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發表于 2011-5-26 18:45:24
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電鍍工藝參考
0 d6 P0 t+ x. m7 p
: y: z7 e. W/ J8 m2 x0 k化學鎳常識介紹, ^4 ]2 S/ H0 M6 o
一般將化學鎳按照磷含量分為高磷（磷含量10-12%），中磷（磷含量7-9%）低磷（磷含量3-6%）三種，其物理化學性質為; g: y% \6 T+ w4 J5 f# |
耐蝕性對于鋼鐵基體，化學鎳層屬于陰極性鍍層，若要達到防護的作用，那么就要做到鍍層無孔隙。但不同的底材達到無孔隙的厚度是不一樣的。比如光滑致密的鐵基體，5個微米的鍍層基本就無孔隙了，但是壓鑄件，基本要做25微米以上才能做到無孔隙， 同樣的鍍層厚度，耐蝕性和磷含量有關。 一般高磷好于中磷，含有硫化物的鍍液的鍍層耐蝕性較差， 鍍層的后處理對耐蝕性影響也很大。
4 W. o5 A; m8 u3 K z" e. u' B: M鈍化處理
# Q! U! Y: ?4 F: K好的鈍化處理也有很大的幫助：
& U0 L6 d1 F, D0 z( n, X' J現在市場有兩種后處理：一種是防銹油類的（有的溶于水，有的直接使用），優點是耐蝕性好，能提高數小時。缺點是 不能水洗，表面有油性。小件還好，大件外觀很差。 另一種是水溶性的。剛好和油性相反，不影響外觀，但是耐蝕性不好。
1 ]% c( K4 v: F硬度與耐磨性+ E/ P, j; H4 `: b, {: I' g
E不同磷含量的化學鎳鍍層其鍍態硬度和熱處理后的硬度有很大的不同，磷含量越低的鍍層，其鍍態硬度越高。但經過適當的熱處理（最佳345-400度，1H），各種磷含量的鍍層硬度都急劇升高到一個很高的范圍（HV 850-950）。這基本達到了硬鉻的硬度，因此很多地方正逐步取代硬鉻。 為了使工件不變色，熱處理應在惰性氣體的保護下進行。有時我們為了提高硬度，又不想影響基體的硬度，那么就要選用較低的問題，熱處理較長的時間來實現。磷含量不同，熱處理的影響也不同： 低磷的熱處理后達到最高硬度后，繼續熱處理，其硬度會下降，而高磷則不會。有時我們既要求硬度，又要求耐蝕，那么我們就采用高磷的鍍層，然后在250-270度下保溫5-8小時，硬度達到850-900，這樣就能兼顧了。+ E1 A5 O' _: U+ T. F/ k5 k
延展性9 O1 x* a6 Q' v0 ?
化學鎳層延展性差，伸長率低，脆性大，不抗沖擊。磷含量越高，延展性性稍好。/ Q$ y9 k2 a6 a+ n9 p
熱處理
+ m7 c |! m3 N7 n6 f; S化學鍍鎳層的硬度可通過熱處理進行調整，組織仍為非晶狀，使底層含量分布趨于均勻，且從基體就開始有少量的磷，使底層與鍍層的結合力更好，組織更均勻細小，彌散度提高，鍍層表面的光潔度、鍍層的耐蝕性、耐磨性均有所提高。考慮到鋅合金的熔點較低，為防止工件變形，采用底溫度長時間熱處理，如220±5℃，5h顯微硬度增加5倍以上。也有人采用180℃×1h的熱處理條件。
; m- X! c; J& Y& }) a鋅合金鑄件化學鍍鎳前處理工藝介紹( G7 P3 V* t5 ?5 m1 @2 J; d! v
鋅合金壓鑄件化學鍍鎳可提高其表面硬度，改善耐磨性能，拓寬使用范圍。由于鋅的兩性行為，必須進行特殊處理，才能夠做出合格的化學鍍鎳鍍層。
, H% N- G9 n. P; M8 f+ F鋅合金壓鑄件化學鍍鎳應選擇下列工藝：
% {5 L% D( Y# p6 g4 U1 V（1）確定合理的工藝流程
9 H, V% R; _! r5 O二種典型工藝流程：" ]5 i! w; W& w" t. A. b
①弱堿除油→弱腐蝕（1％H2SO4）→活化（焦磷酸鹽）→預鍍中性鎳→化學鍍鎳→熱處理；
