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新闻详情

镀锌与镀锌镍的耐蚀性和特性

文章附图

汽车工业对锌镍镀层的需求在过去的几年中出现全球性的增长,提高腐蚀保护变得更加重要,特别是在高温部位如发动机舱内。由于形成了γ-相锌镍合金,锌镍镀层(12-16% Ni)同纯锌镀层相比,对红锈具有更出色的腐蚀保护性能。为了开发在整个电流密度范围内都能获得最佳电镀性能的镀层,应用了X射线衍射和FIB(聚焦离子束)技术进行研究,由中性盐雾测试确定的腐蚀速率很明显的超过了汽车工业的要求。
     同纯锌工艺相比,锌镍镀层能在很长的一段时间内仅出现灰雾,更少地产生大面积的白锈,这便简化了使用过程中的维护工作。另外,使用寿命的提高也和抗磨损性能有关,特别在车底应用中。因为锌镍镀层硬度高,所以便成了优选对象。此外,锌镍镀层在同铝制部件一起装配时,还能够提供最低的接触腐蚀,因为它们之间较小的电位差能减缓铝的电化腐蚀,虽然锌镍合金比锌的惰性更强,但是锌镍镀层还是能够提供牺牲性保护。
锌镍合金镀层的主要特点
(1) 优良的耐蚀性
镀锌层与锌镍合金镀层中性盐雾试验对照表
镀层
(厚度5μm)


锌镍
(13%镍)
锌镍
(13%镍)
不钝化
彩钝
不钝化
彩钝
白锈时间(H)
3
96
8
> 720
红锈时间(H)
280
1300
960
> 2300
     经彩色或黑色钝化后,含Ni <10%的合金镀层,耐蚀性比镀锌层提高3—5倍,比镀镉层高3倍,含Ni10—15%的合金镀层耐蚀性比镀锌层提高6—10倍。
     锌镍合金之所以有优良的耐蚀性是因为合金镀层的稳定电位介于Zn和基体(钢铁)之间,较少的电位差导致镀层较慢的腐蚀。锌镍合金的腐蚀产物主要是ZnCl2·4Zn(OH)2,该产物均匀致密地覆盖在表面,不易导电,有很好的保护作用,而锌镀层的腐蚀产物主要是ZnO,结构疏松,起不到保护作用。此外,含Ni13%的锌镍合金属于γ相(金属间化合物),具有最高的热力学稳定性,因而耐蚀性较好,而锌镀层是η相结构(紧密六方晶系),热力学稳定性较差。
(2) 几乎没有氢脆性
      超高强度钢具有氢脆敏感性,而镀锌和镀镉层去氢困难,通常受镀前要去应力,镀后也需去氢24小时,如此尚难保证去氢彻底,而锌镍合金镀层有适度的孔隙,易于除氢,镀层本身氢脆性也较小,因而在航空航天工业领域有更广的应用空间。
几种镀层的氢脆性对照表
镀层种类
锌酸盐镀锌
氰化物镀锌
氯化物镀锌
光亮镀镉
锌镍合金
脆化率%
78
53
44
18
< 2
(3)  优良的韧性和结合力
      锌镍合金镀层韧性好,装配时可经受挤压变形而不脆裂,具有镉镀层的优点。
(4)优良的钎焊性
      普通镀锌钢板点焊困难,不能用于汽车覆盖件,而锌镍合金钢板有优良的可焊性,可广泛用作汽车覆盖件,经常规磷化、涂装后,其耐蚀性大大提高。
(5)  较高的硬度
      碱性镀锌层硬度HV90—120,而锌镍合金镀层硬度可达HV220-270,因此更耐划伤,白钝后可以仿银,光亮镀层可以抛光仿铬,也可以直接套铬。
      锌镍合金的熔点较高(750—800℃),耐热性好,经去氢热处理后耐蚀性仍然优良,适合于发动机上使用。
结论
     碱性无氰锌镍合金镀层具有良好的防腐性能、低氢脆性能和优良的耐热性能。锌镍合金电镀工艺虽然具有碱性体系电流效率较低的缺点,但可以使用较大的电流密度来保证较快的沉积速度。总的来说,碱性镀液对工件油污的敏感性较低,对设备腐蚀性小,溶液中的合金成分便于稳定控制,钝化膜更不容易变色,而且废水处理简单,污染小,所以现在国内外锌镍合金工艺碱性体系已成发展趋势。

锌镍合金与镀锌
一:锌镍合金镀层特点
      在锌基合金中,锌镍合金镀层是一种新型的优良防护性镀层,适用于在恶劣的工业大气和严酷的海洋环境中使用。镍含量7~9%的锌镍合金耐蚀性是锌镀层的3倍以上;含镍量13%左右的锌镍合金镀层耐蚀性是锌镀层的5倍以上,它具有最好的耐蚀性。
      由于锌镍合金具有高耐蚀性、低氢脆性、可焊性和可机械加工性等优良特性,早已引起人们的高度重视,其应用范围也越来越广泛。锌镍合金镀层的熔点高,适用于汽车发动机零部件电镀;氢脆小,适用于高强度钢上电镀;可作为代镉镀层,多用于军品。
     锌镍合金镀液主要分为两种类型:一种是弱酸性体系,该类型镀液成分简单、阴极电流效率高(一般在95%以上)镀液稳定,容易操作。另一种是碱性锌酸盐镀液,其主要优点是:镀液分散能力好,在宽电流密度范围内镀层合金成分比例较均匀,镀层厚度也均匀,对设备和工件腐蚀小,工艺操作容易,工艺稳定,成本较低等。
二:与镀锌层比较
1.耐蚀性。
     镀锌和锌镍合金作为功能性镀层,锌镍合金在耐蚀性上远优于镀锌,这也是研究者花大量时间精力开发锌镍合金的主要原因。锌镍合金镀层经过彩色钝化处理后在中性盐雾下很容易通过1000小时无白锈,而镀锌层经彩色钝化后能通过120小时的都不多。锌镍合金镀层经过白色钝化处理后在中性盐雾下很能通过400小时无白锈,而镀锌层经蓝白钝化后能通过96小时的都不多。
2.外观。
     一般情况下锌镍合金彩色钝化层不如镀锌层鲜艳,特别时合金镀层中镍含量偏高时更是如此;锌镍合金白色钝化颜色不如镀锌层白钝白净。需要说明的时,人们对事物的认识往往是先入为主的,对产品的颜色也是如此。随着市场上锌镍合金产品的增多,人们已经能够接受锌镍合金钝化层与镀锌钝化层颜色上的差别。
3.生产成本。
     由于锌镍合金镀层中含有13%左右的金属镍,镍的价格远高于锌(镍:191000元/吨,锌18000元/吨),因而电镀锌镍合金要比电镀锌生产成本高得多。
4.工艺维护。
     碱性锌酸盐镀锌现在已被市场广泛接受,而锌镍合金工艺作为“新”的电镀工艺目前尚未广泛普及,知者有限。其实,锌镍合金在市场应用已有二十余年的时间,且发展迅猛。现在该工艺已经相当成熟,稳定性甚至超过镀锌。