蔣彤雅, 吳菊珍

(1.四川化工研究設計院,四川成都610041;

2.成都電子機械高等?？茖W校機電工程系,四川成都 610031）

電鍍耐蝕性鋅-鎳合金工藝的研究

蔣彤雅1, 吳菊珍2

(1.四川化工研究設計院,四川成都610041;

2.成都電子機械高等?？茖W校機電工程系,四川成都 610031）

介紹了一種新的電沉積鋅-鎳合金工藝和鍍液配方,采用了新的鈍化液配方及相應的工藝對鋅-鎳合金進行鈍化處理。介紹了鋅-鎳合金鍍液的維護方法,并對該鍍層進行了性能測試。該配方具備工藝簡單、操作方便、鍍層易鈍化等優(yōu)點。

電鍍鋅-鎳合金;測定;鍍層性能;鈍化

0 前言

鎳的質量分數為10%～15%的鋅-鎳合金的耐蝕性和耐磨性約為鋅的3～5倍,中性鹽霧實驗表明:鍍層出現白銹、紅銹的時間均大大高于常用的純鋅鍍層。鍍層在較高溫度下(200℃左右）的耐蝕性更優(yōu)于純鋅鍍層,耐熱高達200～250℃,可焊性和延展性與鋅的相當,對油漆的結合力良好,氫脆性接近于零。適合于電鍍彈簧、緊固件及汽車零件[1]或在較高溫度下使用,因而受到人們的歡迎。已在汽車[1]、機械、鋼鐵、電子等行業(yè)得到了廣泛應用。

1 鍍液配方及其配制方法

1.1 鋅-鎳合金鍍液配方[2]

1.2 鋅-鎳合金鍍液配制方法

將計量的氫氧化鈉倒入一耐熱容器中,加水調成糊狀,再加入所需的氧化鋅,加入時劇烈攪拌,待氧化鋅和氫氧化鈉充分配位后,再加1/2體積的水使其溶解,然后靜置冷卻。在另一容器內加入所需檸檬酸和酒石酸鉀鈉,加少量水使其溶解,在攪拌的情況下加入硫酸鎳。待全部溶解后,將二種溶液混合,并加入電鍍槽中,加水至規(guī)定體積,充分攪拌均勻。最后加入三乙醇胺,SL-A,SL-B,SL-C,即可試鍍。

若所用藥品純度不高,可采用添加CK-778堿性鍍鋅凈化劑,小電流密度電解等方法處理。

1.3 鍍液外觀

此配方配制的鍍液呈深綠色,略顯膠著。

1.4 鈍化液配方[3]

2 工藝流程[4]

3 槽液的維護

3.1 鋅、鎳的補充

為了有效地控制鍍液中的鋅、鎳的質量濃度,最好采用鎳板為陽極[5],然后根椐分析結果補充鋅、鎳以及其它組分。

3.2 添加劑的補充

添加劑SL-A是走位劑,有細化結晶、提高均鍍能力的作用,消耗量約為350 mL/kA·h。

添加劑 SL-B是主光亮劑,消耗量約為 100 mL/kA ·h。

添加劑SL-C為次光亮劑,有提高低區(qū)光亮度及分散能力的作用,消耗量約為180 mL/kA·h。

3.3 過濾和攪拌

鍍液需定期過濾,使用時需攪拌。

4 鍍層性能

4.1 外觀

鍍層結晶細致、均勻?？梢圆噬⒑谏?、藍白色等鈍化,鈍化后的鍍件外觀可與純鋅鍍層媲美。

4.2 氫脆性

超高強度鋼具有氫脆敏感性,而鍍鋅和鍍鎘層除氫困難,通常受鍍前要去應力,鍍后需除氫24 h,如此尚難保證除氫徹底。而鋅-鎳合金鍍層有適度的孔隙,易于除氫,鍍層本身氫脆性也較小,因而在航空、航天工業(yè)領域有更廣泛的應用空間。

4.3 韌性和結合強度

鋅-鎳合金鍍層韌性好,裝配時可經受擠壓變形而不脆裂,具有鎘鍍層的優(yōu)點。普通鍍鋅鋼板點焊困難,不能用于汽車覆蓋件;而鋅-鎳合金鋼板有優(yōu)良的可焊性,可廣泛用作汽車覆蓋件,經常規(guī)磷化、涂裝后,其耐蝕性大大提高。

4.4 硬度

堿性鍍鋅層硬度為900～1 200 MPa,而鋅-鎳合金鍍層硬度可達2 200～2 700 MPa,因此,更耐劃傷。白鈍后似仿銀,光亮鍍層可以拋光仿鉻,也可以直接套鉻。鋅-鎳合金的熔點較高 (750～800℃）,耐熱性好,經除氫熱處理后耐蝕性優(yōu)良,適合應用在發(fā)動機上。