- ]6 w4 N% l$ A. v0 [8 P! B2 @②水噴蝕（1%～20%H2SO4，10～15s）→預鍍中性鎳→預熱→（檸檬酸1～2g/L，80～90℃，1min)→化學鍍鎳→熱處理。
g2 V" M2 B; f4 _ O T) v（2）預鍍中性鎳
" d; P9 |4 B$ K3 U4 Y, K k配方1#：硫酸鎳160～180g/L，檸檬酸鈉192～216g/L，氯化鈉10～16g/L，硼酸25～30g/L；pH=7，DK=4A/dm2，45℃，陰極移動，時間≥20min。0 Q% n& c5 U/ G0 h5 I
配方2#：硫酸鎳100～180g/L，檸檬酸鈉130～200g/L，氯化鈉15～20g/L，硼酸30～40g/L，添加劑A3ml/L；pH=7～7.5，DK=1～1.5A/dm2，沖擊電流2～4A/dm2，沖擊時間5～7min，50～60℃，20～25min，陰極移動20～30次/min。0 ?% {: i" N1 a/ a
預鍍中性鎳應注意：( u/ G4 L' g$ K/ e
①采用以硫酸鎳為主鹽的預鍍液，接近化學鍍鎳的成份。pH值應控制在7～7.5左右。
8 k! j! F6 i/ c8 f②保證底層有足夠厚度，改善底層的質量。如配方2#中加入添加劑A，能提高底層與基體結合力，外觀變得光滑細致，產品成品率達95%以上。
4 i& f' _7 q% w% C1 Z③妥善處理溶液中產生的Ni(OH)2沉淀，恢復鍍液的施鍍能力。如用虹吸的辦法將鍍液中下部的沉淀與上部清液分開，然后用稀硫酸或檸檬酸將沉淀溶解，再將兩部分溶液混合，用5%NaOH調整pH至規定值。+ j+ s- g4 R; s* L' X7 c: i. i, z
（3）化學鍍鎳
5 u5 H! g+ w4 R4 u7 p化學鍍鎳) ]8 w$ ]8 a/ f" ~ U2 O7 V
配方：EZ-866AK 6％V/V,EZ-866B15％V/V,去離子水80％V/V,工作溫度:88－95℃（最佳90－93℃）,該工藝引進國外先進配方，選用了最新的環保添加劑，完全取代了傳統的重金屬離子作為鍍液光亮添加劑，使鍍層的光亮性和穩定性均有較大的提高；該配方特別適合于鋁件的沉鎳，是真正意義上的快速，高效，優質的環保產品。, z* k* B3 b- G* y: o! ~% b
化學鍍鎳層的外觀及鍍層成分的分析方法
' V/ f9 [8 l% A, E( y鍍態下的主要表面的外觀可為光亮、半光亮或無光澤。除另有規定，當用目視檢查時，表面應均勻，不應有麻點、裂紋、起泡、分層或結瘤等缺陷。
6 C6 J' Z8 X3 i) f若用戶規定了化學鍍鎳磷合金鍍層的化學成分，應逐項分析，并提供其化學成分的數據。其測定方法如下：' z- S5 r* A/ w+ H9 k/ E
（1）試樣的制備
! [& s7 w# r% f2 I在遮蓋了一面的鋁箔上沉積20～50um厚的鍍層，除去遮蓋層后將其浸入10%的氫氧化鈉溶液中溶解，除凈鋁箔，可獲分析用鍍層試樣。另一種制備的方法是：在清潔的不銹鋼片上沉積20～50um厚鍍層，由于鍍層與不銹鋼表面結合強度較差，可剝取片狀鍍層試樣。
$ s; J2 ]+ c) n3 _6 h# S1 G/ w（2）鎳含量的測定（丁二酮肟重量法）1 B" E* N! f/ }) [9 Q M
原理+ ~! D7 ~' V/ A3 m: Z0 w
將試樣溶解于硝酸中，加入檸檬酸與存在的鐵絡合，中和，并用丁二酮肟使鎳生成沉淀，然后過濾、干燥、稱重。3 n, Y1 V( K# i& S1 D
試劑$ k- z7 l6 L8 ~
①（1：1）硝酸溶液；
t( Z5 X" y( E②丁二酮肟1%異丙醇或甲醇溶液；# l" I- g. r$ j" n' A. ^
③檸檬酸；
$ q2 J5 K0 ^. l k5 c8 ^# O( U④（1：1）按水，密度大約為0.88g/mL的濃按水，用等體操作的蒸餾水稀釋。
7 ~ G% a! D! p) J% l. B& e0 i設備
