锌镍合金工艺初探

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1、锌镍合金工艺初探梅庆斌舒旭东长安机器制造公司222车间摘要本文对222车间锌镍合金在特种产品及民品上的应用进行叙述，对锌镍合金的耐腐蚀原理进行了分析，同时介绍了222车问对锌镍合金电镀过程中工艺控制方法。关键词锌镍合金耐蚀性分析l目前特种产品表面防腐的现状特种产品因其使用环境恶劣，对钢铁件表面防腐性能要求很高。目前特种产品零件表面防腐主要采用镀锌，对耐蚀性要求较高的采用镀镉。我车间目前镀锌采用的是碱性镀锌体系，镀镉采用的氰化镀镉体系。在长期的加工及使用过程中，暴露出两个镀种主要存在以下几方面的缺点：1．1镀锌抗盐雾性能差，中性盐雾实验一般为300～400小

2、时，不能满足海水等条件下的耐蚀要求。1．2镀镉采用的氰化镀镉，镀液中含有剧毒的氰化钠，人体吸入0．05mg就能致死。含氰废水处理困难，对水处理设备要求高，如未处理彻底。会发生灾难性的污染事故，生产过程和排放都不符合清洁生产的要求。1．3镀镉层致密，氢脆重，零件易发生断裂。1．4金属镉本身有毒，长期接触会引发多种疾病。在特种生产过程中曾经发生过，镀锌零件因为其表面积大，电力线分布不均，造成镀层厚度不均，而在库房中就发生锈蚀的情况。镀镉件也曾经在某关重件上发生氢脆的情况。针对这些问题，必须进行整改。2替代方案＼为保证生产过程及产品的清洁性，同时获得高耐蚀、高性

3、能的镀层，国际上目前较为流行的办法是采用合金电镀代替单金属镀层。由此而发展起来的有锌基镍或铁合金最具有代表性。而锌铁合金操作维护不方便，镀层质量远不及锌镍合金稳定，所以锌镍合金工艺发展更为成熟。目前，民品市场上，全球各大汽车厂家中高级汽车底盘及发动机零件都大量采用锌镍台金技术。长安机器制造公司也在少量科研产品上进行锌镍合金代替镉层或镀锌层的尝试。3锌镍合金的特点及优势锌镍合金镀层一般指以锌为基含有少量镍(20％以下)的合金镀层。含镍10～15％的锌镍镀层其耐蚀性和耐磨性均为锌镀层的3"-'6倍，与镀镉层相当，甚至优于镀镉层。而且辟镍合金镀层没有氢脆，在恶劣

4、的工业大气及严酷的海洋环境中有优良的抗蚀性。锌镍合金采用碱性体系，其工艺与碱性镀锌类似。通过在碱性镀锌体系中加及络合剂，改变镍的析出286电位，使之与锌接近，而达到锌与镍的异常共沉积。镀层中含镍8～17％，含锌83"--92％，因为镍与锌的共沉积，改变其镀层金相组织，使得锌镍合金具有以下优点：3．1高耐蚀性。在镀层厚度8Itm以上时，中性盐雾实验可以达到1200小时无红锈。耐蚀性与镉层相当。3．2低氢脆性。实验证明，锌镍合金电镀过程中的渗氢量远远低于镀镉，同时低于酸性镀锌。能有效地防止氢脆的发生。3．3镀层硬度较高，耐磨性远优于镀锌层。3．4镀层抗高温性能

5、好，在400。C的工作温度下，其耐蚀性保持不变，同时在该温度下镀层具有良好的结合力。3．5电镀后无需进行磷化等处理可直接电泳漆或其它涂装作业，结合力优良。3．6生产过程清洁无毒，废水处理简单。整个生产过程，不含任何有毒物质，对人体无害。废水处理只需进行简单的酸碱中和、固液分离就可进行排放，处理成本低，对环境无害。4锌镍合金耐蚀性机理．4．1锌镍合金耐蚀性机理含Ni在10"-15wt％的Zn-Ni合金镀层为单相的Y结构，而且电极电位比Zn正，Zn-Ni／Fe组成的原电池其腐蚀电动势小，故腐蚀速度慢。另外在镀层发生腐蚀后，表面生成的腐蚀产物(主要是ZnCl2·

6、4Zn(OH)2)具有良好的绝缘性，对镀层的进一步腐蚀起阻滞作用。锌镍合金镀层的高耐蚀性和腐蚀增重与其在腐蚀过程中生成的粘附性、致密性和绝缘性好的腐蚀产物ZnCl2·4Zn(oH)2有关。400鼍300举嗣萋200100O4812162024wt％Ni图一当合金镀层中含有镍元素时，能抑制ZnO的转化生成，且产物中富集了大量的镍元素，使表面的电位正向移动，进而减缓了腐蚀过程中的氧化速度。可以说合金元素的存在，对新的腐蚀产物起到稳定作用，大大降低了镀层的腐蚀速度。287镀层厚度：5“m加热时间：2Hr镀层钝化加热盐雾试验时问(Fir)(．c)050010001

7、500200050一100-_●__一)自锈无150—1●红锈一J200—】258J60100150Zn．Ni彩钝200．J250．J0m13et60绿色100钝化15020C．．_J60黑钝1001S0200一60■一100——一无150●一200■一250，zfl60100彩钝150200————一250●■一图二锌镍合金与镀锌层耐蚀性比较4．2镀层中锌镍的沉积机理锌镍合金共沉积是典型的异常共沉积，而锌优先析出的原因是在该类镀液中副反应Hz的析出速度lf,H+扩散到电极表面的速度快，使电极表面附近局部的pH值升高，提供了zn2+生成氢氧化物的条件，这种

8、氢氧化物的吸附能阴滞Ni斗析出，也就是使Ni2+的极化作用增大，因