因此氣餒，通過過程排查並結合文獻資料尋求解決方法，有了好想法他們就趕快做試驗進行驗證，由於配一次溶液要花4個小時，往往等試驗做完都已經深夜了。儘管如此，他們還要抓緊時間開一次碰頭會，總結成功的經驗、失敗的收穫。就這樣，他們找到了問題的癥結所在，通過對鎂合金化學鍍鎳前處理技術進行改進以及加強鍍鎳環節過程控制，成功解決了鍍層結合強度差的難題，在鎂合金上製備出了符合設計要求的導電強化鍍鎳層。

經過團隊近1年時間的攻關，529廠最終掌握了微弧氧化和化學鍍鎳在同一鎂合金零件集成的成熟技術，滿足了嫦娥三號任務對產品的技術指標要求。如今，這支團隊在掌握鎂合金微弧氧化、化學鍍鎳技術的基礎上，又攻克了鎂合金的化學氧化、陽極氧化、表面熱控噴塗技術和鍍銀、鍍金技術，而且技術的各項指標均優於設計要求數倍之多，在國內處於領先水平。 （馮立 薛飛 文/何軍 圖）

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