碱性锌_镍合金镀层的结构与钝化
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对经不 同后处理的 合金镀层 的耐盐雾试 验委托机 械工业部 产品质量监督检测中心进行了检测, 结果见表 2。可见, 由 N Z-
表 2 镀层耐中性盐雾试验结果( GB6458—86)
试片名称
受镀及后处理条件
出白锈时 出红锈时
间( h)
间(h )
锌-镍合金
2 A / dm2, 10 m in, 彩钝 30 s , 热风吹干
* : 机械工业技术发展基金资助
1999 年 8 月 材 料 保 护 第 32 卷 第 8 期 5
间 的延长而降低。因此 , Cr( Ⅲ) 是钝 化膜的主要 成分之一, 随着 钝化 时间的延长, Cr( Ⅲ) 的 化合物在 工件表面附 着越多, 钝化膜 越厚, 钝化膜也越重。Cr ( Ⅵ) 化合物仅仅作为钝化膜骨架的填充 物和 钝化膜 外表面 的附 着物, 其在 膜层中 的含 量随 时间变 化很 小, Cr( Ⅵ) 化合物主要集中在钝化膜的外表面。
tungstate co nt ent in electr olyt e, W content in the electr odepo sit
tended to a slightly chang e, curr ent efficiency to raise and X RD peak intensity to decr ease. T he mo rpholog y o f the depo sit assumed even ar rang ed g ranular str uct ur e.
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 100℃烘烤 1h
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 0. 3 g/ L 铬酐溶液 80℃烫干
≤408 ≥2 000 ≤408 ≥1 632 ≤720 ≥1 800 ≤624 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 白钝 10 s , 热风吹干
表 1 钝化溶液的 组成及操作条件
成分和条件
N Z-918E pH 值 溶液温度 钝化时间 空中停留时间 搅拌
含量、参数
25～35 ml/ L 1. 35～1. 80 20～35 ℃ 25～60 s 5～10 s 工件移动或压缩空气搅拌
钝化过程中, 溶液的温度、合金组成、钝化时间是关键。溶液 温度太低, 难以形成钝化膜, 过高则钝化膜颜色变 深。钝化时间由 长到短, 钝化膜的外观也会由深至浅。要 获得较理想的钝化膜, 镀 层中 的镍含 量必须 控制在 10% 以下, 否则须 适当提 高钝化 溶液 的温度, 同时延长钝化时间。
图 5 镀层断面组织 500× 2. 3 镀层的结晶结构
采用日 本理学株式会社 生产的 D -M A X 型 X 射线 衍射仪测 得的铁基体上, 在 2 A / dm 2 的阴极电流密度下, 得到的锌-镍合金 镀层的 X 射线衍射图( 见图 6) 。可见, 该 镀层结晶相较均匀, 分析 计算表明, 这种合金镀层是 N iZn 和 N i5Zn21的两种 金属间化合物 的混合物, 同时有微量的金属氢氧化物存在。 2. 4 镀层的耐蚀性
经 24 h 以 上 的 自 然 老 化 后 的 试 样, 在 含 N aCN 50g / L 、 N aO H 5 g / L 的溶 液中, 用 试样 作 阴极, 1Cr 18N i9T i 作 阴极, 以 15 A / dm2 的电流密度电解 1 min, 试样电解前后的失重即为钝化 膜的 质量, 测得的 钝化膜的质量随钝 化时间的变化见图 2, 可见, 钝化膜的质量随钝化时 间的延长而增加, 但当钝化时间超过 55 s 后钝化膜的质量增加趋 势变缓。
≤1032 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 热风吹干
≤720 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 30 m in, 彩钝 30 s , 热风吹干
≤1152 ≥2 000
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 20 s , 热风吹干
( 收稿日期 1999 04 03 责任编辑 张 帆)
MATERIALS PROTECTION
