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含鎳量為12% ~ 15%的堿性鋅鎳合金電鍍工藝

發(fā)布時(shí)間:2012.09.17 新聞來源:江蘇夢得新材料科技有限公司 瀏覽次數(shù):

湯新生[1],杭冬良,周佩佩

(江蘇夢得電鍍化學(xué)品有限公司,江蘇 丹陽 212341

 

摘要:本文采用新的添加劑和絡(luò)合劑實(shí)現(xiàn)了含鎳量12%~15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的堿性鋅鎳合金電鍍,并通過重點(diǎn)研究鍍液各成分對(duì)鍍層性能的影響規(guī)律,優(yōu)選出了新的堿性鋅鎳合金電鍍工藝和鍍液配方。采用不同的鈍化液配方及相應(yīng)的工藝對(duì)鍍層進(jìn)行鈍化處理。通過中性鹽霧試驗(yàn)對(duì)鈍化層的耐腐蝕性檢測,篩選出合適的鈍化工藝進(jìn)一步提高了鍍層的耐腐蝕性。

關(guān)鍵詞:堿性鋅鎳合金,添加劑,鈍化,耐蝕性

Process for electroplating Zinc-Nickel Alloy with 12%-15% nickel from an alkaline bath

Tang xin sheng1, Hang dong liang , Zhou pei pei

(Jiangsu Mengde Electroplate Chemical Products CO.,Ltd. danyang212341,Jiangsu,China)

 

Abstract In this paper, electroplating Zinc-Nickel alloys which the content of nickel was in 12% ~15%(by weight) had realized by selecting new additive and complexant , and the rule of electroplating solution effecting the performance of coating had been put on the emphasis. The new process condition and solutions of electroplating Zinc-Nickel alloys had been obtained and researched from all aspects. The passivation of Zinc-Nickel alloys corrosion resistance had been researched by the neutral salt spray test, obtained the proper passivation technology and further improved the corrosion resistance of coating.

Key words:  Alkaline Zn-Ni Alloy, Additive, Passivation, Corrosion resistance

1.             前言

隨著現(xiàn)代工藝和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,人們對(duì)防護(hù)性鍍層的質(zhì)量要求也越來越高,電鍍隨之迅猛發(fā)展。鋅鎳合金因其突出的性能,在日本、美國、歐洲已得到了廣泛應(yīng)用。可以肯定,鋅鎳合金電鍍具有廣闊的發(fā)展前景。

鋅鎳合金鍍液主要分酸性體系和堿性體系。由于堿性鍍液的分散能力好,鍍層厚度均勻,對(duì)設(shè)備和工件腐蝕性較小,工藝操作容易,成本較低等優(yōu)點(diǎn),近年來已引起國內(nèi)外研究者的重視。為了進(jìn)一步提高堿性鋅鎳合金鍍層的耐蝕性和裝飾性,一般都需要鈍化處理。經(jīng)過鈍化處理的鍍層耐蝕性能提高多倍,作為防護(hù)性鍍層是非常必要的。

鋅鎳合金鍍層具有比鋅鍍層高得多的抗腐蝕性,其優(yōu)異的耐蝕性能倍受廣大研究者的關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)對(duì)純鋅鍍層和不同鎳含量的鋅鎳合金鍍層進(jìn)行了中性鹽霧實(shí)驗(yàn)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)鎳含量7%~9%的鋅鎳合金耐蝕性是鋅鍍層的3倍以上;含鎳量13%左右的鋅鎳合金鍍層是鋅鍍層的5倍以上,其具有較好的耐蝕性能。鋅鎳合金的耐蝕性與含鎳量的關(guān)系見圖1-1所示。

1-1鍍層中鎳含量與耐蝕性的關(guān)系(未鈍化)

本文介紹新近研制的MNX-2011添加劑和MNX-2011絡(luò)合劑在堿性鋅鎳合金電鍍工藝中的應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上對(duì)鍍層進(jìn)行鈍化處理。實(shí)踐證明該工藝穩(wěn)定,溶液維護(hù)簡單,便于工業(yè)化生產(chǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1基材與設(shè)備

    基材采用冷軋銅試片(65×100×0.1mm³)或鋼鐵緊固件;陽極由鋅板和不銹鋼板(面積比為1:4)組成。

    主要設(shè)備有:DDZ-10A型調(diào)壓變壓整流器(浙江省紹興市合力整流器廠),YWX/F-150型鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱(江蘇安特穩(wěn)科技有限公司),BS-1500L型電子天平(上海友聲衡器有限公司),霍爾槽,恒溫水浴裝置等。

