电镀锌镍合金彩色钝化工艺

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1999 年第 18 卷第 3 期 煤炭技术 (Coal Technology)
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电镀锌镍合金彩色钝化工艺
梁振东 徐 却 (鸡西煤矿专用设备厂 ,鸡西 158100) (哈尔滨煤炭设计研究院 ,哈尔滨 150001)
摘 要 简要地介绍了锌镍合金电镀新工艺 ,推荐了通过理论研究 和实验摸索确定的电镀锌镍合金后 彩色钝化工艺 。
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1999 年第 18 卷第 3 期 煤炭技术 (Coal Technology)
Ni + 2H + = Ni2 + H ξ 11112 由 PH 升高而形成钝化膜的过程
由于锌和镍的溶解 ,使锌镍合金镀层表面附近 钝化液的 H + 浓度减少 ,OH2浓度相应增加而使 PH 上升 ,在此情况下 ,溶液中的重铬酸根就要转变为铬 酸根离子 。
理论上 ,锌镍合金电镀工艺按主盐分类有多种类
型 ,并且类型不同 ,其中铬合剂 、光亮剂 、工艺参数等
都有很大区别。具有实用价值 ,能投入大槽使用的工
艺并不多见 ,尤其是工艺中光高剂部分 ,目前仍然处
于优化专控状态。经过多次调研 ,长期理论探索和实
验摸索 ,确定了投入生产使用的锌镍合金电镀。
工艺流程 :装挂 →除锈 →清洗 →清洗 →电解除
的胶状盐 ,沉积在镀层表面干燥后就变成一层抗腐
蚀性良好的保护膜 。
钝化膜彩虹色的形成 ,除了些化合物本身带色
(如三价铬盐呈绿色 ,六价铬盐呈橙黄色 ,主要是因
为钝化膜是一种凝胶颗粒极细微 ,使光线产生散射 ,
这种对光线的干扰形成彩虹色 。从不同角度观看 ,
色泽也会不同 。
当锌镍合金镀层浸入钝化液时 ,发生了下列三
212 钝化膜的抗腐蚀性能 将钝化后的镀件放置在露天处 ,经过长期风吹 、
日晒 、雨淋并在井下现场使用一段时间后 ,经测定其 钝化膜仍然是连续的 ,锌镍合金镀层及基体都未被 腐蚀 ,所以钝化膜能够提高锌镍合金镀层的抗腐蚀 性。 213 钝化膜的耐磨性能
将装配完毕的单体液压支柱 ,在 0~38MPa 液压 作用下 ,升降 1 000 次 ,其钝化膜仍连续 ,没有剥落 , 没有露出镀层和基体 。试验结果表明 ,钝化膜具有 良好的耐磨性 。 3 结论
磨性 ,延长镀件的储存和使用寿命 。彩色钝化液的
成份及工艺规范推荐如下 :
CrO3 10~1215 g/ L
Nacl
38~50 g/ L
Nicl2·6H2O 1~3 g/ L
FeSO4
3~5 g/ L
Zn
1~3 g/ L
温度
80~85 ℃
PH 215~315
(3) 其它 。 另外 ,按防松原理可分为 : A 、使啮合螺纹面上的摩擦力特别高 ; B 、使支撑面上的摩擦力特别高 ; C、机械固定 ,防止回转 ; D 、利用剪断形 ,弯曲形的弹簧压力 ; E、其它 。 现将具有代表性的防松零件及其适用的联接形 式 ,防松原理 ,拧入力矩等分别示于表 2 。 综上所述的多种防松办法和防松零件在 DZ60 型振动打桩锤上得到广泛应用 ,收到显著成效 ,达到 了设计要求和使用效果 ,受到用户好评 。 3 结束语 从耐松动观点出发 ,对螺纹联接的设计思想和 若干具体方法进行叙述 ,认为其主要解决方法为 :减 轻螺纹联接处的负荷 ;给以足够的轴向力以减少被 联接件间的滑移 。依靠止转作用 ,防松的零件主要 是为特殊情况下的补救措施使用 ,应避免只依赖其 效果 。