ISSN 1001- 1560 August 1999 V ol. 32 No . 8 Serial No. 247
CONTENTS & ABSTRACTS
Eff ect of Electrolyte Composition on Electrodeposition of Ni-W
≤24
≤312
锌-镍合金
2 A / dm2, 30 m in, 白钝 10 s , 热风吹干
≤24
≤384
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 白钝 10 s , 0. 3 g/ L 铬酐洗, 冷风吹干
≤24
≤288
918 工艺 所获得 的锌-镍 合金 镀层经 彩色 钝化 后, 出 现白 色腐蚀 产 物时间在 700 h 以上, 镀层厚度仅 3～5 Lm。这种镀层经高温烘 烤后 仍具有优异的耐盐雾 腐蚀性能, 100 ℃烘烤 2 h 和 150 ℃烘 烤 1 h 后, 出现白锈时间达到 400 h, 出现红锈时间超过 1500h, 其 耐中性盐雾加速腐蚀性 能为相同厚度的镀锌层的 3 倍以上。
1. 2 钝化溶液的 pH 值变化和使用寿命
在 溶液中钝化 40s, 溶液的 pH 值变化见图 1。由图 1 可见, 钝化溶 液的起始 pH 值为 1. 37, 随着钝化面积的增加, pH 值基本上呈线 性变化, 钝化膜的色彩将逐渐变淡。要获得色彩相近的钝化膜, 须 适当延长时间, 或提高钝化溶液的温度。 1. 3 钝化膜的质量与结合力
Alloy Y ang F ang zu, Gao Gang min, Z heng Xueqing et al ……… ( 1 ) T he effects of so dium t ung st ate contents on the curr ent efficien-
cy , composit ion, str uct ur e and mo rpholog y of N i-W alloy elec-
1 锌-镍合金镀层的彩色钝化
1. 1 钝化溶液的组成和操作条件
钝化处理, 一般采用六价铬。六价铬的氧化性及其复合盐脱 水后的憎水性可以为许多金属提供良好 的保护层。为了适应环境 保 护的要 求, 试验中 以 5 g/ L 的铬 酐与辅 助阴 离子 进行正 交试 验, 配制了代号为 N Z-918E 的低铬彩 色钝化液, 其 组成及操作条 件见表 1。
(a) 钝化前 2 500×
( b) 钝化后 5 000×
图 4 镀层表面形貌
2. 2 镀层的断面组织与显微硬度
锌-镍合金镀层的 断面放大照片见图 5。由图 5 可以看出, 这 种合金镀层为柱状结构, 镀层中存在着贯穿的微小裂纹。此裂纹 或许正是镀层抗蚀性优异的原因之一。经测试, 该镀层的显微硬 度达 400HV 。
Structure of Zn-Ni Alloy Electrodeposit and Its Passivating Xiong G ang, Chai Q uny ing, Hu X ialing et al …………… ( 4 ) T he str uctur e of Z n-Ni allo y electro depo sit w as st udied by X RD and SEM m ea ns. T he color passiv e film w ith g ood salt fog testing r esults w as pr epa red by using new ly dev elo ped passivating solutio n N Z -918E. T he changing r ules o f pH va lue, Cr 6+ and to tal Cr in the film w ere a lso investig ated.
Morphology and Structure of Porous Anodic Film on Aluminum Subs trate M a Shenli, Xu K ew ei, G e L iling et al …………………… ( 6 )
tr odepo sit obtained in cit rat e bath w ere studied by elect ro chemistry , spect ro pho tomet ry , X -r ay diffr act ion and metallo gr aphic met ho ds. I t w as sho wn that by the increase of sodium
