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0 引言
化學(xué)鍍鎳磷合金技術(shù)經(jīng)過眾多專家和學(xué)者多年來深入的研究和實(shí)踐,己形成了一套完善的生產(chǎn)體系[1～6]。但隨著生活水平的提高,人們對(duì)鍍層質(zhì)量的要求也越來越高,對(duì)裝飾性鍍層而言,鍍層表面的光亮度則尤為重要。因此,如何開發(fā)研制出新型的鍍鎳光亮劑已倍受人們關(guān)注。此前,已開發(fā)研制出了四代光亮劑。50年代初,人們用1,4-丁炔二醇,香豆素等組合作為第二代鍍鎳光亮劑,但鍍層質(zhì)量差,色澤偏淡米黃色.研制開發(fā)出的I,4-丁炔二醇與環(huán)氧類化合物的縮合物為代表的第三代鍍鎳光亮劑,鍍層光亮平整,廣泛應(yīng)用,但用量大,出光速度慢,分解產(chǎn)物多;80年代末研制開發(fā)出的第四代光亮劑,其中初級(jí)光亮劑一般為柔軟劑,如武漢風(fēng)帆電鍍公司的柔軟劑S中含有C1H11NO4S5和C2H3SO3Na的混合物,次級(jí)光亮劑以吡啶衍生物和丙炔醇衍生物及炔胺類化合物為典型代表鍍液穩(wěn)定,分解產(chǎn)物少,但應(yīng)用缺乏普通性[9,10]。以上所述的光亮劑目前絕大多數(shù)用在電鍍鎳工藝中,光亮化學(xué)鍍鎳光亮劑也有報(bào)道,但不多。文中利用新研制開發(fā)的光亮劑EN65D在化學(xué)鍍鎳磷合金中的試驗(yàn)及應(yīng)用表明,鍍層達(dá)到了全光亮鏡面的效果,同時(shí)也對(duì)鍍層的其它性能做了簡(jiǎn)單的測(cè)試。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 鍍液組成及工藝條件
NiSO4·6H2O 25～30g/L;
絡(luò)合劑 40～50ml/L;
穩(wěn)定劑 0.5～1ml/L;
pH值 4.4～4.8;
NaH2PO3·H2O 28～35g/L;
光亮劑 1～6ml/L;
裝載量 1.2～4.8dm2/L;
溫度 85～90℃。
說明:添加劑為有機(jī)酸的混合物,穩(wěn)定劑為重金屬鹽,光亮劑為兩種重金屬鹽和有機(jī)酸鹽的混合物。工芝流程:試樣(鐵片)→預(yù)處理(除油、活化)→水洗→化學(xué)鍍→水洗→鍍后處理→檢驗(yàn)。
1.2 鍍層性能測(cè)試
耐蝕性測(cè)試 采用全浸泡實(shí)驗(yàn)法:在5%NaCl、10%HCl和10%H2SO4溶液中進(jìn)行,無空氣通入,腐蝕時(shí)間為144h。顯微硬度厚度測(cè)試 采用HX-l型顯微硬度計(jì)同時(shí)測(cè)試鍍層的硬度和厚度;鍍層耐磨性測(cè)試 鍍層耐磨實(shí)驗(yàn)在M-2000型磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,上塊材料為GCrl5,硬度59HRC,下環(huán)是被測(cè)試樣,負(fù)荷500N,轉(zhuǎn)速400r/min,20#機(jī)油潤滑,持續(xù)磨損時(shí)間為1h。
2 實(shí)驗(yàn)過程
配制基本鍍液1000ml,將光亮劑EN65D分別以1、2、3、4、6ml/L的不同用量加入上述基本鍍液成份中,將pH值調(diào)至4.4～4.8之間,溫度控制在85～90℃,然后進(jìn)行施鍍,持續(xù)施鍍時(shí)間1h。
3 結(jié)果與討論
3.1 光亮劑對(duì)鍍層表面質(zhì)量的影響
光亮劑使用后,通過觀察及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,反應(yīng)過程中鍍層出光的速度非常快,一般只需15～20min鍍層開始光亮,而且鍍層平整,結(jié)晶細(xì)致,達(dá)到了全光亮鏡面的效果。鍍液裝載量對(duì)鍍層表面的光亮度也有影響,隨鍍液裝載量的增加,鍍層光亮度降低。為了獲得全光亮鏡面似的鍍鎳層,鍍液裝載量以低于2.4dm2/L為佳。同時(shí),基體表面的光潔度愈高,出光速度就越快,鍍層表面的光潔度也越好。光亮劑使用后明顯改善了鎳磷合金鍍層的外觀,大大增強(qiáng)了鍍層表面的光潔度,在裝飾性材料中具有較大的應(yīng)用領(lǐng)域。
3.2 光亮劑濃度對(duì)沉積速度的影響
光亮劑濃度對(duì)沉積速度的影響如圖2所示,隨光亮劑濃度的增加,沉積速度逐漸降低,光亮劑濃度為l～2ml/L時(shí),沉積速度降低較快,隨后變化趨勢(shì)相對(duì)平緩。加入光亮劑后,金屬的沉積速度要略低于不加光亮劑時(shí)的值。由此可見,光亮劑對(duì)鍍速有輕微的抑制作用。沉積速度的降低,使沉積的晶粒粒度減小且結(jié)晶致密,在較大程度上提高了鍍層的表面質(zhì)量,降低了孔隙率,使鍍層表面變得更加光滑平整。
3.3 光亮劑濃度對(duì)鍍層顯微硬度的影響
光亮劑用量對(duì)鍍態(tài)下顯微硬度的影響如圖3所示,顯微硬度隨著該光亮劑用量的增加逐漸降低,在光亮劑用量小于3ml/L時(shí),鍍層顯微硬度在440～500HV之間,可見,光亮劑對(duì)鍍層硬度的影響不大。
3.4 光亮劑濃度對(duì)鍍層耐磨性的影響
光亮劑濃度對(duì)鍍層磨損率的影響如圖4所示,鍍層磨損率隨著鍍液中光亮劑用量的增加而增加。鍍液中光亮劑用量控制在2ml/L以下時(shí),與不加光亮劑時(shí)獲得的磨損率0.00432mg/cm2·h相差不多,可見,在保證鍍層光潔度的前提下,仍可以獲得具有較好的耐磨性的鎳磷合金鍍層。
3.5 光亮劑濃度對(duì)鍍層耐蝕性的影響
鍍液中光亮劑用量對(duì)鍍層腐蝕率的影響如圖5所示,腐蝕結(jié)果表明:在5%的NaCl溶液中,鍍液中光亮劑的用量對(duì)腐蝕率的影響不大,且腐蝕速率較低;10%H2SO4溶液和10%HCl溶液對(duì)腐蝕率的影響較大,隨著該光亮劑含量的增加,腐蝕率也在逐漸升高。在硫酸溶液中,當(dāng)光亮劑濃度超過6ml/L時(shí),施鍍1h后的鍍層己經(jīng)開始腐蝕到基體。
4 結(jié)論
(1) 鍍液中使用EN65D光亮劑后,施鍍過程中鍍層出光速度非常快,一般只需10～15min鍍層便開始光亮。且光亮劑用量少,鍍液穩(wěn)定可靠。
(2) 全光亮劑鍍層表面平整,孔隙率低,厚度均勻,鍍層表面的光潔度大大提高。
(3) 光亮劑EN65D濃度控制在2ml/L時(shí),光亮劑對(duì)鍍層鍍態(tài)下硬度及耐磨性的影響不大。
