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堿性鋅鎳合金電鍍工藝控制要點(diǎn)
周長(zhǎng)虹，肖洪兵，王超
(武漢奧邦表面技術(shù)有限公司，湖北 武漢 420023)
摘要：簡(jiǎn)述了堿性Zn–Ni 合金電鍍的工藝流程及鍍液控制的要點(diǎn)。指出其前處理應(yīng)做到“四無(wú)”──無(wú)油、無(wú)銹、無(wú)掛灰、無(wú)氧化膜，而鍍液中NaOH/ZnO 質(zhì)量比和Zn2+/Ni2+質(zhì)量比是影響鍍層中含鎳量的關(guān)鍵因素。介紹了用赫爾槽試驗(yàn)調(diào)整鍍液的操作步驟及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：鋅鎳合金;電鍍;添加劑;控制;維護(hù)
中圖分類號(hào)：TQ153.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號(hào)：1004 – 227X (2013) 01 – 0021 – 04
隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛躍發(fā)展，鋅鍍層已不能滿足人們對(duì)高耐蝕性的要求，電鍍鋅基合金的應(yīng)用正越來(lái)越廣泛。在鋅基合金中，鋅鎳合金(通常含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% ~ 15%的Ni)的耐蝕性很高(是鋅鍍層的3 ~ 6 倍)[1]，其硬度為200 ~ 250 HV，比堿性鋅酸鹽鍍鋅層的硬度(90 ~ 120 HV)高，而且具有低氫脆性以及良好的焊接性和可機(jī)械加工性。另外，其熔點(diǎn)也較高，耐高溫性很好。因此鋅鎳合金是一種優(yōu)良的防護(hù)裝飾性鍍層，適合在惡劣的工業(yè)大氣和嚴(yán)酷的海洋環(huán)境中使用[2-3]，也被廣泛應(yīng)用于汽車零部件，特別適用于在高強(qiáng)鋼、彈簧鋼上電鍍[4]，又可作為代鎘鍍層用于軍品。含鎳量在10% ~ 15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的鋅鎳合金鍍層為單相的γ 結(jié)構(gòu)，而且電極電位比Zn 正，其腐蝕電動(dòng)勢(shì)小，故腐蝕速度慢。當(dāng)合金鍍層發(fā)生腐蝕后，表面生成的腐蝕產(chǎn)物(主要是ZnCl2·4Zn(OH)2)具有良好的絕緣性，對(duì)鍍層的進(jìn)一步腐蝕起阻滯作用，鋅鎳合金鍍層的高耐蝕性及絕緣性只與腐蝕產(chǎn)物有關(guān)[5]。研究證明：當(dāng)鎳含量在10% ~ 15%時(shí)，鋅鎳合金鍍層的耐蝕性能最佳[6]，故現(xiàn)代的Zn–Ni 合金鍍層的含鎳量為10% ~ 15%。
1· Zn–Ni 合金電鍍工藝
Zn–Ni 合金電鍍的工藝流程為：化學(xué)除油─二級(jí)逆流水洗─脫脂酸洗─三級(jí)逆流水洗─陽(yáng)極電解除油─二級(jí)逆流水洗─活化─三級(jí)逆流水洗─浸堿─電鍍Zn–Ni 合金─四級(jí)逆流水洗─浸純水─鈍化─純水洗2 道─熱純水洗─壓縮空氣吹干─烘干。
1. 1 前處理的注意事項(xiàng)
為確保合金鍍層獲得理想的結(jié)合力和外觀，工件表面應(yīng)“四無(wú)”，即無(wú)油、無(wú)銹、無(wú)掛灰、無(wú)氧化膜。前三“無(wú)”電鍍?nèi)司溃詈笠?ldquo;無(wú)”常常被忽視。
氧化膜是在工件基體表面形成的一層結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密的氧化物或吸附物(統(tǒng)稱為氧化膜)，這種不嚴(yán)密的物質(zhì)若在電鍍中不能被迅速溶解或清除，而被夾雜在鍍層中時(shí)，鍍層的結(jié)合力就會(huì)大大下降，且鍍層外觀易出現(xiàn)發(fā)花、發(fā)霧、針孔、粗糙等缺陷，帶有氧化膜的工件的表面狀態(tài)被稱為“鈍態(tài)”或“非活態(tài)”。這種狀態(tài)會(huì)妨礙合金鍍層在基體表面晶格上的自然延伸，造成各種各樣的電鍍?nèi)毕荨Ｐ纬山饘俦砻嫜趸?鈍態(tài))的原因很多，例如鋼鐵工件進(jìn)入Zn–Ni 合金鍍槽前必須經(jīng)過酸洗活化，若酸洗活化后在空氣中暴露時(shí)間較長(zhǎng)，鍍件表面會(huì)迅速形成一層氧化膜，有時(shí)甚至有浮銹產(chǎn)生，且酸洗活化中酸的濃度越高，鋼鐵件在空氣中越易氧化，因此在酸洗和活化中適量加入添加劑以避免或減少氧化膜的形成，是非常必要的。此類添加劑主要由緩蝕劑、表面活性劑及對(duì)鐵基體有活化作用的有機(jī)物組成。
由于堿性Zn–Ni 合金對(duì)前處理要求嚴(yán)格，認(rèn)真及時(shí)地完善前處理工藝是十分必要的，這也是保證產(chǎn)品質(zhì)量極為重要的措施。另外，返工件必須在線外酸洗槽中退除完合金鍍層后才能進(jìn)入本工藝流程，線上絕對(duì)不允許返工件直接生產(chǎn)。另外要注意，掛具走完一個(gè)流程后也必須在另外的酸洗液中完全退除了Zn–Ni合金鍍層才能上線使用。若Zn–Ni 合金鍍層沒有每次退盡，輕則影響工件的走位，重則有嚴(yán)重的掛具印、陰陽(yáng)面等。
1. 2 電鍍工序操作
1. 2. 1 鍍液的組成和工作條件
1. 2. 2 鍍液的配制
鍍液配制與堿性鋅酸鹽鍍鋅一樣，配制好后加試劑級(jí)鋅粉2 ~ 3 g/L，攪拌30 min 后過濾入槽。把計(jì)算好的R•G-281 配位劑和R•G-281 鎳補(bǔ)加劑混合后加入到鍍液中去，再加入計(jì)算量的光亮劑，小電流電解數(shù)小時(shí)后試鍍。在配制大槽前應(yīng)配制1 L 鍍液，用赫爾槽試驗(yàn)確認(rèn)原材料均沒有問題。配制用水最好是去離子水，最低標(biāo)準(zhǔn)是城市自來(lái)水。
1. 2. 3 Zn–Ni 合金與堿性環(huán)保鋅的配槽成本比較
在配槽成本方面，堿性鋅的成本為1.2 元/L 左右，成本與使用添加劑的量有很大關(guān)系。Zn–Ni 合金成本是7 ~ 8 元/kg，是堿性鋅酸鹽鍍鋅的5 倍左右，而且這只是配制鍍液的成本，如果加入冷凍、加熱等設(shè)備及鎳陽(yáng)極或鍍厚鎳的鋼板陽(yáng)極，其投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于堿性鍍鋅液。