2.2電鍍工藝過程

2.2.1堿性電鍍鋅鎳合金鍍液組成及工藝條件

氧化鋅/(g/L)                                               7-10

六水合硫酸鎳/(g/L)                                    5-10

氫氧化鈉/(g/L)                                           120-140

MNX-2011絡(luò)合劑/(ml/L)                            100

MNX-2011主光劑/(ml/L)                                  2-4

MNX-2011柔軟劑/(ml/L)                                  4-6

MNX-2011輔助劑/(ml/L)                                  10-20

溫度/                                                      15-30

陰極電流密度/A/dm2                                  0.5-4

陽極                                                          鋅板與不銹鋼板并用(面積比為1:4

攪拌                                                          陰極移動(dòng)

過濾                                                          連續(xù),每小時(shí)2-3次循環(huán)

2.2.2工藝流程

化學(xué)除油—流水清洗—酸洗—流水清洗—弱腐蝕活化—流水清洗—電鍍。

2.2.3電鍍實(shí)驗(yàn)

    以電鍍小槽試驗(yàn)考察主鹽,添加劑,絡(luò)合劑等成分在一個(gè)比較寬的電流密度范圍內(nèi),對(duì)鍍層外觀的影響狀況。本試驗(yàn)采用2L的電鍍小槽,工作電流為0.5~2A,時(shí)間為5~20min,溫度控制在15-25℃。

2.3鍍液的性能測試

2.3.1鍍液穩(wěn)定性測試

     在實(shí)際生產(chǎn)中,鍍液是否能夠長期穩(wěn)定(要求不出現(xiàn)沉淀)關(guān)系著生產(chǎn)能否連續(xù)進(jìn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量能否一致合格。因此,需要對(duì)鍍液的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定 [1]。

試驗(yàn)一:將鍍液加熱到6070,絡(luò)合劑沒有出現(xiàn)分解現(xiàn)象,冷卻后,補(bǔ)充水分后,電鍍?nèi)阅苷_M(jìn)行。

試驗(yàn)二:將鍍液靜置一個(gè)星期左右,鍍液有沒有出現(xiàn)渾濁,補(bǔ)充水分后,電鍍也能正常進(jìn)行。

2.3.2鍍液成分分析

鍍液中鎳離子含量的分析采用丁二酮肟法[2];分光光度值在525nm[3]下測分光度,再計(jì)算分光值與鍍液中鎳含量的關(guān)系。鋅離子和鎳離子總量的分析以紫脲酸銨為指示劑,用EDTA 滴定法,鋅離子的含量就是總量減去鎳離子含量即得。

2.4鍍層性能測試

2.4.1鍍層鎳含量的分析

1、分光光度計(jì)法

鍍層中鎳含量的分析方法與鍍液的分析方法類似。鍍層先沉積在銅片上再用20%(體積分?jǐn)?shù))的硫酸褪鍍,分析褪鍍液中金屬離子含量。相關(guān)試劑的配制參考文獻(xiàn)[4]。

2、能譜儀分析

采用美國FEI 公司生產(chǎn)的QUANTA200 型掃描電子顯微鏡能譜分析儀,分析驗(yàn)證合金鍍層的鎳含量。

3、x 射線熒光分析

采用英國牛津公司生產(chǎn)的MDX1000 X 射線熒光光譜儀,分析驗(yàn)證鍍層中的各種金屬含量。

2.4.2鍍層厚度測試

1、稱重法

本試驗(yàn)中采用溶解稱重法[5]對(duì)鋅-鎳合金鍍層測試厚度,具體操作如下:

(1) 以銅片為陰極,電鍍鋅-鎳合金10 分鐘,并測量試片的鍍層面積S

(2) 稱量試片(帶有鍍層)重量W1;

(3) 1:5 的硫酸將試片的鍍層充分溶解掉,再次稱量銅片(無鍍層)重量W2,然后使用721-B 型分光光度計(jì)測出吸光度,并計(jì)算鍍層的鎳含量Ni%;

(4) 以公式ρZn-NiNi×Ni%+ρZn×Zn%計(jì)算鋅-鎳合金鍍層的密度ρZn-Ni;

(5) 按公式h=W1-W2·S/ρZn-Ni 計(jì)算試片鍍層的厚度。

2x 射線熒光分析

采用英國牛津公司生產(chǎn)的MDX1000 X 射線熒光光譜儀,測鍍層的厚度。

2.4.3鍍層鹽霧實(shí)驗(yàn)測試

試驗(yàn)采用江蘇安特穩(wěn)科技有限公司的YWX/F-150型鹽霧試驗(yàn)箱,按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)。