图 2 钝化膜质量与时间的关系 用 白色软 橡皮在 钝化 15～65 s 的 钝化膜 上来回 擦试, 橡皮 上无 黄色粘附物, 擦试 区与未擦试 区外观无变 化, 说 明该彩色钝 化膜与镀层间结合良好 。 1. 4 钝化膜中六价铬和总铬含量 按 G B 9791—88 规定的方法, 采用日本岛津产 U V -250 型分 光光度计测得钝化膜中 六价铬和总铬含量随钝化时间的变化( 见 图 3) 。
3 结论
由 NZ -918 碱 性锌-镍 合金电 镀工艺 得到 的含 镍量为 8% ～ 10% 的合 金镀层 主要由 NiZn 和 N i5Zn21组成; 镀层 为柱状 结晶; 表面微裂纹分布均匀。彩色钝化 剂溶液稳定, 得到的合金镀层的 彩色钝化膜结合力良好 , 耐蚀性远远优于镀锌层。
参考文献
熊 刚等. N Z-918 碱性 锌-镍合 金镀液 的工 艺性 能. 材 料保护, 1994, 27 ( 9) ∶22～24
≤1152 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 40 s , 热风吹干
≤1152 ≥2 000
锌-镍合金 锌-镍合金 锌-镍合金 锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 100℃烘烤 2h
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 150℃烘烤 1h
关键词 电镀 锌-镍合金 钝化
锌-镍合金 镀层如果不 经过适当 的钝化 处理, 就无法 实现其 优异的耐蚀性。据报道, 含 6% ～10% 镍的锌-镍合金层可进行彩 色、白色、黑 色、绿色等 钝化处理。由 N Z-918 碱性锌镍 合金电镀 工艺得到 的合金镀层的镍含 量为 8% ～10% , 是较理 想的可钝化 合金镀层。本文对该工艺所得锌-镍合金 镀层的结构、彩色钝化处 理工艺进行了探讨。
2 镀层结构与性能
2. 1 镀层的表面形貌
由扫 描镜得到的合 金镀层钝 化前和钝化 后的表面 形貌见图 4。可见, 锌-镍合金镀层钝化 前晶粒细小, 直径约为 <1 Lm, 有微 量的非金属物质夹杂其间, 有少许裂纹; 镀层经彩 色钝化后, 表面 附着一层 致密的复 合无机盐膜 层, 经 稀硝酸浸蚀 后, 膜 层呈微裂 纹状。
图 1 钝化溶液 pH 值变化 在钝 化溶 液 温 度 为2 5± 2℃ 下 , 用 1dm2 的 锌 -镍 合 金试 片
图 3 钝化膜中 Cr( Ⅵ) 与总铬含量 可见, 随着钝化时间的延长, 钝化膜中总铬含量升高, 而六价 铬 的含 量变化 却很小 。钝 化膜中 六价铬 所占有 的比 例随 钝化时
4 A ug 1999 MATERIALS PROTECTION V ol. 32 N o . 8
碱性锌-镍合金镀层的结构与钝化*
武汉材料保护研究所( 430030) 熊 刚 蔡群英 胡遐林 陈忠义
摘 要 采用 SEM 和 X-射线衍射分析了 N Z-918 碱性锌-镍合金镀层的结构; 以 N Z-918E 为彩色钝 化剂得到了耐盐雾 性能优异的彩色钝化膜; 研究了钝化过程中溶液 pH 值和钝化膜中 Cr( Ⅵ) 和总铬的变化规律。
表 2 镀层耐中性盐雾试验结果( GB6458—86)
试片名称
受镀及后处理条件
出白锈时 出红锈时
间( h)
间(h )
锌-镍合金
2 A / dm2, 10 m in, 彩钝 30 s , 热风吹干
* : 机械工业技术发展基金资助
1999 年 8 月 材 料 保 护 第 32 卷 第 8 期 5
间 的延长而降低。因此 , Cr( Ⅲ) 是钝 化膜的主要 成分之一, 随着 钝化 时间的延长, Cr( Ⅲ) 的 化合物在 工件表面附 着越多, 钝化膜 越厚, 钝化膜也越重。Cr ( Ⅵ) 化合物仅仅作为钝化膜骨架的填充 物和 钝化膜 外表面 的附 着物, 其在 膜层中 的含 量随 时间变 化很 小, Cr( Ⅵ) 化合物主要集中在钝化膜的外表面。
tungstate co nt ent in electr olyt e, W content in the electr odepo sit
tended to a slightly chang e, curr ent efficiency to raise and X RD peak intensity to decr ease. T he mo rpholog y o f the depo sit assumed even ar rang ed g ranular str uct ur e.
