高强钢低氢脆电镀znni合金工艺研究

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1、高强钢低氢脆电镀Zn-Ni合金工艺研究商红武1安茂忠1杨培霞1熊劲松2杨艳芹21．哈尔滨工业大学应用化学系，哈尔滨150001；2．国营红林机械厂，湖北孝感432100摘要研究了弱酸性氯化钾一乙酸铵体系电镀锌镍合金工艺，开发了适于本体系的光亮剂，深入探讨了镀●液组成及工艺条件对镀层组成的影响，确定了获得全光亮锌镍合金镀层的最佳工艺。在最佳工艺条件下，镀层中镍的质量分数约为13％，主要由Y相NisZnz-组成。缺口试样持久拉伸试验及镀件氢含量测试表明，该电镀锌镍合金工艺具有较低的氢脆性，适合于高强钢的电镀。关

2、键词电镀Zn-Ni合金氢脆高强钢Abstract：TheelectroplatingprocessforZn-Nialloycoatingsinweakacidbathisoptimizedandadditiveofsystemispresented．Theeffectsofdifferentprocessconditionsandcompositionsoncomposingofcoatingsareinveatigated．ThebestprocessconditionsforbrightZn-Nial

3、loycoatingsareobtained．TheresultsshowthatthealloycoatingwithNi一13(wt)％isiscomposedofy-phase(NisZn2,)．TheresultsofnotchedtensiletestandhydrogencontenttestshowtheelectroplatingprocessforZn-Nialloycoatingshaslowhydrogenembrittlement．Thisprocessadapttoelectrop

4、latOnthehighstrengthsteel．Keywords：electroplating；Zn-Niahoy；hydrogenembrittlement；Thehighstrengthsteel前言随着航空航天和汽车工业的发展，对钢铁材料各种零部件的氢脆性、耐蚀性提出了越来越高的要求。目前高强钢低氢脆表面处理的方法主要有：达克罗锌铬涂层、高温真空粉末渗锌【11、氰化物电镀镉【21、电镀镉钛合金‘31等技术。达克罗锌铬涂层与基体的结合不够牢固，高温真空粉末渗锌工艺复杂且成本过高，氰化物电镀镉、电镀镉

5、钛合金的镀液及Cd均有剧毒。因此，以上这些表面处理方法的应用都受到一定的限制。zn-Ni合金镀层具有优良的耐蚀性，尤其是具有低氢脆性，几乎无氢脆‘41，且机械加工性能和物理性能比镀锌层好，因此特别适合于高强钢上电镀瞪I。据报道，Ni质量分数约为13％雕J锌镍合金镀层具有更突出的性能，极有可能替代目前使用的高强钢保护层【6I。为此，本文的主要研究目的是确定获得光亮、镍质量分数为13％左右的zn．N冶金的镀液组成及工艺条件，在此基础上，对几种不同型号的高强钢进行电镀，以明确电镀Zn-Ni合金用于各种高强钢防护性

6、、低氢脆电镀的可行性。1实验1．1镀液基本组成Zn-Ni合金镀液的基本组成如下：ZnCl280-100g／LNiClz‘6H20100—120g／L42KCI180-210PIECH3COONI-1470-100g几H380320-30g／L根据相关文献报道【7，8·9l-与iE交实验，在哈尔滨工业大学721．3光亮剂【101的基础上研究配制了添加剂AS903。该添加剂的用量为2--6ml／L。1．2实验材料作为航空材料，常使用铬锰硅钢系高强钢。因此，本实验选取广泛使用的300M、35CrMBSiA及65M

7、n三种牌号的高强钢作为试验材料，其主要成分如表l。缺El试样持久拉伸试验件由北京航空材料研究所提供，制作精度经过光学检测。氢含量测试采用吐洱I砌×4mm圆柱状35CrMnS谂高强钢试样。镀层镍含量测试及形貌观察用试样基体材料均使用电解铜箔。镀层结构分析用试样的基体为低碳钢。，表1高强钢基体材料的组成1．3工艺流程及测试方法电镀工艺流程包括：化学除油一水洗-．弱浸蚀一水洗一去离子水洗一电镀一水洗一去离子水洗一冷风吹干。通过正交试验对镀液组成进行筛选、优化，之后通过单因素试验进一步研究镀液组成及工艺条件对镀层质

8、量及组成的影响。镀层表面形貌使用日本Hitachi$4700型场发射扫描电子显微镜观察，同时利用其配备的能谱仪(EDAX)分析镀层中各元素的含量。‘。使用日本岛津公司生产的XRD．6000X射线粉末衍射仪分析镀层的相组成，测试时入射线为Cu的KQ射线，入射波长为0．15406nm，扫描速度0．02*／s。氢脆性能评价按照HB5067《氢脆试验方法》的规定进行。使用德国Zwick／Roell型拉伸机进行缺口试样持久