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1、.4陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)Aug.200634JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYVol.24*文章編號:1000-5811(2006)04-0034-05鋼表面化學(xué)鍍鎳工藝的研究1112侯俊英,趙程,王海梅,左獻(xiàn)寶(1青島科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院,山東青島266000;2河南高遠(yuǎn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司,河南新鄉(xiāng)453003)摘要:主要研究了鋼材表面化學(xué)鍍鎳的工藝配方。為了得到一個(gè)沉積速度快、鍍層外觀光亮、與基體結(jié)合力好、硬度高等良
2、好性能的化學(xué)鍍液成分,在參考有關(guān)鍍液組成研究的基礎(chǔ)上,分析了各成份和工藝條件對沉積速度等性能的影響,利用正交試驗(yàn)優(yōu)選出一種較好的鍍液配方,并對所得到的化學(xué)鍍鎳層采用金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)等顯微分析儀器進(jìn)行了外觀、硬度、厚度等方面的性能測試,對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,在分析工藝配方對鍍層性能的影響時(shí),著重分析了工藝配方對化學(xué)鍍鎳沉積速度的影響。關(guān)鍵詞:化學(xué)鍍鎳;工藝配方;正交試驗(yàn);沉積速度中圖分類號:TG1744文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0前言化學(xué)鍍鎳層結(jié)晶細(xì)致、孔隙率低、硬度高、磁性好。在許多情況下,如內(nèi)部鍍層和復(fù)雜形狀的鋼鐵零件,用化學(xué)鍍鎳替代鍍硬鉻具有許多優(yōu)點(diǎn)。目前化學(xué)鍍鎳已廣泛應(yīng)用
3、于電子、航空、航天、化工、精密儀器等工業(yè)中,如用非金屬材料制成的零件經(jīng)化學(xué)鍍鎳后再電鍍一裝飾層,已經(jīng)在汽車、家電、日用工業(yè)產(chǎn)品中大規(guī)模應(yīng)用。化學(xué)鍍鎳層的高防腐性和硬度及其對化工材料的穩(wěn)定性使其在化工用泵、壓縮機(jī)、閥等產(chǎn)品部件上的地位越來越高,在核工業(yè)、航空航天工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣,此外,化學(xué)鍍鎳層優(yōu)異的磁性能使其在計(jì)算機(jī)光盤生產(chǎn)中也得到了大規(guī)模應(yīng)用。由于化學(xué)鍍鎳的種種優(yōu)點(diǎn),而且設(shè)備簡單,因此這一工藝有[1]良好的市場和應(yīng)用前景。1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)裝置及材料本實(shí)驗(yàn)所用試樣:20mm30mm鍍鋅鐵板。所用試劑:硫酸鎳,次亞磷酸鈉,檸檬酸,醋酸鈉,鹽酸,碘酸鉀,氨水,十二烷基苯磺酸鈉等
4、,均為化學(xué)純(C.P.)。主要儀器:76-1型恒溫玻璃水浴、玻璃鍍槽。其它:pH試紙。實(shí)驗(yàn)裝置是76-1型恒溫玻璃水浴,自動(dòng)控溫。1.2實(shí)驗(yàn)過程[2]據(jù)文獻(xiàn)介紹:在鍍液的化學(xué)組成中,硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸和醋酸鈉的濃度對化學(xué)鍍鎳速度和*收稿日期:2006-04-11作者簡介:侯俊英(1967-),女,陜西省渭南市人,副教授,碩士,研究方向:金屬材料表面改性處理第4期侯俊英等:鋼表面化學(xué)鍍鎳工藝的研究35鍍層質(zhì)量的影響較顯著,因此本實(shí)驗(yàn)就選擇其為4因素,每個(gè)因素選取3個(gè)水平,該水平是在參考大量文4[3]獻(xiàn)的基礎(chǔ)上提出來的,見表1。確定因素水平后,選用L9(3)試驗(yàn)表(即四因素
5、三水平的正交試驗(yàn)表,見表2)進(jìn)行正交試驗(yàn)。表1試驗(yàn)的因素水平確定因素水平硫酸鎳(A)/gL-1次亞磷酸鈉(B)/gL-1檸檬酸(C)/gL-1醋酸鈉(D)/gL-112520188228252010330302215表2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)號ABCD125201882252520103253022154282020155282522862830181073020221083025181593030208實(shí)驗(yàn)工藝流程為:將準(zhǔn)備好的試樣進(jìn)行水洗→去鋅→冷水洗→熱水洗→鹽酸活化→預(yù)熱→化學(xué)鍍鎳[2]→熱水洗→水洗→干燥,得到表面光亮的鍍鎳層。工藝條件包括鍍液成分是化學(xué)鍍鎳過程
6、中極為重要的影響因素,必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)的要求來進(jìn)行:(1)溫度要求嚴(yán)格控制在851;(2)pH值要求控制在4.6~5.0的范圍之內(nèi);2-1(3)試樣入鍍的總面積應(yīng)在0.5~1dmL之間;(4)試樣每組4塊,施鍍時(shí)間分別為1h、1.5h、2h和2.5h。2結(jié)果與分析對化學(xué)鍍鎳而言,決定其鍍層性能的主要指標(biāo)有外觀、硬度、厚度、沉積速度和結(jié)合強(qiáng)度。2.1結(jié)合強(qiáng)度測試時(shí)對每個(gè)試樣均進(jìn)行反復(fù)彎折直至彎斷,均未出現(xiàn)起皮、脫落等現(xiàn)象,鍍層與基體間的結(jié)合力很高,鍍層的結(jié)合力性能良好。結(jié)合力的高低主要與前處理工序、溫度和pH值有很重要的聯(lián)系,這就說明本實(shí)驗(yàn)中所采取的前處理工序做的很充分,pH值
7、和溫度的控制也比較合理。在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行的試鍍采用了不同的組分,即將本次實(shí)驗(yàn)中所采用的絡(luò)合劑改為乳酸,結(jié)果發(fā)現(xiàn)鍍層的結(jié)合力很差,彎折時(shí)都出現(xiàn)了起皮、脫落的現(xiàn)象,從這可以看出,鍍層的結(jié)合力也與鍍鎳過程中所采用的絡(luò)合劑的種類有很大關(guān)系。2.2金相組織鍍層的金相照片是比較鍍層性能的重要依據(jù),從金相圖片上我們可以得出如下結(jié)論:鍍層的厚度與鍍36陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)第24卷液中各成分的含量有很大的關(guān)系,如圖1所示。從圖1中可以看出,因?yàn)殄円撼煞值牟煌?在其
