??
【簡介】
研究了Zn—Ni合金不鈍化鍍層結(jié)合力受溫度的影響，電流密度對(duì)zn—Ni合金電鍍成分的影響。得出45攝氏度時(shí)，鍍層Ni含量為13．5％，耐鹽霧腐蝕時(shí)間達(dá)到最高1632小時(shí)，是較理想的高強(qiáng)度300M鋼防護(hù)鍍層其氯化物——硫酸鹽鍍液為比較理想的無鎘、無氰環(huán)保型鍍液。
關(guān)鍵詞:300M高強(qiáng)度鋼 電鍍 鋅鎳合金 耐蝕性
1 引 言
1984年，波音公司提出用鋅鎳合金鍍層替代鎘鍍層，將松孔鍍鎘劃為高強(qiáng)度鋼防護(hù)第一代鍍層，鍍鎘鈦為第二代，鍍鋅一鎳合金為第三代。R．Fratesi[1]論述了工業(yè)產(chǎn)品的耐蝕性。H．PARK[2]研究了織構(gòu)和形貌與耐蝕性。安茂忠[3]發(fā)現(xiàn)，鋅基合金鍍層鈍化膜耐蝕性是Z n層鈍化膜的3～5倍。E．Beltowska— Lehman[4][5]研究了硫酸鹽-醋酸鹽、硫酸一檸檬酸鹽液鍍層結(jié)構(gòu)因素對(duì)腐蝕速度的影響。P．Ozga[6]發(fā)現(xiàn)鍍層Zn的腐蝕速度接近常數(shù)。蔣永鋒[7]、田偉[8]綜述了耐蝕性機(jī)理。肖作安[9]發(fā)現(xiàn)含鎳16％鍍層腐蝕電位比純鋅鍍層的正移230mV，其耐鹽霧性能達(dá)到1000h，是同厚度純鋅鍍層的4．5倍。HansungKim_[10]刨從商業(yè)溶液獲得鍍層腐蝕速度為0．502mmy-1。湯智慧[11]認(rèn)為航空高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼表面防護(hù)發(fā)展趨勢是綠色代鎘技術(shù)，應(yīng)用前途最好的首推電鍍鋅——鎳合金，含鎳6％～20％，耐蝕性甚至優(yōu)于鎘鍍層。論文重點(diǎn)對(duì)300M鋼電鍍Zn—Ni合金的耐蝕性和金相結(jié)構(gòu)等關(guān)系進(jìn)行研究。
2 實(shí)驗(yàn)
2．1 實(shí)驗(yàn)方案
選用氯化物一硫酸鹽鍍液。
2．2 實(shí)驗(yàn)裝置、儀器及設(shè)備
如圖1，使用2升燒杯，配好電鍍液。計(jì)算出電鍍?cè)嚇拥拿娣e，分別計(jì)算出Zn陽極和Ni陽極的整流電路的電流，使用整流電源分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。陽極平面狀，為電鍍鋅陽極和鎳陽極板，陰極是熱處理后的300M鋼，該試片經(jīng)過打磨、鍍前進(jìn)行輕吹砂后即可使用。
2．3 電鍍工藝流程
鍍前驗(yàn)收—→有機(jī)除油—→裝掛—→化學(xué)除油—→水洗—→冷風(fēng)吹干—→輕吹砂—→蒸餾水清洗—→電鍍鋅鎳合金—→水洗—→蒸餾水清洗—→冷風(fēng)吹干—→卸掛。
2．4 中性鹽霧實(shí)驗(yàn)
按照ASTMB117一一2002標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，儀器為美國產(chǎn)SF一850型鹽霧試驗(yàn)箱。每隔24小時(shí)觀察一次試樣，記錄鍍層紅銹時(shí)間。
