??
半光亮鍍鎳溶液及其添加劑
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，美國(guó)國(guó)內(nèi)轎車需要量大大增加，當(dāng)時(shí)轎車電鍍的零件比現(xiàn)在的要多，如保險(xiǎn)杠都是鐵制的，電鍍面積大，而且要求特別高。原來(lái)保險(xiǎn)杠等電鍍鎳鉻件，鍍鎳采用的是無(wú)光的普通鎳鍍層，鍍后需要進(jìn)行機(jī)械拋光。機(jī)械拋光花費(fèi)人工多，勞動(dòng)條件差，產(chǎn)量無(wú)法提高。這促進(jìn)了電鍍技術(shù)人員開發(fā)研究光亮鍍鎳層。當(dāng)時(shí)美國(guó)的光亮鍍鎳水平，已比戰(zhàn)前有較大提高，通過(guò)電鍍工作者進(jìn)一步的努力，可以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。鍍后鍍層鏡面光亮，不需拋光，大大降低了汽車生產(chǎn)商的成本，這使汽車制造商和電鍍界都感到十分高興。可是他們的高興勁兒還沒(méi)有過(guò)，各大汽車制造商都紛紛接到消費(fèi)者的投訴，投訴的主要內(nèi)容是電鍍件質(zhì)量太差，嚴(yán)重生銹。與戰(zhàn)前電鍍暗鎳比，厚度未減，問(wèn)題出在哪里呢?有些汽車制造商不得不加厚銅鍍層的厚度，但問(wèn)題仍得不到根本性解決，一時(shí)銅一鎳一鉻鍍層陷入了深深的危機(jī)。
這一問(wèn)題的出現(xiàn)，迫使電鍍工作者和腐蝕工作者投入大量的精力進(jìn)行研究。研究結(jié)果使這防護(hù)一裝飾性鍍層和相伴隨的快速試驗(yàn)方法得到了一次飛躍的進(jìn)步：誕生了多層鎳電鍍工藝和微觀非連續(xù)相的鍍鉻層；在腐蝕試驗(yàn)方法上則出現(xiàn)了銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)(CASS)和腐蝕膏試驗(yàn)(Korrodekote)兩種加速腐蝕試驗(yàn)的方法。
研究結(jié)果表明，光亮鍍鎳層防腐蝕能力不及暗鎳好的主要原因是鍍層中含硫。原來(lái)的無(wú)光鎳鍍層不含硫或僅含少量的硫，含硫量少于0．003％，而光亮鎳鍍層的含硫量則要達(dá)到約0．05％。含硫量高的鍍鎳層電化學(xué)活性明顯大于不含硫或少量含硫的普通鍍鎳層。也就是含硫量高的鍍鎳層的極化電位明顯變負(fù)，從而使鍍鎳層的惰性減少，活性增加，這就是光亮鍍鎳鍍層容易遭受腐蝕的原因。
圖9-1 單層鎳一鉻鍍層的腐蝕示意
圖9-1是單層鎳一鉻鍍層的腐蝕示意。從圖中我們可以看出，腐蝕首先是從鉻層的裂紋或孔穴中暴露出來(lái)的鎳鍍層開始的。鉻雖是負(fù)電性金屬，但它在大氣中能迅速形成一層致密的氧化層，從而使鉻層的電位向正移動(dòng)，直至接近黃金的電位。在腐蝕過(guò)程中，鉻層與鎳鍍層形成微電池的兩極，電位較正的鉻層成了陰極，電位較負(fù)的鎳鍍層成了陽(yáng)極，鎳層遭到腐蝕穿透達(dá)到鐵基體而產(chǎn)生紅銹。如鎳層下面還有銅底層時(shí)，銅的腐蝕會(huì)加速腐蝕過(guò)程，因此銅底層無(wú)助于鎳一鉻鍍層的耐蝕性。
我國(guó)電鍍行業(yè)習(xí)慣上在鍍鎳前常用氰化鍍銅作為打底鍍層，對(duì)這一工藝，我們大都俗稱"飛銅"，這是因?yàn)殄儗邮欠浅５谋。婂兊臅r(shí)間飛快。對(duì)這一工藝的認(rèn)識(shí)，一是認(rèn)為鍍上一層銅總比不鍍銅的防腐蝕性要好；二是我們對(duì)鍍前處理常是不夠嚴(yán)格和徹底的，氰化預(yù)鍍銅實(shí)際上是起到一種前處理除油和活化作用，因?yàn)榍杌冦~溶液不但有良好的除油作用，而且氰化鈉還是一種優(yōu)良的活化劑，能活化鍍件的基體，所以經(jīng)"飛銅"后，有利于提高鍍層的結(jié)合力，從而提高電鍍產(chǎn)品的成品率。
日本名古屋大氣暴露試驗(yàn)場(chǎng)曾做過(guò)五年大氣暴露試驗(yàn)，得出一個(gè)結(jié)論：鍍鎳層用薄銅打底是沒(méi)有好處的。為了環(huán)保起見(jiàn)，我們也應(yīng)該不采用這一工藝。
圖9-2是雙層鎳套鉻鍍層的腐蝕示意圖。從圖中可以看到，光亮鎳鍍層被部分腐蝕后，腐蝕過(guò)程達(dá)到半光亮鎳層的界面時(shí)，由于這兩層鎳之間存在著120～130mV的電位差，形成一個(gè)微電池，含硫量多的光亮鎳鍍層成為陽(yáng)極繼續(xù)遭到腐蝕，而半光亮鎳鍍層則作為陰極而受到保護(hù)，使原來(lái)腐蝕從縱向進(jìn)行改變?yōu)闄M向進(jìn)行，也就是使腐蝕在半光亮鎳層的表面上進(jìn)行；半光亮鎳層本身抗腐蝕性較強(qiáng)(這可從退鍍半光亮鎳層比退除光亮鎳鍍層較困難可以清楚地看出)。其實(shí)，光亮鎳鍍層雖然電位較負(fù)，比較容易引起腐蝕，但它畢竟是鎳，它的耐蝕性要大大高于鐵基體，也就是說(shuō)，它的腐蝕速度不會(huì)像鐵基體一樣快。
