論文堿性鋅鎳合金工藝參數(shù)對鍍層的影響吉林東光奧威汽車制動系統(tǒng)有限公司表面處理分廠趙洪凱摘 要 總結(jié)了堿性鋅鎳合金工藝參數(shù)對鍍層的影響及鍍液的穩(wěn)定性因素，提出了解決方法和預(yù)防措施，展現(xiàn)了鋅鎳合金工藝的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞 鋅鎳合金 ； 鍍層 ； 工藝參數(shù) ； 鈍化； 穩(wěn)定性1 前言電鍍鋅鎳合金是在電鍍鋅的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高耐蝕性合金鍍層，并已經(jīng)在汽車、航空等領(lǐng)域獲得了廣泛的使用。有關(guān)文獻中指出，鍍層鎳含量在8%15%具有較高的耐蝕性，其中合金中含有13%的鎳含量最好，可進行彩色、綠色、黑色以及透明色等后處理。大量的實驗證明，其耐蝕能力遠遠超過鍍鋅層，為純鋅的48倍。其耐蝕性主要與合金中的鎳含量有關(guān)，因此要保證得到足夠的鎳含量，工藝參數(shù)的控制是至關(guān)重要的。隨著我廠新產(chǎn)品的研制與開發(fā)，BORA A4、神龍富康、長安面包以及羚羊等產(chǎn)品都要求采用鋅鎳合金作防腐工藝，而且眾多的汽車零部件廠家對以鋅鎳合金鍍層作為防腐產(chǎn)品的需求。我分廠為適應(yīng)新產(chǎn)品的開發(fā)和市場的需求，同時按照一汽大眾公司的TL244標(biāo)準(zhǔn)，對鋅鎳合金電鍍液及鋅鎳合金鍍層的含鎳量的要求，鍍層的鎳含量在12-15%時鍍層的防腐蝕能力最強。我們新增了堿性鋅鎳合金項目，引進了德國具有世界領(lǐng)先水平的，工藝性能穩(wěn)定的堿性體系的鋅鎳合金電鍍液，（德國實樂達公司制造溶液，國內(nèi)浩金公司銷售）配方組成為：鋅5.08.0g/l；鎳0.51.5g/l；游離氫氧化鈉100140g/l；ZN51 3550ml/l；ZN52 6585ml/l；ZN5 3310ml/l；ZN54 0.52.0ml/l；ZN56 0.51.5ml/l；溫度3337；陰極電流密度1.52.5A/dm2?，F(xiàn)將本工藝在生產(chǎn)實踐中對影響工藝性能的方方面面，總結(jié)如下，以供參考。2 影響工藝性能的因素2.1 溫度的影響堿性鋅鎳合金溶液對溫度的要求很嚴(yán)，它是非常重要的工藝因素之一，在本工藝中它對鋅鎳合金在鍍層中的分布影響極大。本工藝要求溫度范圍很窄，在33-37之間，在此范圍內(nèi)溶液穩(wěn)定，合金鍍層中鎳含量保持在1215%之間。當(dāng)鍍液溫度高于37后，鎳離子共沉積速度急劇加快，合金鍍層中鎳離子含量大于15%甚至更大，這時鍍層看起來呈亮銀白色，鍍層在彩虹色鈍化時鈍化膜無色或呈藍黃色，無彩色膜；在黑色鈍化時會出現(xiàn)黑彩虹色鈍化膜。當(dāng)溫度低于33時，鋅離子共沉積速度加快，合金鍍層中鋅離子含量增加，鎳離子含量低于12%或更低，這時造成的結(jié)果是鍍層鈍化時鈍化膜為淡黃色或無色鈍化膜，而且淡黃色鈍化膜容易擦掉，輕微接觸就會擦掉。這種情況我們在生產(chǎn)中也曾遇到過，當(dāng)時溫度不夠，生產(chǎn)人員急于生產(chǎn)，將零件進行電鍍，電鍍過程中檢查鍍層顏色亮度均正常，但在鈍化時出現(xiàn)問題，即鈍化膜顏色為非常淡的黃色，有些則根本沒有顏色。