馮 葉，林 平，李 軍，孫 寧，王秋紅

（南車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲412001）

1 前言

某型機車車用受電弓弓角主要材質(zhì)為碳鋼Q235，表面處理為電鍍鋅白鈍化（Ep·Zn15·c1A），在段運行約一定時期后表面出現(xiàn)較嚴重的銹蝕現(xiàn)象（如圖1所示）。

為解決高溫酸雨惡劣環(huán)境下碳鋼工件的耐腐蝕能力，現(xiàn)對電鍍鋅鎳的耐腐蝕能力進行研究。

圖1 在段運行約半年后受電弓弓角

2 電鍍鋅鎳合金

（1）概述：電鍍鋅鎳合金是以電鍍的方式在金屬表面形成一層鋅鎳鍍層，在鍍層中含有13%左右的鎳。

三價鉻彩色鈍化是電鍍鋅鎳合金在鈍化液的作用下，反應(yīng)生成不溶性鋅鉻氧化物，該復(fù)合氧化物在鍍層表面沉積形成鈍化膜，隔離了空氣中的氧氣和水分的滲透，對電鍍層及母材形成保護。

（2）試制情況：將弓角進行電鍍鋅鎳合金三價鉻彩色鈍化處理。弓角電鍍鋅鎳合金彩鈍處理后表面外觀良好呈彩色的金屬光澤，鍍層厚度均為15μm以上，如圖2所示。

圖2 電鍍鋅鎳合金三價鉻彩色鈍化后

（3）鹽霧試驗結(jié)果：按國標GB/T2423.18-2000進行72h鹽霧試驗。經(jīng)過72h的鹽霧試驗，弓角（如圖3所示）和表面沒有明顯變化。

對弓角進行電鍍鋅鎳合金三價鉻彩色鈍化處理時，有一樣片進行了同樣的處理，隨后對樣片進行了快速腐蝕試驗報告，報告顯示其通過快速腐蝕試驗1h測試（相當于中性鹽霧試驗1000h）。

（4）電鍍鋅鎳合金的防腐原理：電鍍鋅鎳合金有比較好的防腐性能，目前在海洋船舶、航空電子等行業(yè)廣泛應(yīng)用。根據(jù)資料顯示，鋅鎳合金鍍層的晶體隨著鍍層中鎳含量的不同,其結(jié)構(gòu)也有所不同。不同鎳含量鋅鎳合金的表面形貌不同，如圖4所示。

圖4 不同鎳含量鋅鎳合金的表面形貌

可以認為表面微觀晶粒細致緊密，則其耐腐蝕性較晶粒粗大的表面要好些，分別對鍍鋅及鋅鈍化、鎘鈍化、鍍鎘鈦、鋅鎳合金及其鈍化的鋅鎳合金鍍層進行了中性鹽霧試驗,其結(jié)果如表1所示。

（5）鈍化膜防腐原理及顏色差異：電鍍鋅鎳合金厚度在15μm以上，經(jīng)鈍化處理后，在鋅鎳合金表面形成了一層厚度約0.5～1μm的鈍化膜，該鈍化膜難溶于水，隔離了空氣中的氧氣和水分滲透，對鋅鎳合金電鍍層和Q235母材形成保護。

表1 不同鍍層的鹽霧試驗對比

三價鉻彩色鈍膜呈紅黃綠相間的彩虹色，目前對其成因沒有特定的解釋。有一學(xué)說是：鈍化膜中三價鉻呈淡綠色或綠色，六價鉻呈黃到紅色，當六價鉻含量高時，膜呈紅黃色，三價鉻含量高時，膜呈綠色。另外一種學(xué)說是：從鈍化膜表面的反射光和金屬基體上的反射光發(fā)生了干涉現(xiàn)象（類似于肥皂泡沫的干涉），當鈍化膜從薄變厚時，干涉光的波長依次增大，使鈍化膜顏色依黃紫藍綠次序變化。由于不同位置鈍化膜厚度會有差異，所以導(dǎo)致鈍化膜彩虹色澤交替出現(xiàn)。

目前行業(yè)應(yīng)用中未對彩鈍顏色有苛刻的要求，現(xiàn)場使用時，表面只要清爽、防腐蝕性能好即可。電鍍廠對電鍍鋅鎳彩色鈍化制定的企業(yè)標準中對表面顏色的要求如表2所示：

表2 電鍍鋅鎳合金要求

可見電鍍鋅鎳合金三價鉻彩色鈍化后出現(xiàn)彩虹色澤屬于彩色鈍化工藝正常現(xiàn)象，是現(xiàn)場生產(chǎn)中所允許的。

3 結(jié)語

經(jīng)過試驗及分析，碳鋼表面電鍍鋅鎳的處理方式防銹能力良好，可大大提高在酸雨高溫的惡劣工況下，碳鋼工件的耐腐蝕能力。此處理方式可解決機車車頂長期存在的碳鋼部件銹蝕問題，提高了機車在線運行的可靠性、安全性。

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[3]沈品華，錢寶梁.三價鉻藍白和彩色鈍化溶液的研制涂料[J].涂裝與電鍍,2006,4(5).