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 100℃烘烤 1h
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 0. 3 g/ L 铬酐溶液 80℃烫干
≤408 ≥2 000 ≤408 ≥1 632 ≤720 ≥1 800 ≤624 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 白钝 10 s , 热风吹干
表 1 钝化溶液的 组成及操作条件
成分和条件
N Z-918E pH 值 溶液温度 钝化时间 空中停留时间 搅拌
含量、参数
25～35 ml/ L 1. 35～1. 80 20～35 ℃ 25～60 s 5～10 s 工件移动或压缩空气搅拌
钝化过程中, 溶液的温度、合金组成、钝化时间是关键。溶液 温度太低, 难以形成钝化膜, 过高则钝化膜颜色变 深。钝化时间由 长到短, 钝化膜的外观也会由深至浅。要 获得较理想的钝化膜, 镀 层中 的镍含 量必须 控制在 10% 以下, 否则须 适当提 高钝化 溶液 的温度, 同时延长钝化时间。
图 5 镀层断面组织 500× 2. 3 镀层的结晶结构
采用日 本理学株式会社 生产的 D -M A X 型 X 射线 衍射仪测 得的铁基体上, 在 2 A / dm 2 的阴极电流密度下, 得到的锌-镍合金 镀层的 X 射线衍射图( 见图 6) 。可见, 该 镀层结晶相较均匀, 分析 计算表明, 这种合金镀层是 N iZn 和 N i5Zn21的两种 金属间化合物 的混合物, 同时有微量的金属氢氧化物存在。 2. 4 镀层的耐蚀性
经 24 h 以 上 的 自 然 老 化 后 的 试 样, 在 含 N aCN 50g / L 、 N aO H 5 g / L 的溶 液中, 用 试样 作 阴极, 1Cr 18N i9T i 作 阴极, 以 15 A / dm2 的电流密度电解 1 min, 试样电解前后的失重即为钝化 膜的 质量, 测得的 钝化膜的质量随钝 化时间的变化见图 2, 可见, 钝化膜的质量随钝化时 间的延长而增加, 但当钝化时间超过 55 s 后钝化膜的质量增加趋 势变缓。
≤1032 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 热风吹干
≤720 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 30 m in, 彩钝 30 s , 热风吹干
≤1152 ≥2 000
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 20 s , 热风吹干
( 收稿日期 1999 04 03 责任编辑 张 帆)
MATERIALS PROTECTION
ISSN 1001- 1560 August 1999 V ol. 32 No . 8 Serial No. 247
CONTENTS & ABSTRACTS
Eff ect of Electrolyte Composition on Electrodeposition of Ni-W
≤24
≤312
锌-镍合金
2 A / dm2, 30 m in, 白钝 10 s , 热风吹干
≤24
≤384
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 白钝 10 s , 0. 3 g/ L 铬酐洗, 冷风吹干
≤24
≤288
918 工艺 所获得 的锌-镍 合金 镀层经 彩色 钝化 后, 出 现白 色腐蚀 产 物时间在 700 h 以上, 镀层厚度仅 3～5 Lm。这种镀层经高温烘 烤后 仍具有优异的耐盐雾 腐蚀性能, 100 ℃烘烤 2 h 和 150 ℃烘 烤 1 h 后, 出现白锈时间达到 400 h, 出现红锈时间超过 1500h, 其 耐中性盐雾加速腐蚀性 能为相同厚度的镀锌层的 3 倍以上。
1. 2 钝化溶液的 pH 值变化和使用寿命
在 溶液中钝化 40s, 溶液的 pH 值变化见图 1。由图 1 可见, 钝化溶 液的起始 pH 值为 1. 37, 随着钝化面积的增加, pH 值基本上呈线 性变化, 钝化膜的色彩将逐渐变淡。要获得色彩相近的钝化膜, 须 适当延长时间, 或提高钝化溶液的温度。 1. 3 钝化膜的质量与结合力
Alloy Y ang F ang zu, Gao Gang min, Z heng Xueqing et al ……… ( 1 ) T he effects of so dium t ung st ate contents on the curr ent efficien-
cy , composit ion, str uct ur e and mo rpholog y of N i-W alloy elec-
1 锌-镍合金镀层的彩色钝化
1. 1 钝化溶液的组成和操作条件
钝化处理, 一般采用六价铬。六价铬的氧化性及其复合盐脱 水后的憎水性可以为许多金属提供良好 的保护层。为了适应环境 保 护的要 求, 试验中 以 5 g/ L 的铬 酐与辅 助阴 离子 进行正 交试 验, 配制了代号为 N Z-918E 的低铬彩 色钝化液, 其 组成及操作条 件见表 1。
(a) 钝化前 2 500×
( b) 钝化后 5 000×
图 4 镀层表面形貌
2. 2 镀层的断面组织与显微硬度
锌-镍合金镀层的 断面放大照片见图 5。由图 5 可以看出, 这 种合金镀层为柱状结构, 镀层中存在着贯穿的微小裂纹。此裂纹 或许正是镀层抗蚀性优异的原因之一。经测试, 该镀层的显微硬 度达 400HV 。
Structure of Zn-Ni Alloy Electrodeposit and Its Passivating Xiong G ang, Chai Q uny ing, Hu X ialing et al …………… ( 4 ) T he str uctur e of Z n-Ni allo y electro depo sit w as st udied by X RD and SEM m ea ns. T he color passiv e film w ith g ood salt fog testing r esults w as pr epa red by using new ly dev elo ped passivating solutio n N Z -918E. T he changing r ules o f pH va lue, Cr 6+ and to tal Cr in the film w ere a lso investig ated.