0 ], }( }( ?2 f) R2 f8 z砂芯玻璃坩堝。烘箱，能夠保持溫度為110±2℃。1 A' n" N% {4 a8 m+ }/ F
方法步驟* v- ?1 K- l$ M, A K$ ]
稱取大約0.1g試樣，精確至0.0001g，移至400mL的燒杯中。5 a! R( Q# i: ` a. [2 @
將試樣溶于20mL硝酸溶液，加熱溶液至沸騰使二氧化氮揮發，冷卻至室溫，用水稀釋至150mL，加入1g檸檬酸，再加氨水調整溶液PH值至8～9。
% p; T3 Y. r: R, p; O6 @. H5 `# U將溶液加熱至60～70℃，并且在攪拌下加入30mL丁二酮肟溶液，混合后在60～70℃保溫1h干燥，在干燥中冷卻至室溫；稱量精確至0.001g。6 Y* y! b [7 Q \, b
結果表示
9 L5 J" Y) N/ X% \' |$ Q鎳含量按下列公式計算，以質量百分數表示9 r: z+ H8 L, N6 l9 q
Ni%=20.32(m2-m1)/m) l) E& _2 E' U7 f$ W
式中m——試樣質量（g）m1——坩塤的質量（g）
# z! \# z# m; \, ]2 Om2——坩堝和沉淀的質量（g）。+ U- S8 Y* v/ k+ {* U
（3）磷含量的測定（分光光度法）; M; ]! R1 N* N# c: I) B5 }# C5 Q$ N
原理
: y0 t( H, K1 C3 t將試樣溶于硝酸中，用高錳酸鉀氧化磷，并用亞硝酸鈉溶解二氧化錳沉淀，再與鉬酸銨或釩酸銨反應呈藍色，在波長大約為420nm對該顯色的絡合物進行吸光度測量。
+ H4 H& s3 t2 r/ b( u" {# {3 }/ K! ^試劑 ~# R% U% `, V; U) p* [
①硝酸溶液，40%（V/V），將2份體積硝酸與3份體積的水混合而成；1 U2 n2 D( I+ i, h9 M
②亞硝酸溶液NaNO220g/L; y; c- B; u$ f7 G' l) m' L3 p
③高錳酸鉀溶液KmnO47.6g/L7 X; E6 R5 C+ K- ~% d
④鉬酸鹽—釩酸鹽溶液在熱水中分別溶解20g鉬酸銨和1g釩酸銨，將兩種溶液混合，加入200mL硝酸（密度大約1.42g/mL）并用水稀釋至1000mL，混合均勻。 Z. U- ]) X0 t5 N1 l% F" E
⑤磷標準溶液稱取0.439g的磷酸二氫鉀（KH2PO4），溶于水，將此溶液移入1000mL容量瓶中，用水稀釋到刻度混合均勻。1 Z+ G/ G( @" S, S% _' ]& d' L7 r
此標準溶液1mL含磷0.1mg。
4 Z# o3 ~; r+ M設備
2 d2 U Q1 d+ L+ d, T) h0 J% h分光光度計或裝有在波長大約為420nm達到最大吸光率的濾光片的光電比色計，并配備了光徑為10mm的比色皿。& f6 {6 n L) o4 g
方法步驟
" H1 t/ L& c; K' g6 F' m①試驗溶液的配制稱取試樣0.19～0.21g，精確至0.0001g，在燒杯中加入50mL硝酸溶液，具體步驟：
+ u ^2 K/ O# o0 H& M, Wa．緩慢加熱至試樣溶解，然后加熱至沸騰以除去棕色煙霧；' o1 Q$ u7 w: K
b．溶液稀釋至約100mL，煮沸，加入25mL高錳酸鉀溶液；) Q0 B$ ^5 m: f1 c, n, h: K: H
c．再煮沸溶液5min；: g. E- Z; `" b& c- ~% C
d．一滴一滴地加入亞硝酸鈉溶液，直至二氧化錳沉淀溶解；
* o/ l5 {; M& ]e．溶液煮沸5min，然后冷卻至室溫。
: S X0 i3 |4 X: v0 z( d將溶液移入250mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，并混合均勻。
j9 Y. d5 O* Y T. Q2 Z* h5 n! i% ^②空白試驗使用同樣的方法，同樣的所有試劑用量，但沒有試樣，與測定平行進行空白試驗。
