溫度對酸性液電鍍Zn-Ni合金質量的影響
2013/6/18 點擊：
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溫度對酸性液電鍍Zn-Ni合金質量的影響
陳艷芳,萇清華,陳鋒,熊毅
(1.河南科技大學材料學院,河南洛陽471003;2.河南省有色金屬材料科學與加工技術重點實驗室,河南洛陽 471003) 摘要：利用能譜儀和掃描電鏡研究了溫度對酸性液電鍍Zn-Ni合金鍍層成分、形貌的影響，研究了30℃時 得到的合金鍍層在w(NaCl)=5%溶液中的耐腐蝕性能。結果表明，溫度為30℃時，鍍層中鎳含量達到12.91%；鍍 層顆粒均勻細小，無明顯脫落起皮現象，質量最好；在w(NaCl)=5%溶液中有良好的耐蝕性。 關鍵詞：電沉積；鋅鎳合金；溫度；耐蝕性 鋅是兩性金屬，能與酸和堿作用，標準電極 電勢是-0.76V，比鐵負，對鋼鐵基體來說可起電 化學保護作用，是陽極性鍍層。鎳的標準電勢 是-0.25V，比鐵正，因而對鋼鐵不能起陽極保護 作用。合金鍍層的電極電勢隨鎳含量的變化而改 變，含鎳7%～9%的鋅鎳合金耐蝕性是鋅鍍層的 3倍以上；含鎳13%左右的鋅鎳合金是鋅鍍層的 5倍以上，具有最好的耐蝕性。由于鋅鎳合金具有 高耐蝕、低氫脆性、可焊性和可加工性等優良特 性，已引起人們的高度重視，其應用越來越廣。鋅 鎳合金鍍層的熔點較高，其耐高溫性又好，適用 于汽車發動機零部件；氫脆性小，適合于高強鋼 電鍍，可作為良好的代鎘鍍層，多用于軍品[1]。 本文在大量實驗的基礎上，發現溫度對電鍍 鋅鎳合金工藝有不同影響，并對各種溫度的鍍層 鎳含量、鍍層形貌進行了初步的研究。 1實驗材料及方法 1.1實驗材料和設備 實驗材料：硫酸鎳、氯化鋅、氯化銨、硼酸、十 二烷基硫酸鈉、氯化鈉、香草醛、鎳板、鋼片。 實驗儀器：EDAX能譜儀、JSM-5610LV掃描 電鏡、電熱恒溫鼓風干燥箱、電子天平等。 1.2鍍液組成與工藝條件 鍍液配方：110 g/L NiSO4·H2O，70g/L ZnCl2， 200 g/L NH4Cl，30g/L硼酸，0.3g/L十二烷基硫酸鈉， 0.3g/L香草醛。 工藝條件：pH=4，陰極電流密度2A/dm2，電鍍 時間1h[2]。 1.3電鍍工藝流程 電鍍流程：預磨→水洗→堿洗→85℃熱水洗 →冷水洗→酸洗(20%H2SO4)→水洗→稱重→電 鍍[2]。 1.4實驗分組 在固定的陰極電流密度2A/dm2、pH=4、鍍液 組成時，研究溫度對鍍層質量的影響。取出配置好 的溶液100mL，放入水浴鍋保溫。備好電極，連接 電路，開始電鍍并觀察記錄試驗現象。電鍍時間為 1 h。然后依次檢測溫度為20、30、35、40和50℃時 的鍍層質量。 2實驗結果與討論 2.1鍍層含鎳量 溫度對鍍層中Ni含量的影響見圖1�？梢钥� 出，當溫度從20℃逐漸升高到50℃，鍍層中鎳含 量從11.95%增加到15.39%。這主要由于是隨著 溫度的變化，各種金屬的交換電流也改變，金屬 離子的擴散和遷移速度也發生變化。金屬離子在 陰極擴散層中的濃度直接影響鍍層中的合金成 分，當溫度達50℃時，鍍層中的鎳含量達到15%以上，含鎳13%左右的鋅鎳合金鍍層耐蝕性、耐 高溫性最好，所以溫度應控制在30℃左右。  2.2鍍層形貌 運用JSM-5610LV觀察不同溫度下鍍層的形 貌，結果見圖2�？梢钥闯�，在20℃時鍍層形貌較 好；在30℃和35℃時鍍層質量最好，鍍層致密均 勻，沒有明顯脫落現象；在40℃和45℃時鍍層形貌不是很好。從SEM形貌來說應在30℃左右施鍍。  2.3耐蝕性 鍍層在w(NaCl)=5%溶液中的耐腐蝕性能是 通過測量試樣的腐蝕質量損失來衡量。本文主要 考察溫度為30℃的合金鍍層的耐蝕性，對比的是 純鋅鍍層。將試樣的四周用環氧樹脂密封，留出 1 cm2的面積，再用酒精清洗后稱重，然后將試樣 垂直浸入w(NaCl)=5%溶液，在實驗過程中每隔4 天換一次浸泡液，稱重一次。若試樣表面有紅銹出 現，用鑷子輕輕去除腐蝕產物，清洗、干燥后再稱重[3]。實驗結果見表1�？梢钥闯�，隨著腐蝕的進 行，純鋅鍍層出現明顯的質量損失現象，且質量損 失在逐漸增加，而鋅鎳合金鍍層出現質量增重現 象其原因主要是腐蝕產物粘在鍍層上。  3結論 (1)溫度為30℃時，鍍層中鎳含量可以達 12.91%，得到良好的合金鍍層。 (2)在溫度低于30℃時鍍層形貌一般，鍍層 含鎳量低，鍍層形貌不好，溫度為40℃和50℃ 時，鍍層形貌不好，有明顯的起皮現象，不好施 鍍。溫度為30℃時能夠在鋼基體上得到良好的鍍層，此鍍層在w(NaCl)=5%溶液中有良好的耐腐蝕 作用。 參考文獻: [1]屠振密，李寧，安茂忠，等．電鍍合金實用技術[M]．北京： 國防工業出版社，2007．75-80． [2]陳艷芳，萇清華，宮方方，等．陰極電流密度對電鍍Ni-W 合金的影響[J]．熱加工工藝，2009，38(14)： [3]肖作安．硫酸鹽體系鋅鎳合金電沉積規律性的研究[D]． 廣州：華中師范大學，2005． |
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