蔣彤雅, 吳菊珍
(1.四川化工研究設(shè)計(jì)院,四川成都610041;
2.成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)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(shè)計(jì)院,四川成都610041;
2.成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)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(yīng)的工藝對(duì)鋅-鎳合金進(jìn)行鈍化處理。介紹了鋅-鎳合金鍍液的維護(hù)方法,并對(duì)該鍍層進(jìn)行了性能測(cè)試。該配方具備工藝簡(jiǎn)單、操作方便、鍍層易鈍化等優(yōu)點(diǎn)。
電鍍鋅-鎳合金;測(cè)定;鍍層性能;鈍化
鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)驗(yàn)表明:鍍層出現(xiàn)白銹、紅銹的時(shí)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(dá)200~250℃,可焊性和延展性與鋅的相當(dāng),對(duì)油漆的結(jié)合力良好,氫脆性接近于零。適合于電鍍彈簧、緊固件及汽車(chē)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(chē)[1]、機(jī)械、鋼鐵、電子等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
將計(jì)量的氫氧化鈉倒入一耐熱容器中,加水調(diào)成糊狀,再加入所需的氧化鋅,加入時(shí)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(nèi)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?jǐn)嚢杈鶆颉W詈蠹尤肴掖及?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。
此配方配制的鍍液呈深綠色,略顯膠著。
為了有效地控制鍍液中的鋅、鎳的質(zhì)量濃度,最好采用鎳板為陽(yáng)極[5],然后根椐分析結(jié)果補(bǔ)充鋅、鎳以及其它組分。
添加劑SL-A是走位劑,有細(xì)化結(jié)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。
鍍液需定期過(guò)濾,使用時(shí)需攪拌。
鍍層結(jié)晶細(xì)致、均勻。可以彩色、黑色、藍(lán)白色等鈍化,鈍化后的鍍件外觀可與純鋅鍍層媲美。
超高強(qiáng)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(yīng)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(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用空間。
鋅-鎳合金鍍層韌性好,裝配時(shí)可經(jīng)受擠壓變形而不脆裂,具有鎘鍍層的優(yōu)點(diǎn)。普通鍍鋅鋼板點(diǎn)焊困難,不能用于汽車(chē)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(chē)覆蓋件,經(jīng)常規(guī)磷化、涂裝后,其耐蝕性大大提高。
堿性鍍鋅層硬度為900~1 200 MPa,而鋅-鎳合金鍍層硬度可達(dá)2 200~2 700 MPa,因此,更耐劃傷。白鈍后似仿銀,光亮鍍層可以?huà)伖夥裸t,也可以直接套鉻。鋅-鎳合金的熔點(diǎn)較高 (750~800℃),耐熱性好,經(jīng)除氫熱處理后耐蝕性?xún)?yōu)良,適合應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上。
鋅-鎳合金鍍層中性鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如表1所示。
表1 中性鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由表1可知:經(jīng)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(shí)驗(yàn)對(duì)比,如表2所示。
表2 鍍鋅層與鋅-鎳合金鍍層中性鹽霧實(shí)驗(yàn)對(duì)比
由表2可知:經(jīng)彩色鈍化后,鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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?yàn)楹辖疱儗拥姆€(wěn)定電位介于鋅和基體(鋼鐵)之間,較小的電位差導(dǎo)致鍍層腐蝕較慢。鋅-鎳合金的腐蝕產(chǎn)物主要是ZnCl2·4Zn(OH)2。該腐蝕產(chǎn)物均勻、致密地覆蓋在鍍層表面,不易導(dǎo)電,有很好的保護(hù)作用;而鋅鍍層的腐蝕產(chǎn)物主要是ZnO,結(jié)構(gòu)疏松,起不到保護(hù)作用。此外,鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(xué)穩(wěn)定性,因而耐蝕性較好;而鋅鍍層是η相結(jié)構(gòu)(緊密六方晶系),熱力學(xué)穩(wěn)定性較差。
將純鋅鍍層浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)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。
本工藝與其它電鍍鋅-鎳合金工藝相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)鍍液穩(wěn)定,可保持長(zhǎng)期使用,大大提高了電鍍?cè)牧系睦寐省?/p>
(2)鍍層沉積速率快,最高可達(dá)60μm/h。
(3)鍍液的均鍍能力高達(dá)50%。
(4)電流效率高達(dá)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(duì)設(shè)備腐蝕性小。
(6)鍍層中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可穩(wěn)定地控制在10%~15%的范圍內(nèi),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(jiǎn)單。
(7)低電流密度光亮區(qū)范圍寬,可用于形狀較復(fù)雜零件的掛鍍,也可用于滾鍍。
本工藝所得鍍件鍍層結(jié)晶細(xì)致、均勻,耐蝕能力明顯提高,因此,具有很好的應(yīng)用前景。
[1] 杜楠,吳浩杰,趙晴,等.汽車(chē)零件鋅鎳合金電鍍工藝實(shí)踐[J].表面技術(shù),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(hù),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(wú)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(lǐng)軍,李賀軍,李克智,等.電鍍用鋅鎳合金陽(yáng)極的研制及應(yīng)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(hù),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(shù),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(shè) 備·