4.5 耐蝕性[6]

鋅-鎳合金鍍層中性鹽霧實驗結果,如表1所示。

表1 中性鹽霧實驗結果

由表1可知:經鈍化后,鍍層耐蝕能力明顯提高。

鍍鋅層與鋅-鎳合金鍍層中性鹽霧實驗對比,如表2所示。

表2 鍍鋅層與鋅-鎳合金鍍層中性鹽霧實驗對比

由表2可知:經彩色鈍化后,鎳的質量分數為10%～15%的鋅-鎳合金鍍層的耐蝕性大大高于鍍鋅層的。鋅-鎳合金鍍層之所以有優(yōu)良的耐蝕性是因為合金鍍層的穩(wěn)定電位介于鋅和基體(鋼鐵）之間,較小的電位差導致鍍層腐蝕較慢。鋅-鎳合金的腐蝕產物主要是ZnCl2·4Zn(OH）2。該腐蝕產物均勻、致密地覆蓋在鍍層表面,不易導電,有很好的保護作用;而鋅鍍層的腐蝕產物主要是ZnO,結構疏松,起不到保護作用。此外,鎳的質量分數為13%的鋅-鎳合金屬于γ相(金屬間化合物）,具有最高的熱力學穩(wěn)定性,因而耐蝕性較好;而鋅鍍層是η相結構(緊密六方晶系）,熱力學穩(wěn)定性較差。

將純鋅鍍層浸泡在質量分數為5%的NaCl溶液中,鍍層15天后有紅銹生成;相同條件下,鋅-鎳合金鍍層25天后才有紅銹生成,耐蝕能力大幅提高。

5 工藝優(yōu)點

本工藝與其它電鍍鋅-鎳合金工藝相比具有以下優(yōu)點:

(1）鍍液穩(wěn)定,可保持長期使用,大大提高了電鍍原材料的利用率。

(2）鍍層沉積速率快,最高可達60μm/h。

(3）鍍液的均鍍能力高達50%。

(4）電流效率高達90%。

(5）鍍液電流密度范圍寬,鎳共析率穩(wěn)定,分散能力及深鍍能力優(yōu)異,對設備腐蝕性小。

(6）鍍層中鎳的質量分數可穩(wěn)定地控制在10%～15%的范圍內,溶液中的成分便于穩(wěn)定控制,鈍化膜不易變色,且廢水處理簡單。

(7）低電流密度光亮區(qū)范圍寬,可用于形狀較復雜零件的掛鍍,也可用于滾鍍。

6 結語

本工藝所得鍍件鍍層結晶細致、均勻,耐蝕能力明顯提高,因此,具有很好的應用前景。

[1] 杜楠,吳浩杰,趙晴,等.汽車零件鋅鎳合金電鍍工藝實踐[J].表面技術,2008,37(3）:77-79.

[2] 周曉榮,李華鋒,柳立名,等.堿性體系中電鍍黑色光亮鋅鎳合金的研究[J].材料保護,1999,32(5）:1-3.

[3] 吳化,賈慧慶.連續(xù)電鍍鋅鎳合金的研究[J].電鍍與涂飾,2002,21(1）:5-8.

[4] 張光前,曾鑫.無氰堿性電鍍鋅-鎳合金工藝[J].電鍍與精飾,2008,30(12）:9-12.

[5] 郭領軍,李賀軍,李克智,等.電鍍用鋅鎳合金陽極的研制及應用[J].鑄造,2002,51(9）:554-556.

[6] 劉立湖,蔣同軒,王洪濤.鋅鎳合金鍍層耐蝕性的研究[J].材料保護,2002,35(12）:26-27.

[7] 梁振東,徐卻.電鍍鋅鎳合金彩色鈍化工藝[J].煤炭技術,1999,18(3）:31-33.

[8] 王濤,安茂忠,張樑.堿性鋅鎳合金電鍍白鈍化工藝的研究[J].電鍍與涂飾,2002,21(4）:14-19.

A Study of Corrosion Resisting Zinc-Nickel Electroplating Process

JIANG Tong-ya1, WU Ju-zhen2
(1.Sichuan Academy of Chemical Engineering Research and Design,Chengdu 610041,China;2.Electromechanical Engineering Department,Chengdu Electromechanical College,Chengdu 610031,China）

A new zinc-nickel electroplating process and its plating bath formula are introduced.A new formula of passivating solution and the corresponding process are used in passivation of zinc-nickel alloy.The bath maintenance is described and the performance of the coating is also tested.This formula is simple in process,easy to operate,easy for coating passivation,etc.

zinc-nickel electroplating;determination;coating performance;passivation

TQ 153

A

1000-4742(2010）02-0016-03

2008-08-31

·設 備·