經(jīng)詢問生產(chǎn)人員后進行綜合分析得知，是由于溫度過低造成鎳含量偏低所至。因此我們認為必須嚴(yán)格控制鍍液的溫度，所采取的措施為安裝自動溫度控制系統(tǒng)，將溫度嚴(yán)格控制在范圍內(nèi)，只要做到這點，鍍液就會穩(wěn)定。2.2 電流密度的影響本工藝要求陰極電流密度在1.52.5A/dm2范圍之間，開始時我們認為只要保證在規(guī)定范圍內(nèi)就可以保證鍍層及鈍化膜的質(zhì)量，可經(jīng)過一段時間的試驗我們發(fā)現(xiàn)在進行彩色鈍化和透明鈍化時如果用上限電流進行電鍍，鈍化效果不佳。彩色鈍化則出現(xiàn)藍色或藍黃色等異色，透明鈍化時鈍化膜有時出現(xiàn)淡黃色或褐色，而且亮度不均，反差極大。而當(dāng)采用了下限電流密度進行電鍍時，進行黑色鈍化時，有時出現(xiàn)鈍化膜層有異色斑點，亮度不夠，顏色不均勻，有時膜層粗糙發(fā)暗，經(jīng)反復(fù)實驗分析認為是合金中鎳含量偏低所至。因此在以后的生產(chǎn)實踐中在進行彩色鈍化和透明鈍化時采用中下限電流；而當(dāng)進行黑色鈍化時采用中上限電流。經(jīng)過采取措施后這種故障已經(jīng)被徹底排除了。2.3 主要成份的影響鋅離子、鎳離子和游離氫氧化鈉是本工藝配方的主要成份，含量的變化，將影響溶液性能的穩(wěn)定，影響溶液分散能力與深鍍能力的好壞、鍍層中鋅鎳含量的比例以及鍍層鈍化顏色的影響。鋅離子濃度為5.08.0g/l；鎳離子濃度為0.51.5g/l；游離氫氧化鈉濃度為100140g/l。首先，鋅、鎳離子濃度的高低直接影響鍍層中合金含量的比例及鈍化膜的顏色。鋅離子濃度高則合金中的鋅含量比例大，鈍化無色或易于擦掉的淡黃色，并且濃度高會降低鍍件光亮區(qū)的分散能力；濃度低則合金中鎳離子含量大，鈍化無色或呈藍黃色。鎳離子濃度高則合金鍍層中鎳含量也高。當(dāng)合金中鎳含量大于16%，特別在高電流密度區(qū)會導(dǎo)致鈍化不良。這時則應(yīng)該增加鋅離子濃度來進行調(diào)整；鎳離子含量低，則合金中鎳含量低，當(dāng)鎳含量小于12%時低電流密度區(qū)在進行黃色鈍化時會得到暗褐色鈍化膜。氫氧化鈉濃度應(yīng)保持在規(guī)定范圍內(nèi)，濃度低會造成光亮區(qū)的分散能力不良，低電流密度區(qū)的鈍化膜發(fā)暗。鹽霧試驗出紅銹時間/h 2100 1800 1500 1200 900 600 300 5 10 15 20 25 30 35 鍍層含鎳量/% 鍍層中含鎳量與耐蝕性的關(guān)系我們在進行生產(chǎn)實踐時，有一次試鍍的零件在電鍍過程中發(fā)現(xiàn)鍍層光亮性較差，而且在彩色鈍化后發(fā)現(xiàn)鈍化膜顏色淡黃基本透明，開始認為鋅離子濃度過高，可經(jīng)分析測試鋅、鎳離子含量均在規(guī)定范圍內(nèi)，后增加電流密度重新電鍍結(jié)果一樣，經(jīng)過多次實驗分析總結(jié)，最后認為雖然鋅、鎳含量都在規(guī)定范圍內(nèi)，但鋅離子濃度為上限，而鎳離子含量處于下限，鋅、鎳離子含量比例相差太大。在多次實驗總結(jié)后我們得出了一個數(shù)據(jù)，即鋅鎳離子濃度比例在610：1時鍍層合金比例分配正常。在生產(chǎn)中，各種主要成份不能直接加入鍍槽中，防止破壞鍍液中的各項比例關(guān)系。