黃皓，朱萬宇

（成都宏明雙新科技股份有限公司，四川 成都 610091）

達因值這一概念最早出現(xiàn)在印刷行業(yè)，用來評價材料好不好印刷。達因(dyn)是力的單位，1 dyn = 10-5N，達因值的實質(zhì)是表面張力系數(shù)，單位為dyn/cm，1 dyn/cm = 1 mN/m[1]。隨著電鍍的發(fā)展，越來越多產(chǎn)品電鍍完后需要粘接膠膜、泡沫棉等，因此電鍍行業(yè)也引進了達因值這一概念，用來評價電鍍層的粘接性能，達因值越高，表示鍍層的粘接性能越好[2]。雖然一些電鍍產(chǎn)品的初始達因值很高，但往往存在達因值衰減問題[3]。本文以冷軋鋼電鍍鎳為例，探究了基材表面粗糙度、鍍液添加劑用量、包裝方式和電暈處理對鎳鍍層達因值及其衰減的影響，以供同仁參考。

1 實驗

1.1 冷軋鋼電鍍鎳工藝流程

待鍍基材為10 mm × 10 mm的冷軋鋼(SPCC)，采用掛鍍方式作業(yè)，工藝流程為：電解除油→水洗→活化→水洗→電鍍鎳→水洗→90 °C熱水洗→120 °C烘干。

(1) 電解除油：Na2CO330 g/L，NaOH 20 g/L，Na3PO430 g/L，溫度65 °C，電流密度4 A/dm2，時間2 min。

(2) 活化：采用10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硫酸，常溫，時間2 min。

(3) 電鍍鎳：氨基磺酸鎳350 g/L，氯化鎳5 g/L，硼酸35 g/L，有機添加劑0 ～ 20 mL/L，溫度55 °C，電流密度1.5 A/dm2，時間10 min。

1.2 性能檢測和表征方法

采用日本三豐SV-3200型表面粗糙度測量儀測量基體和鍍層的表面粗糙度(Ra)。

采用上海Coronash HZ-DYJ型片材電暈處理機對Ni鍍層進行電暈放電處理，功率2 kW，時間10 s。

采用規(guī)格不同的德國Arotest 34/36/38/40/42達因筆檢測Ni鍍層的達因值，先用42達因筆在零件表面 均勻地畫一條直線，靜置2 ～ 3 s后觀察筆跡是否收縮，未收縮(見圖1a)表示Ni鍍層的達因值為42 dyn/cm；筆跡收縮(見圖1b)則更換低一級的40達因筆檢測，如此按從高到低的順序更換達因筆檢測，直至筆跡不收縮，鍍層的達因值即為對應(yīng)達因筆規(guī)格的數(shù)值。

圖1 達因筆檢測樣品達因值時的照片 Figure 1 Photos showing how to test the dyne value of coating by using dyne test pen

2 結(jié)果與討論

2.1 基材粗糙度對達因值的影響

從表1可知，基材表面粗糙度越大，所得Ni鍍層的表面粗糙度和達因值越高。

表1 不同表面粗糙度的基材上所得Ni鍍層的表面粗糙度和初始達因值 Table 1 Surface roughness and initial dyne value of the nickel coatings electroplated on the substrate with different surface roughness

2.2 鍍液中添加劑含量對達因值的影響

使用表面粗糙度為1.0 ～ 1.2 μm的冷軋板為基材，采用添加劑體積分?jǐn)?shù)不同的鍍液電鍍鎳，電鍍之后在空氣中裸露放置。從表2可知，電鍍后樣品的初始達因值均為42 dyn/cm。隨著放置時間的延長，3組樣品的達因值均減小，其中添加劑體積分?jǐn)?shù)為20 mL/L時制備的樣品達因值在第30天時已降至34 dyn/cm以下。

表2 鍍液中添加劑體積分?jǐn)?shù)不同時所得Ni鍍層的達因值衰減情況 Table 2 Dyne value decay of nickel coatings electroplated from baths with different volume fractions of additive

在金屬電沉積過程中，添加劑會微量參與反應(yīng)并夾雜于鍍層中[4]，在后續(xù)存放期間，有機添加劑逐漸析出到鍍層表面，從而影響其表面自由能[5]，導(dǎo)致表面張力減小，達因值隨之降低。沒有加添加劑時所制的樣品同樣出現(xiàn)了達因值衰減現(xiàn)象，初步分析認為是在空氣中鍍層表面被氧化或污染所導(dǎo)致，但有待進一步研究和驗證。

2.3 包裝方式對達因值的影響

從表3可知，采用無添加劑的鍍液對冷軋鋼電鍍鎳后以不同方式包裝并存放?？梢姌悠仿懵斗胖脮r達因值衰減最嚴(yán)重，采用密封袋裝和抽真空均能在一定程度上減緩達因值的衰減，同時采用密封袋裝和抽真空時效果最佳。增加干燥劑對減緩達因值的衰減無明顯作用，說明空氣中的水蒸氣對鍍層達因值的影響不大。

表3 不同包裝方式下Ni鍍層的達因值衰減情況 Table 3 Decrease of dyne value on electroplated nickel coatings packed in different ways

另外，樣品在密封袋+抽真空環(huán)境下存放30 d后的達因值仍會出現(xiàn)小幅衰減，推測可能是因為鍍層中存在孔隙，但有待研究和驗證。

2.4 電暈處理對達因值的影響

電暈處理是指利用高頻率的高電壓產(chǎn)生放電，提高被處理表面達因值的一種方式，主要用于薄膜、膠條、泡棉等塑料材質(zhì)。對2.2節(jié)中添加劑體積分?jǐn)?shù)為20 mL/L的樣品(放置30 d后)進行電暈處理，其達因值從低于34 dyn/cm提高到了40 dyn/cm，但在接下來的20 d里又逐漸衰減到34 dyn/cm以下。

根據(jù)黃亞男的研究[6]，電暈放電可增大材料表面反應(yīng)性氧自由基的濃度，提高材料表面自由能。沈峰等[7]的研究則表明，在電暈過程中高能態(tài)的電子與空氣中的氧分子碰撞，使氧氣發(fā)生氧化而生成臭氧，臭氧的強氧化性使材料表面的有機污染物發(fā)生一系列復(fù)雜反應(yīng)而被去除，從而提高了材料的達因值。值得注意的是，電暈處理同樣具有時效性。

3 結(jié)論

研究了基材表面粗糙度、鍍液添加劑用量、包裝方式和電暈處理對Ni鍍層初始達因值及其衰減的影響。結(jié)果表明，適當(dāng)提高基材表面粗糙度或降低鍍液中添加劑的濃度，采用密封袋和抽真空來保存電鍍樣品，以及對鍍層進行電暈處理，都能夠提高電鍍層的達因值。