Cr2O27 - + HO = 2Cr24 + + 2H + 这时在铬酸根和氢氧根离子作用下 ,就生成碱 式铬酸铬 、碱式铬酸锌 、碱式铬酸镍 、三氧化二铬及 亚铬酸锌 、亚铬酸镍 ,在锌镍合金镀层表面生成凝胶 状膜层 。 Cr3 + + OH - + CrO24 - = Cr (OH) CrO4 (碱式铬酸铬) 2Cr3 + + 6OH - = cr2O3·3H2O (三氧化二铬) 2Zn2 + + 2OH - + CrO24 - = Zn (OH) 2CrO4 (碱式铬酸锌) Zn2 + + 2Cr3 + + 80H - = Zn (CrO2) 2·4H2O(亚铬酸锌) 2Ni2 + + 2OH - + CrO24 - = Ni2 (OH) 2·CrO4 (碱式铬酸镍) Ni2 + + 2Cr3 + + 8OH - = Ni (CrO2) 2·4H2O(亚铬酸镍) 钝化膜的组成比较复杂 ,它的化学式大致是 : Cr2O3·Cr (OH) CrO4·Cr2 (CrO4) 3·Zn2 (OH) 2CrO4·ZnCr· ZnCl2·Ni2 (OH) 2CrO4·Ni (CrO2) 2·NiCl2·XH2O 11113 钝化膜的溶解过程 当钝化膜形成到一定程度 ,若继续将镀件放在 钝化液内 ,由于离子的扩散作用 ,钝化膜表面附近溶 液中的氢离子浓度又会升高 ,PH 降低 ,钝化膜会溶 解掉一些 ,所以钝化时间太长 ,钝化膜非但不会厚起 来 ,而会越来越薄 。 以上三个过程是同时进行的 ,即整个钝化过程 中 ,包含着锌和镍的溶解 ,膜的生成及膜的溶解 。其 中膜的生成是主要方面 。但由于溶液中酸度很高 , 在溶液中钝化膜溶解的速度大于成膜的速度 ,生成 的钝化膜是比较薄的 ,只有当镀件离开钝化溶液 ,在 空气中仍然进行上述反应 ,由于残留在锌镍合金镀 层上的溶液比较少 ,反应的结果是使氢离子浓度迅 速降低 ,残留的溶液的 PH 值迅速增高 ,使锌镍合金 镀层与名铬酸盐等物质起反应 ,形成胶镆状的化合 物。 112 工艺流程和钝化液成份及工艺条件的影响 11211 工艺流程 镀锌镍合金 →水洗两道 →钝化 →快速浸洗 →自 烘干 11212 钝化液成份及工艺积条件的影响 (1) 铬酐 铬酐浓度高 ,钝化膜厚 ,色彩浓 、光亮度好 。但 浓度太高会降低镀层厚度 ,会加速膜及锌镍合金镀
时间
25 - 50 s
111 钝化膜的形成机理
锌镍合金镀层的铬酸彩色钝化过程是一个“固
—液”(即金属与溶液) 两相界面上氧化还原的过程 ,
反应很复杂 ,成膜也由多方面因素决定 ,是锌镍合金
镀层与六价铬进行氧化还原反应 ,锌镍被氧化 ,六价
铬被还原 ,反应消耗了氢离子 ,使界面 PH 值升高而
形成氢氧化铬胶膜 ,还有其它一系列反应生成复杂
关键词 锌镍合金 彩色钝化 钝化膜 抗腐蚀性
Colour Passivation Process of Electro - Zinc - Nickel Alloy
Liang Zhendong Xu Que ( Ji Xi Coal Mine Special Equipment Plant ,Ji Xi 150081) ( Harbin coal Design Researdch Institute , Harbin 150001)
Key Words Zinc - nickel alloy Colour passivation Passivation membrane Corrosion - resistant
0 概 述
将单体液压支柱活柱进行强化氮化处理后 ,进
行锌镍合金电镀及镀后彩色钝化 ,以补充和完善活
柱表面的防腐性能和耐磨性能 。
油 →清洗 →清洗 →活化 →清洗 →清洗 →镀锌镍合金
→清洗 →卸挂 →彩色钝化 →清洗 →自烘干
1 电镀锌镍合金后的彩色钝化工艺
镀后对锌镍合金镀层进行彩色钝化处理能够对
锌镍合金渡层进行化学抛光 ,使表面光亮 。钝化膜
能够有效地弥补镀层的缺陷 ,提高锌镍合金镀层的
ห้องสมุดไป่ตู้
抗腐蚀能力 ,提高锌镍合金镀层的化学稳定性和耐
层的溶解 ,同时使膜层与锌镍合金镀层之间附着不 牢固 ,容易脱落 ,膜层呈灰黄色容易擦去 ;浓度偏低 , 彩色淡 ,甚至呈青白色 ,不光亮 。通过实验确定 ,本 工艺铬酐为 10~1215 g/ L 时最为适宜 。