鋅通過在溶鋅槽中溶解，經(jīng)分析后用過濾機輸送到鍍槽中，其它溶液成份的補加及調(diào)整也需經(jīng)分析后經(jīng)溶鋅槽中過濾到鍍槽中。在生產(chǎn)實踐中，因基礎(chǔ)溶液比例失調(diào)或上下限應(yīng)用不當(dāng)而導(dǎo)致的故障，時有發(fā)生，因此對鍍液成份的控制，確保溶液的穩(wěn)定是不能忽略的。2.4 鈍化及后處理的影響鋅鎳合金鍍層防護性能優(yōu)異因素之一，是由于鍍層中除了鋅外，還有一定比例的鎳存在，鈍化膜在干燥收縮時，裂紋難于達到鍍層表面，因而延緩了腐蝕的進程，抗蝕性提高，這表明鋅鎳合金電鍍后的鈍化處理是提高鍍層抗蝕性能的關(guān)鍵之一。影響堿性鋅鎳合金彩色鈍化主要有三個因素：一是鍍液中的鎳離子濃度；二是鈍化液的PH值；三是鈍化液的溫度。鍍液中鎳離子濃度高則鍍層中鎳含量大，不易鈍化或鈍化無色，而且合金中鎳的含量大于15%，其抗蝕性能反而會降低，因此控制鎳離子含量是鍍層質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一。鋅鎳合金鈍化能否順利進行，既取決于鍍層鎳的含量，又取決于鈍化液的PH值和溫度。鋅鎳合金鈍化液為弱酸性，值：1.72.1；溫度35-40。值高于.，鈍化膜顏色為藍色或藍黃色；值低于.鈍化膜顏色發(fā)暗而且容易擦去。溫度低則鈍化膜無色或藍色。影響堿性鋅鎳合金黑色鈍化主要有三個因素：一是鍍液中的鎳離子濃度；二是鈍化液的PH值；三是鈍化前的酸侵蝕。鍍液中鎳離子濃度高則鍍層中鎳含量大，合金中鎳含量在時鈍化，產(chǎn)生附著力良好顏色均勻的黑亮色鈍化膜，因此控制鎳離子含量也是黑色鈍化膜層質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一。黑色鈍化質(zhì)量的優(yōu)劣也取決于鈍化液的PH值。鋅鎳合金鈍化液為弱酸性，值：.；值高于.，鈍化膜顏色為亮彩虹色；值低于.鈍化膜顏色呈暗彩虹色。黑色鈍化前活化不良，鈍化膜將出現(xiàn)不均勻的斑點。鋅鎳合金鍍層的耐蝕性（中性鹽霧試驗）鍍層 鋅鎳合金（）鋅鎳合金（）（m） 未鈍化） （彩色鈍化）出白銹時間（h） 240672出紅銹時間（h） 13302300 由上可知，只有將各種參數(shù)控制在規(guī)定的工藝范圍內(nèi)，才能保證鈍化膜的質(zhì)量及防護要求。3 結(jié)束語目前，鋅鎳合金的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。在歐洲、日本、美國等發(fā)達國家已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用，由于鋅鎳合金具有較高的耐蝕性以及很好的耐熱性，氫脆性又小已經(jīng)廣泛用于汽車、航空和其它方面。國內(nèi)鋅鎳合金也越來越多的應(yīng)用在汽車、航空航天以及其他機械產(chǎn)品上。堿性鋅鎳合金工藝雖然沒有單金屬鍍鋅穩(wěn)定容易控制，但只要加強工藝管理，對前面所述各種因素進行有效的控制，就會保證生產(chǎn)的順利進行和優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量，這已經(jīng)被生產(chǎn)實踐所驗證。由于鍍層防護性能高，比鍍鋅層提高48倍，環(huán)境污染小，這是近年來受到各行業(yè)用戶青睞的基本原因，這表明鋅鎳合金是很有發(fā)展前景的工藝，在防護