NaCl溶于電導(dǎo)率不超過2µs/cm的蒸餾水或去離子水中,其濃度為50g/L±5g/L。在25℃時(shí),配制的溶液密度在1.0255-1.0400范圍內(nèi),調(diào)整pH6.5-7.2之間,試驗(yàn)箱的溫度為35℃;經(jīng)24h噴霧后,鹽霧的沉降速度為每80cm2面積上為1~2ml/h;連續(xù)噴霧。

3.各成分的作用及其對(duì)鍍層性能的影響

3.1主鹽的作用及其影響

氧化鋅是鍍液中金屬鋅離子的來源,鋅離子濃度的多少直接影響鍍層中鎳含量。鍍液中Zn2+、Ni2+質(zhì)量比以1~3.5為佳,使鍍層中含鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在14%~11%之間。鍍液中鋅離子濃度高,鍍層顯白色,低電流區(qū)鍍層顯灰白色,鍍層中鎳含量降低,耐腐蝕性差。

硫酸鎳是鍍液中鎳離子的來源,與鋅離子共同沉積,形成一定鎳含量的耐腐蝕鋅鎳合金鍍層。適當(dāng)提高鎳離子濃度有利于提高鍍層中鎳含量,但鍍液中鎳離子濃度過高,同時(shí)絡(luò)合劑配比過少,則會(huì)使鍍層低電流密度區(qū)發(fā)黑。因此在電鍍過程中,如鍍層低區(qū)發(fā)黑,應(yīng)考慮鍍液中是否鎳離子濃度過高,需補(bǔ)加適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑來調(diào)整。

圖3-1鍍液中Zn2+/Ni2+質(zhì)量比對(duì)鍍層中含鎳量的影響

鍍液中Zn2+/ Ni2+質(zhì)量比鍍層外觀影響不大,但對(duì)鍍層中含鎳量影響較大,參看圖3-1。針對(duì)鍍層中鎳含量控制13%左右,應(yīng)控制Ni2+/ Ni2++Zn2+0.16~0.32為優(yōu)。

3.2絡(luò)合劑的作用及其影響

常用的絡(luò)合劑有檸檬酸鹽,酒石酸鹽,葡萄糖酸鹽和多元醇以及有機(jī)胺等。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),MNX-2011絡(luò)合劑(由有機(jī)胺類和羧酸鹽類物質(zhì)組成)對(duì)鍍液的穩(wěn)定性和鍍層的性能都有較好效果。在電鍍過程中,絡(luò)合劑過少則鎳離子過多,會(huì)使鍍層發(fā)黑,特別是使低電流密度區(qū)發(fā)黑,此時(shí)應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加絡(luò)合劑來改善。

表3-1各種絡(luò)合劑鍍液的穩(wěn)定性與鍍層的含鎳量

配方

ρ(NiSO4·6H2O)/

(g/L)

配位劑

鍍液穩(wěn)定性

鍍層含鎳量/%

1

28

MNX-2011 100 mL/L

穩(wěn)定

24

2

5

乙二胺30 g/L + 三乙醇胺40 mL/L

不穩(wěn)定

12.5

3

3

二乙烯三胺12 g/L + 三乙醇胺3.5 mL/L

不穩(wěn)定

7.5

4

5

MNX-2011 100 mL/L

穩(wěn)定

13.4

注:鍍液中ZnO 10 g/L,NaOH 135 g/L。

由表3-1可知,鍍液中NiSO4.6H2O濃度跟鍍層含鎳量正相關(guān),鍍液中NiSO4.6H2O濃度較高時(shí)(配方1NiSO4.6H2O28g/L)鍍層的鎳含量為24%;當(dāng)溶液中NiSO4.6H2O濃度較低時(shí)(配方3NiSO4.6H2O3.5g/L)得到鍍層鎳含量為7.5%。易揮發(fā)的有機(jī)物作為鎳的絡(luò)合劑,會(huì)使鍍液不穩(wěn)定,配方2中的乙二胺具有揮發(fā)性,以其為絡(luò)合劑的鍍液受熱后變色嚴(yán)重,出現(xiàn)絮狀懸浮物,而且獲得的鍍層外觀發(fā)黑。絡(luò)合劑的絡(luò)合能力對(duì)鍍層含鎳量有影響。一般而言,與鎳離子形成不穩(wěn)定系數(shù)小的物質(zhì),其絡(luò)合能力較好。配方1的鍍液穩(wěn)定性較好,且鍍層光亮,對(duì)應(yīng)的鍍層含鎳量可通過鍍液中的鋅、鎳離子比調(diào)整。故確定絡(luò)合劑MNX-2011作為進(jìn)一步研究的鍍液絡(luò)合劑體系。配方4的鍍液穩(wěn)定性較好,鍍層含鎳量通過檢測達(dá)到13.4%,此工藝基本合乎要求。

