六年来，硬铬电镀一直是航空航天工业制造商的首选解决方案。 然而，这种常用沉积物的健康和环境问题是众所周知的——随着欧洲的立法结束了镀硬铬的统治——工程师和现场管理人员需要考虑替代方案。

我们在 SIFCO ASC 的研发经理 Danijela Milosevic-Popovich 着眼于可能的硬铬电镀替代方案。

对于航空航天业的制造商来说，镀硬铬的好处是显而易见的。 对于军事和航空航天而言，在制造和维护方面都是一项关键工艺，镀硬铬为基本设备（从液压活塞杆和螺旋桨轮毂到起落架、齿轮轴和枪管）提供耐磨和耐腐蚀的表面。

六价铬的危害

然而，尽管有许多优点，但镀硬铬有一个主要缺点：使用六价铬。 臭名昭著的四种 C 之一——连同镉、氰化物和氯化溶剂——六价铬是一种已知的致癌物质，它会对心脏、肺和肾脏等关键器官造成损害。
六价铬的暴露可能发生在电镀过程的任何阶段，并且需要长时间的准备和之后的清理。 这一事实，加上电镀过程中产生的有毒废物，导致人们对其使用进行重大重新考虑。立法正在推动这一议程，特别是在欧盟（欧盟） – 限制有害物质指令和欧盟关于化学品注册、评估、授权和限制的法规禁止在电子设备中使用六价铬。此外，欧洲指令 REACH 已经到位，旨在保护人类健康和环境免受危险化学品的侵害。 尽管仅适用于在欧盟制造或进口的化学品，但该指令具有更广泛的影响。随着航空航天业开始顺应全球趋势，转向更可持续的产品，越来越多的制造商正在研究如何使用镀硬铬的替代品。

挑战镀硬铬的主导地位

在寻找硬铬的替代品时，问题在于硬铬电镀给航空航天领域带来的好处。 它可以在极高的温度下工作，具有出色的耐腐蚀性和耐磨性，以及 700-1,000 HV 的硬度水平，可在各种应用中提供出色的表面光洁度。 凭借所有这些属性，找到涵盖所有基础的替代解决方案具有挑战性。

此外，硬铬电镀的主导地位导致许多人忽略了它的局限性，包括它是一个相对缓慢的过程，而涂层的性质会导致内部和残余应力，可能导致附着力差或形成微裂纹。 然而，镀铬是一种通用的“一站式服务”，已成为航空航天业的默认选择。 但这并不意味着没有其他选项可用。

广泛的新技术

制造商可以从多种技术中进行选择，其中没有一种使用六价铬。 这些包括各种喷涂技术，例如热喷涂、PVD 和 CVD，然而，这些方法需要高温、高真空或高熔点的基材。 还有一种新型的超级钢。 然而，虽然每一种都有优点，但它们也有缺点，包括——在新合金的情况下——它们成本高，而且随着时间的推移仍未得到证实。

因此，决定选择哪一个可能具有挑战性。 除此之外，航空航天业通常持谨慎态度。 任何变化——尤其是这种规模的变化——都被认为涉及高风险。 特别注意为航空航天工业制造的部件，许多部件设计为可以运行数十年而无需维护，因此必须保证其使用寿命。 在国防领域，硬铬镀层被大量用于保护关键任务设备，风险更大。 很简单，这些替代品都不能提供镀硬铬的普遍吸引力。 然而，随着行业转向更环保的未来，另一种解决方案已被证明可以在多种应用中带来许多好处：镍钨，它可以为行业历史上的首选涂层提供可行的替代方案。

镍钨矿床的好处

镍钨具有多种与硬铬相当的特性，包括耐腐蚀性、耐磨性和硬度，即使在高温下也是如此。 它也是无毒的，使其成为真正可行的替代品。 更重要的是，它已经在各种行业标准中指定，例如 AMS2451C、MIL-STD-2197 A (SH) 和 MIL-STD-865D。 正是这些独特的特性使它被用于各种应用，因为制造商开始寻求一种更环保的方法来保护组件免受行业苛刻条件的影响。

选择性电镀中的镍钨

镍钨的应用遵循选择性电镀的原则——一种由 SIFCO ASC 开发的工艺，用于在不使用浸槽的情况下对局部区域进行电镀。 它具有高硬度水平（660-690 HV，镀层）以及出色的耐磨性能（滑动磨损率比硬铬低十倍）。 此外，与硬铬沉积物相比，较低的表面粗糙度意味着需要较少的修补。

由于需要在遵循熟悉的应用流程的情况下实施经过试验和测试的解决方案，因此在许多应用中，可以采用镍钨来实现与硬铬电镀相当——有时甚至更优——的结果。

为特定应用寻找选择性电镀解决方案

镀铬有许多替代品，但没有一个在其应用中如此普遍。 结果，该行业被迫采取不同的思考方式。 与其努力为所有应用程序找到直接和完整的替代品，不如找到为特定应用程序提供结果的解决方案。 例如，零件可能需要镀铬的耐磨性能，但不需要其硬度或耐腐蚀性。 同样，镀硬铬通常具有比镍钨更高的摩擦系数，因此不太适合某些部件。 因此，与其说它是“一个为所有人”，不如考虑“多为特定”。
带铜预板的缺口棒上的 NiW 4

金属基复合材料的发展

最近，金属基复合材料 (MMC) 形式的铬替代品已经开发了工艺并确定了加工因素。 MMC 涂层由具有至少两个组成部分的材料定义。 它们由两相形成：由溶液中溶解的离子沉积而成的延展性金属基质，以及由共沉积颗粒制成的分散相。

碳化铬钴、碳化镍碳化钨和碳化镍铬等 MMC 可为金属电镀溶液提供独特而优越的特性，包括高温下的硬度、耐磨性和抗氧化保护。 When the right combination of materials is chosen, the properties can be tailored beyond the possibilities offered by pure metals and alloys.

然而，需要一种替代镀硬铬的方法，以提供同样广泛的吸引力。 该解决方案在于刷镀镍钨。 提供广泛的镀层特性，能够满足各种应用需求，并具有出色的内聚力和对基材的附着力，在大多数方面与硬铬电镀相当或优于硬铬镀层，并且在许多方面更胜一筹。 然而，也许最大的优势在于它是安全的、可用的并且在航空航天应用中经过试验和测试。