圖9-2雙層鎳套鉻鍍層的腐蝕示意
綜上所述，不難看出雙層鎳的抗腐蝕性比單層鎳好的原因。在鎳層總厚度相同的情況下，具有電化學(xué)保護(hù)作用的雙層鎳耐腐蝕性不但比光亮鎳鍍層好，而且還超過(guò)無(wú)光鎳鍍層，這就不難理解了。
我國(guó)在20世紀(jì)80年代中期，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理局的領(lǐng)導(dǎo)下，由全國(guó)金屬和非金屬標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)組織，參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，制訂了適合我國(guó)國(guó)情并與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的電鍍層質(zhì)量考核和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；但遺憾的是，某些部門直到現(xiàn)在為止，對(duì)電鍍鎳一鉻體系的鍍層仍在按過(guò)去常采用的中性鹽霧試驗(yàn)方法來(lái)考核評(píng)價(jià)銅一鎳一鉻和鎳一鉻體系的鍍層質(zhì)量，以致銅一鎳一鉻電鍍層在中性鹽霧試驗(yàn)中合格，而在實(shí)際使用中抗蝕性較差的怪現(xiàn)象。對(duì)雙層鎳一鉻鍍層，用中性鹽霧試驗(yàn)往往反而難以達(dá)標(biāo)；實(shí)際上中性鹽霧考核的是鍍鎳層孔隙率指標(biāo)，與實(shí)際使用中會(huì)有較大的差距。以自行車為例，我國(guó)目前的鍍層體系還多數(shù)是銅一鎳一鉻，執(zhí)行的是中性鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。如鍍銅層厚度10～12μm，鍍鎳層8～10μm，鉻鍍層0．5μm，總鍍層厚度約為20～22μm，這樣的鍍層在中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)，一般都能通過(guò)；而日本等國(guó)和臺(tái)商在大陸投資開設(shè)的自行車公司，他們執(zhí)行的是雙層鎳一鉻鍍層。一般半光亮鎳層為6～6．5μm，光亮鎳鍍層厚為3～3．5μm，鍍鉻層厚度為0．5μm，總厚度為10μm。我們驗(yàn)收試驗(yàn)的方法是中性鹽霧，國(guó)外和臺(tái)商使用的乙酸鹽霧、銅乙酸加速鹽霧。毋庸說(shuō)，后者是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的。筆者曾親身經(jīng)歷了一家臺(tái)商的自行車車圈和上海兩家規(guī)模較大的自行車廠車圈的抗腐蝕模擬對(duì)比試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)。臺(tái)商自行車車圈鍍的是雙層鎳，工藝由筆者設(shè)計(jì)制定，雙層鎳一鉻鍍層總厚度平均l0μm；上海兩家自行車廠的車圈鍍的是銅一鎳一鉻鍍層，鍍層平均總厚度接近20μm。三家各取車圈三只，放在地處上海安亭的一家專門為自行車配套和出口到日本等國(guó)自行車車圈的臺(tái)資制造公司的電鍍車間窗外，三個(gè)月后，銅一鎳一鉻鍍層已經(jīng)生銹，雙層鎳一鉻只是色澤變暗，擦拭后仍然能光亮。
對(duì)雙層鎳一鉻的成本會(huì)不會(huì)比銅一鎳一鉻鍍層的成本高的問(wèn)題，以自行車為例，我們?cè)氵^(guò)一筆賬，電鍍雙層鎳一鉻鍍層比銅一鎳一鉻鍍層，每輛自行車約可降低電鍍成本至少10元人民幣。對(duì)自行車車圈來(lái)說(shuō)，因?yàn)殡p層鎳一鉻鍍層的總厚度只需10μm，而銅一鎳一鉻鍍層的總厚度要求在22μm，這其中的鎳鍍層也接近10μm；這就是說(shuō)，采用雙層鎳鍍層可不需鍍銅，這樣省掉了鍍銅所需的原材料和電力。
關(guān)于結(jié)合力的問(wèn)題，主要是雙性電極引起的，只要注意了這一問(wèn)題，結(jié)合力是不會(huì)有問(wèn)題的，就是把車圈壓扁，雙層鎳之間也不會(huì)起皮脫落。至于表面粗糙度的問(wèn)題，只要改進(jìn)打砂的質(zhì)量就完全能夠達(dá)到要求。