絡(luò)合劑對(duì)合金成分的影響見圖3-2絡(luò)合劑的主要作用是防止金屬鹽水解和穩(wěn)定鍍液;促進(jìn)陽極正常溶解;增加陰極極化和改善鍍層結(jié)晶。

圖3-2合劑對(duì)合金成分的影響             

3.3添加劑的作用及其影響

對(duì)鍍層具有細(xì)化結(jié)晶,整平和光亮作用。通常使用的有芳香醛,有機(jī)胺以及環(huán)氧氯丙烷和有機(jī)胺的合成物等。本試驗(yàn)采用雜環(huán)類有機(jī)物和有機(jī)胺類合成物作為添加劑。MNX-2011添加劑的影響見圖3-3,對(duì)鍍層中含鎳量也有一定影響。

MNX-2011添加劑由主光劑,柔軟劑,輔助劑組成。主光劑起整平光亮作用,過多使鍍層烏黑,但有脆性,過少則整平亮度下降。柔軟劑主要使鍍層柔軟,消除脆性,同時(shí)具有陰極極化作用,增強(qiáng)走位作用,使鍍層均勻分散。過多易產(chǎn)生光亮條紋,過少陰極極化不強(qiáng),走位不行,且消除鍍層脆性的能力下降。輔助劑主要起增亮作用及陰極極化作用,增強(qiáng)走位能力,增加輔助劑的用量可使鍍層發(fā)白。

     圖3-3液中添加劑對(duì)鍍層中含鎳量的影響

4.鋅鎳合金鍍層的耐蝕性

4.1中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

鍍層含鎳量對(duì)未鈍化Zn-Ni合金鍍層耐蝕性能的影響如表4-1。

表4-1不同含鎳量的鍍層中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

鍍層含鎳量/(%)

試驗(yàn)結(jié)果

0

試驗(yàn)3h試件表面出現(xiàn)了黑色腐蝕點(diǎn);試驗(yàn)6h后試件大面積出現(xiàn)黑色腐蝕點(diǎn);10h后試件被白色腐蝕產(chǎn)物覆蓋。

7.5

試驗(yàn)6h后試件已發(fā)生腐蝕,白色腐蝕點(diǎn)很多;試驗(yàn)24h后,試件表面全部被白色腐蝕產(chǎn)物覆蓋。

24

試驗(yàn)16h后試件白色腐蝕點(diǎn)增多;試驗(yàn)48h后,試件表面布滿白色腐蝕點(diǎn)。

13.4

試驗(yàn)24h后試件已發(fā)生腐蝕,出現(xiàn)極少量的白色腐蝕點(diǎn);96h后,試件表面有較少白色腐蝕點(diǎn)。

鋅鎳合金鍍層的腐蝕產(chǎn)物主要是ZnCl24Zn(OH)2,該產(chǎn)物均勻致密地覆蓋在表面上,且不容易導(dǎo)電,對(duì)鍍層起保護(hù)作用;而鋅鍍層的腐蝕產(chǎn)物主要是ZnO,其結(jié)構(gòu)疏松,起不到保護(hù)作用。同時(shí),由于Zn-Ni合金中有鎳的存在,對(duì)腐蝕反應(yīng)過程和腐蝕產(chǎn)物中產(chǎn)生了有利的影響,使腐蝕反應(yīng)有利于形成Zn(OH)2保護(hù)層。

由表4-1可見,含鎳量為13.4%Zn-Ni合金鍍層耐蝕性能優(yōu)于其它含鎳量的Zn-Ni合金鍍層;含鎳量24%Zn-Ni合金鍍層耐蝕性稍優(yōu)于含鎳量7.5%Zn-Ni合金鍍層;而堿性純鋅鍍層(含鎳量為0)的耐蝕性較差。

下圖4-1不同含鎳量鍍層經(jīng)中性鹽霧腐蝕后鍍層表面的腐蝕情況。

圖4-1不同鎳含量鍍層的腐蝕情況

4.2腐蝕后鍍層的微觀形貌

4-2鹽霧腐蝕后鍍層的微觀形貌[6]。由圖4-2可看出,純鋅鍍層腐蝕表面疏松(見圖4-2a),用1%醋酸水溶液清洗鍍層表面腐蝕產(chǎn)物。發(fā)現(xiàn)鋅鎳鍍層表面產(chǎn)生了大量微裂紋(見圖4-2b)作剖面金相觀察。裂紋是貫穿鍍層的,而鋅鍍層則未發(fā)現(xiàn)。