2．5 鍍層厚度測量
使用北京時(shí)代公司生產(chǎn)的型號(hào)為CTG一10A的數(shù)字式涂層測厚儀，每試樣至少測
6個(gè)點(diǎn)，取平均值，精確到0.1μm。
2．6 鍍層表面成分及形貌觀察
采用日產(chǎn)JSM一5910LV掃描電鏡測定鍍層外觀形貌。用英國產(chǎn)型號(hào)為Oxford7324的能譜分析儀測定鍍層元素含量。
2．7 X一射線衍射實(shí)驗(yàn)
鍍層x一射線衍射實(shí)驗(yàn)(XRD)，分析Zn—Nj合金鍍層的相組成結(jié)構(gòu)和腐蝕后的生成物。
2．8 電化學(xué)極化曲線測定
使用上海產(chǎn)的CHI660B電化學(xué)工作站測定。飽和KC1甘汞電極為參比電極，大面積Pt片作輔助電極，與試驗(yàn)件組成三電極體系，實(shí)驗(yàn)溶液為3.5wt％NaC1溶液，溫度30 ±5℃，選定—1．0～0．2V極化范圍，極化速率0.166mV／s，從陰極到陽極極化。
3 試驗(yàn)結(jié)果及討論
3.1 Zn—Ni合金鍍層外觀
在Dk=4A／dm2時(shí)，電鍍l0分鐘的Zn— Ni合金不鈍化鍍層在30~C～54℃時(shí)均為較亮以上的合格外觀，而20℃～26℃和56℃～ 63℃時(shí)為偏灰暗外觀。30℃時(shí)，在Dk2A／dm2一4A／dm2下電鍍10分鐘的Zn—Ni合金不鈍化鍍層的外觀較亮，在0．5A／dm2 ～1A／dm2和5A／dm 2時(shí)電鍍l0分鐘的Zn—Ni合金不鈍化鍍層的外觀偏暗，鍍層結(jié)合力均合格。大于6A／dm2 時(shí)，鍍層邊緣開始變得粗糙發(fā)暗，邊緣鍍層易掉，甚至起皮，結(jié)合力不合格。
3．2 鍍層結(jié)合力
采用彎曲試驗(yàn)進(jìn)行判定。將鍍件試樣圍繞一根直徑1mm的不銹鋼棒反復(fù)彎折180度直到斷裂為止，觀察鍍層是否脫落或剝離。結(jié)果在30℃時(shí)，電鍍l0分鐘，Dk為6、8、10A／dm2 的鍍層結(jié)合力均不合格，而0．5、1、2、3、4、5A／dm2時(shí)的鍍層結(jié)合力均合格。而在4A／dm2時(shí)，溫度從20℃ 到63℃ ，均電鍍10分鐘，其鍍層結(jié)合力均合格，鍍層結(jié)合力受溫度影響較小。
3．3 鍍層鎳含量與鍍層耐蝕性
3．3．1 溫度對(duì)鍍層鎳含量的影響
由圖2可以看出，操作溫度在30℃～49℃時(shí)，鍍層中的鎳含量可以在10．9％ ～14．5％ ，該溫度范圍的鍍層表面細(xì)致并且較亮，觀察金相圖呈現(xiàn)鍍層顆粒均勻、細(xì)致，排列很緊密，尤其是當(dāng)溫度為45℃時(shí)，鍍層鎳含量達(dá)到13.5％，外觀狀況較為發(fā)亮。當(dāng)溫度大于58℃時(shí)，鍍層鎳含量大于15.5％ ，到63℃時(shí)，鍍層鎳含量20.2％，觀察金相圖呈現(xiàn)鍍層顆粒逐漸變得粗大、不均勻、變絮狀，排列逐漸雜亂，甚至在63℃時(shí)可以看到鍍層有較大凹坑出現(xiàn)。22℃時(shí)，鍍層的分層現(xiàn)象最為嚴(yán)重，其余30～41℃的鍍層均表現(xiàn)出顆粒細(xì)小、排列較為均勻、緊密。
