鋅鎳合金電鍍工藝控制要點

隨著科學技術和現代工業的飛躍發展，鋅鍍層已不能滿足人們對高耐蝕性的要求，電鍍鋅基合金的應用正越來越廣泛。在鋅基合金中，鋅鎳合金(通常含質量分數10%~15%的Ni)的耐蝕性很高(是鋅鍍層的3~6倍)[1]，其硬度為200~250HV，比堿性鋅酸鹽鍍鋅層的硬度(90~120HV)高，而且具有低氫脆性以及良好的焊接性和可機械加工性。另外，其熔點也較高，耐高溫性很好。因此鋅鎳合金是一種優良的防護裝飾性鍍層，適合在惡劣的工業大氣和嚴酷的海洋環境中使用[2-3]，也被廣泛應用于汽車零部件，特別適用于在高強鋼、彈簧鋼上電鍍[4]，又可作為代鎘鍍層用于軍品。含鎳量在10%~15%(質量分數，下同)的鋅鎳合金鍍層為單相的γ結構，而且電極電位比Zn正，其腐蝕電動勢小，故腐蝕速度慢。當合金鍍層發生腐蝕后，表面生成的腐蝕產物(主要是ZnCl2·4Zn(OH)2)具有良好的絕緣性，對鍍層的進一步腐蝕起阻滯作用，鋅鎳合金鍍層的高耐蝕性及絕緣性只與腐蝕產物有關[5]。研究證明：當鎳含量在10%~15%時，鋅鎳合金鍍層的耐蝕性能Z佳[6]，故現代的Zn–Ni合金鍍層的含鎳量為10%~15%。

1·Zn–Ni合金電鍍工藝

Zn–Ni合金電鍍的工藝流程為：化學除油─二級逆流水洗─脫脂酸洗─三級逆流水洗─陽極電解除油─二級逆流水洗─活化─三級逆流水洗─浸堿─電鍍Zn–Ni合金─四級逆流水洗─浸純水─鈍化─純水洗2道─熱純水洗─壓縮空氣吹干─烘干。

1.1前處理的注意事項

為確保合金鍍層獲得理想的結合力和外觀，工件表面應“四無”，即無油、無銹、無掛灰、無氧化膜。前三“無”電鍍人均知道，而Z后一“無”常常被忽視。

氧化膜是在工件基體表面形成的一層結構不嚴密的氧化物或吸附物(統稱為氧化膜)，這種不嚴密的物質若在電鍍中不能被迅速溶解或清除，而被夾雜在鍍層中時，鍍層的結合力就會大大下降，且鍍層外觀易出現發花、發霧、針孔、粗糙等缺陷，帶有氧化膜的工件的表面狀態被稱為“鈍態”或“非活態”。這種狀態會妨礙合金鍍層在基體表面晶格上的自然延伸，造成各種各樣的電鍍缺陷。形成金屬表面氧化膜(鈍態)的原因很多，例如鋼鐵工件進入Zn–Ni合金鍍槽前必須經過酸洗活化，若酸洗活化后在空氣中暴露時間較長，鍍件表面會迅速形成一層氧化膜，有時甚至有浮銹產生，且酸洗活化中酸的濃度越高，鋼鐵件在空氣中越易氧化，因此在酸洗和活化中適量加入添加劑以避免或減少氧化膜的形成，是非常必要的。此類添加劑主要由緩蝕劑、表面活性劑及對鐵基體有活化作用的有機物組成。

由于堿性Zn–Ni合金對前處理要求嚴格，認真及時地完善前處理工藝是十分必要的，這也是保證產品質量極為重要的措施。另外，返工件必須在線外酸洗槽中退除完合金鍍層后才能進入本工藝流程，線上不允許返工件直接生產。另外要注意，掛具走完一個流程后也必須在另外的酸洗液中完全退除了Zn–Ni合金鍍層才能上線使用。若Zn–Ni合金鍍層沒有每次退盡，輕則影響工件的走位，重則有嚴重的掛具印、陰陽面等。