(2) 三价铬 三价铬化合物是膜的主要成分 ,它不溶于水 ,具 有较高的稳定性 ,强度高 ,是构成膜层的“骨架”,使 镀层得到良好的保护 ,所以 ,三价铬直接影响到膜的 形成 。在新配制的溶液中无三价铬离子 ,钝化膜色 彩淡而偏黄 ,为了生成三价铬 ,采用加入锌粉或硫酸 亚铁的方法 ,把六价铬还原成三价铬 。通过实验确 定 ,锌粉为 1~3 g/ L ,硫酸亚铁为 3~5 g/ L 时 ,可达 到六价铬 :三价铬为 115 :1 的比例 。 (3) 氯化镍 根据锌镍合金的电镀工艺 , 镀层中镍含量为 11 %~15 % ,当镀件表面镍发生溶解 ,为了保持“固 一液”两相界面上镍离子浓度梯度 ,必须在钝化液中 加一定量的氯化镍 ,否则将使锌镍合金镀层的硬度 下降 。同时 ,氯化镍是活化剂 ,能增强化学抛光的效 果 。通过实验确定 ,加入量在 1 - 3 g/ L 时为最佳 , 保证了锌镍合金镀层成份的稳定性 。 (4) 氯化钠 氯化钠是钝化液的主盐 ,为钝化膜的形成提供 氯离子 ,且起活化剂作用 ,增强化学抛光效果 。如果 浓度太高 ,易使膜层与镀层之间的附着不牢固 ,钝化 膜发暗发雾容易脱落 。浓度太低 ,钝化膜的光高度 差 。通过实验确定 ,氯化钠浓度为 38~50 g/ L 时为 最佳 ,钝化膜细致光亮 。 (5) 温度 钝化液温度接近上限时 ,钝化反应加快 ,应尽量 缩短在空气中搁置时间 ,钝化膜色彩才能均匀 。但 溶液温度过高 ,会造成膜层疏松 ,抗蚀性差 ;而溶液 温度过低 ,色彩偏淡 ,甚至无彩色出现 。通过实验确 定温度控制在 80 - 85 ℃最为适宜 。 (6) 时间 钝化时间既不能太短 ,也不能太长 。钝化时间 短钝化膜较薄且光亮度差 ,时间太长 ,钝化膜又会部 分溶解 ,色彩偏黄 ,起灰易擦去 。通过实验确定 ,时 间应控制在 25~50 s 最为适宜 。 (7) 清洗与成膜 由于是低铬酸彩色钝化 ,所以膜层主要在溶液 中形成 ,又因为是高温钝化 ,因此不需要在空气中停 留时间太长 ,一般为 5~15 s ,然后立即快速清洗 ,清 洗水要求经常更换 。
Abstract The paper presents the new zinc - nickel alloy process and provides the electro - zinc - nickel alloy colour passivation process based on the research and test1
个反应过程 。
11111 锌镍的溶解与六价铬被还原的过程
锌镍合金镀与酸反应被溶解 ,生成锌离子和镍
离子 ,六价铬被还原为三价铬离子 。
3Zn + Cr2O27 - + 14H + = 3Zn2 + + 2Cr3 + + 7H2O
3Zn + 2CrO24 - + 16H + = 3Zn2 + + 2Cr3 + + 8H2O
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(8) 老化 凝胶状钝化膜经烘干才具有良好的抗蚀性 。本 工艺由于是采用的高温溶液钝化及快速清洗 ,因此 工件本身的余温可达到 50~60 ℃左右 ,可自烘干 。 2 钝化膜的性能指标 211 膜的外观色彩 、光亮性和连续性 随着钝化膜厚度的减薄 ,膜的色彩变化如下 : 红褐色 →玫瑰红色 →金黄色 →橄榄绿色 →绿色 →紫红色 →浅黄色 →青白色 根据实验结果和生产实践结果证明 ,膜的色彩 在金黄色 →橄榄绿色 →绿色 →紫红色范围内时 ,光 亮比较好 。钝化膜太厚时 ,光洁度下降 ,钝化膜太薄 时抗腐蚀性降低 。在实际生产中 ,整体的钝化膜外 观颜色是金黄色 、橄榄绿色 、绿色 、紫红色效替分布 , 形成彩虹色 。 根据实验结果与生产实践证明 ,采用此钝化工 艺 ,钝化膜是连续的 。
可以证明 ,本文推荐的锌镍合金镀后彩色钝化 工艺 ,具有很高的防腐性能和良好的耐磨性能 ,与电 镀锌镍合金配合 ,是一种很值得推广的工艺方法 。
收稿日期 :1999 - 01 - 05
(上接第 30 页) 通零件大 ,达到预定的固紧力时 ,止回力矩达到最 大。
(2) 拧入正常形 。和普通零件一样被拧紧 ,固紧 力矩越大 ,止回力矩了越大 。
Zn + 2H + = Zn2 + H ξ
3Ni + Cr2O27 - + 14H + = 3Ni2 + + 2Cr3 + + 7H2O
3Ni + Cr2O24 - + 16H + = 3Ni2 + + 2Cr3 + + 8H2O
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