電鍍耐蝕性鋅-鎳合金工藝的研究

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?、黑色、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-鎳合金鋼板有優良的可焊性,可廣泛用作汽車覆蓋件,經常規磷化、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良,適合應用在發動機上。

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良的耐蝕性是因為合金鍍層的穩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 工藝優點

本工藝與其它電鍍鋅-鎳合金工藝相比具有以下優點:

(1）鍍液穩定,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,鎳共析率穩定,分散能力及深鍍能力優異,對設備腐蝕性小。

(6）鍍層中鎳的質量分數可穩定地控制在10%～15%的范圍內,溶液中的成分便于穩定控制,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·