Morphology and Structure of Porous Anodic Film on Aluminum Subs trate M a Shenli, Xu K ew ei, G e L iling et al …………………… ( 6 )
tr odepo sit obtained in cit rat e bath w ere studied by elect ro chemistry , spect ro pho tomet ry , X -r ay diffr act ion and metallo gr aphic met ho ds. I t w as sho wn that by the increase of sodium
图 2 钝化膜质量与时间的关系 用 白色软 橡皮在 钝化 15～65 s 的 钝化膜 上来回 擦试, 橡皮 上无 黄色粘附物, 擦试 区与未擦试 区外观无变 化, 说 明该彩色钝 化膜与镀层间结合良好 。 1. 4 钝化膜中六价铬和总铬含量 按 G B 9791—88 规定的方法, 采用日本岛津产 U V -250 型分 光光度计测得钝化膜中 六价铬和总铬含量随钝化时间的变化( 见 图 3) 。
3 结论
由 NZ -918 碱 性锌-镍 合金电 镀工艺 得到 的含 镍量为 8% ～ 10% 的合 金镀层 主要由 NiZn 和 N i5Zn21组成; 镀层 为柱状 结晶; 表面微裂纹分布均匀。彩色钝化 剂溶液稳定, 得到的合金镀层的 彩色钝化膜结合力良好 , 耐蚀性远远优于镀锌层。
参考文献
熊 刚等. N Z-918 碱性 锌-镍合 金镀液 的工 艺性 能. 材 料保护, 1994, 27 ( 9) ∶22～24
≤1152 ≥2 000
锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 40 s , 热风吹干
≤1152 ≥2 000
锌-镍合金 锌-镍合金 锌-镍合金 锌-镍合金
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 100℃烘烤 2h
2 A / dm2, 20 m in, 彩钝 30 s , 150℃烘烤 1h
关键词 电镀 锌-镍合金 钝化
锌-镍合金 镀层如果不 经过适当 的钝化 处理, 就无法 实现其 优异的耐蚀性。据报道, 含 6% ～10% 镍的锌-镍合金层可进行彩 色、白色、黑 色、绿色等 钝化处理。由 N Z-918 碱性锌镍 合金电镀 工艺得到 的合金镀层的镍含 量为 8% ～10% , 是较理 想的可钝化 合金镀层。本文对该工艺所得锌-镍合金 镀层的结构、彩色钝化处 理工艺进行了探讨。
2 镀层结构与性能
2. 1 镀层的表面形貌
由扫 描镜得到的合 金镀层钝 化前和钝化 后的表面 形貌见图 4。可见, 锌-镍合金镀层钝化 前晶粒细小, 直径约为 <1 Lm, 有微 量的非金属物质夹杂其间, 有少许裂纹; 镀层经彩 色钝化后, 表面 附着一层 致密的复 合无机盐膜 层, 经 稀硝酸浸蚀 后, 膜 层呈微裂 纹状。
图 1 钝化溶液 pH 值变化 在钝 化溶 液 温 度 为2 5± 2℃ 下 , 用 1dm2 的 锌 -镍 合 金试 片
图 3 钝化膜中 Cr( Ⅵ) 与总铬含量 可见, 随着钝化时间的延长, 钝化膜中总铬含量升高, 而六价 铬 的含 量变化 却很小 。钝 化膜中 六价铬 所占有 的比 例随 钝化时
4 A ug 1999 MATERIALS PROTECTION V ol. 32 N o . 8
碱性锌-镍合金镀层的结构与钝化*
武汉材料保护研究所( 430030) 熊 刚 蔡群英 胡遐林 陈忠义
摘 要 采用 SEM 和 X-射线衍射分析了 N Z-918 碱性锌-镍合金镀层的结构; 以 N Z-918E 为彩色钝 化剂得到了耐盐雾 性能优异的彩色钝化膜; 研究了钝化过程中溶液 pH 值和钝化膜中 Cr( Ⅵ) 和总铬的变化规律。