    

(a)                               (b)

圖4-2鹽霧腐蝕試驗(yàn)后鍍層微觀形貌

5.鋅鎳合金鍍層的鈍化工藝

5.1鍍層鈍化工藝

鋅鎳合金上形成彩色鈍化膜比鋅鍍層上要困難的多,且隨合金鍍層中含鎳量增加,則越加困難,一般合金中含鎳量在10%以內(nèi),鈍化還比較容易,含鎳量在13%左右時(shí),鈍化則比較困難,當(dāng)含鎳量超過16%,則很難鈍化。針對(duì)MNX-2011工藝鋅鎳合金鍍層含鎳量13%左右,通過鈍化層外觀顏色比較和中型鹽霧試驗(yàn)?zāi)透g對(duì)比。篩選出以下三種鈍化工藝,見表5-1幾種鈍化工藝的成分及工藝條件。

 

表5-1幾種鈍化工藝的成分及工藝條件

成分及工藝條件

彩虹色鈍化

白色(本色)鈍化

鉻酐/(g/L)

5-10

15

5

促進(jìn)劑A/(g/L)

 

 

2

硫酸/(ml/L)

10

 

 

增白劑/(g/L)

 

0.5

 

促進(jìn)劑B/(g/L)

2

 

 

pH

1.4

1.0

1.5

工作溫度

30

20-30

20-30

鈍化時(shí)間/s

10

15-35

15-35

5.2鍍層鈍化膜的耐蝕性

   含鎳量為13.4%鍍層經(jīng)鈍化處理后的中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果如下表5-2所示。

表5-2鍍層鈍化后的中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

鍍層處理

試驗(yàn)結(jié)果

彩色鈍化

試驗(yàn)96h后試件表面出現(xiàn)少量灰白色腐蝕點(diǎn);試驗(yàn)290h后,試件表面出現(xiàn)白色腐蝕點(diǎn)。

白鈍化

試驗(yàn)96h后試件表面出現(xiàn)少量灰白色腐蝕點(diǎn);試驗(yàn)300h后,試件表面出現(xiàn)白色腐蝕點(diǎn)。

5-1不同鈍化腐蝕后的工件

    未鈍化時(shí),中性鹽霧試驗(yàn)24h后試件已出現(xiàn)少量的白色腐蝕點(diǎn);經(jīng)鈍化處理后,96h后才出現(xiàn)灰白色腐蝕點(diǎn)�?梢姡g化后鍍層的耐蝕性能明顯優(yōu)于未經(jīng)鈍化處理的鍍層。表5-2表明,不同的鈍化工藝有不同的鈍化效果,進(jìn)而導(dǎo)致不同的耐蝕性能,白色鈍化膜耐蝕性優(yōu)于彩色鈍化膜。

6.結(jié)論

     本文采用了堿性鋅鎳合金鍍液體系,獲得了含鎳量為12~15%的鋅鎳合金鍍層。實(shí)驗(yàn)表明,所得鋅鎳合金鍍層具有良好的外觀和耐蝕性。采用新的鈍化液配方及相應(yīng)的工藝對(duì)鍍層進(jìn)行鈍化處理進(jìn)一步提高了鋅鎳合金鍍層的耐腐蝕性能。


  獻(xiàn)  

[1]  肖作安.硫酸鹽體系鋅鎳合金電沉積規(guī)律性的研究[D].武漢:華中師范大學(xué),2005

[2]  侯燕.堿性鋅-鎳合金鍍液及鍍層中鋅鎳的測定[J].電鍍與精飾, 2005, 27(1): 43~45

[3]  馬欽科.元素的分光光度法[M].北京: 地質(zhì)出版社, 1976: 321~322

[4]  樓書聰,楊玉玲.化學(xué)試劑配制手冊(cè)[M].江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2002,11

[5]  沈品華,屠振密鍍鋅及鋅合金[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002: 211~236.

[6]  盧錦堂,陳錦紅等.鋅鎳合金鍍層鹽霧腐蝕行為的研究[J].材料保護(hù),1997,305:8~10

 



作者簡介:湯新生(1963-),男,江蘇省丹陽人,工程師,主要從事電鍍工藝研究工作。

作者聯(lián)系方式:(E-mail[email protected]

本文共分 1

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