+ Q0 ?' T: x3 V7 U# }. j, O* [③標準曲線的繪制取一組100mL的容量瓶，加入如下表所示容量的磷標準溶液：加入25mL鉬酸鹽-釩酸鹽溶液，加水至刻度，并混合均勻。靜置5min后將溶液注入比色皿。
+ q: n" i" v- I4 u Y% E5 W磷標準溶液的容量/mL 磷的對應質量/mg
4 K5 C0 _( r9 M7 ?9 d3 w0① 0
8 n7 d9 ~8 C! ~; c0 E% R2 0．2 A/ f g. g h3 }- h
4 0．4
n$ g! C" {! b, w6 0．6
3 |! Q0 v& ^/ {8 I2 \2 d8 r8 0．8
# }; d2 e, d# t/ N' f10 18 k3 I) y. t5 u
①標準空白溶液。
0 V( s, w, q0 u$ J8 \& i) G④用分光光度計在最大吸收波長（約420nm）進行吸光度測量，或用裝有適當濾片的光電比色計進行吸光度測量。在所有情況下，都要對照空白溶液調整儀器的吸光率為零，從其他標準溶液的吸光率減去空白溶液的吸光率。以標準溶液的含磷量（mg）作為橫坐標，吸光率的對應值為縱坐標，繪制曲線圖。
# S, Y$ q" B* ]' T$ g0 @④測定吸取10mL試驗溶液移至100mL的容量瓶中，加水50mL，再加入25mL鉬酸銨-釩酸銨溶液，加水至刻度并充分搖勻，靜置5min，將此溶液注入一個比色皿內。按前述方法進行吸光度測量，. [$ ?: R8 y5 r, V8 w
結果表示
& o7 u' ?4 H: G3 V% s對照標準曲線，確定對應的磷含量。
$ B& t9 E* _- @5 i6 M: c4 O磷（P）含量以質量百分比數表示，用下列公式進行計算. g2 A1 v: _8 R$ x$ X3 B
P%=2.5•(m3－m4)/m
/ o: x: V! v' K/ l式中m——試樣的質量（mg）；$ B: q7 r$ q, }8 r
m3——用于測量的試驗溶液中分取部分的磷含量（mg）；
1 T8 |; a* @: Wm4——空白試驗溶液分取部分的磷含量（mg）。& x4 `2 {9 P8 X, ~- c6 K' ^
原理
& \/ M/ T8 f9 p) @/ O按分光光度法規配制試驗溶液。用鉬酸銨溶液處理形成的磷鉬酸銨，再用硝酹鉀溶液處理轉化成磷酸三銨。加入過量的氫氧化鈉溶液，用標準鹽酸溶液滴定未反應的氫氧化鈉。
4 N% O4 l* u" n; W+ B+ D3 H試劑
# {1 M% F4 {6 f# d& o9 L①溶解和氧化用試劑同分光光度法。3 e- E# c+ M& s( ?
②鉬酸銨試劑。* e' r! U7 e: G/ ~ V4 t0 {
a.溶液在80mL的水中溶解15g鉬酸銨,加入6mL氨水(密度約0.88g/mL),稀釋至1000mL并混合均勻。
* O ], b- R7 k9 c3 w# ^8 ub.溶液在60mL水中溶解24g檸檬酸銨，加入33mL硝酸（密度約1.42g/mL），稀釋至100mL，混合均勻。 h: g' N; q; f" r7 R
在攪拌的情況下，混合等體積的A溶液和B溶液，靜置12h，必要時可過濾。
% w# G! C% p4 M/ P0 ^③硝酸鉀溶液KNO3 10g/L
$ s7 z, p* e8 r( @④氫氧化鈉標準溶液C(NaOH)=0.100mol/L( K f: u* k5 t' G
⑤鹽酸標準溶液C(HCl)=0.100mol/L
! J( r% p9 B8 F$ k, S. }1 c' P/ @/ I8 d⑥酚酞溶液10g/L的95%（V/V）酒精溶液7 Z. P- m9 S: Q, L7 J
方法步驟: r& U- e* A9 [& K2 u0 n
①試驗溶液的配制見分光光度法。
6 ?6 L6 Y) d2 y8 |②測定* Q/ C: Q- w/ l# w- n$ V6 L
a.將10mL試驗溶液移至一帶塞燒瓶中，用水稀釋至100mL；0 W% J" m5 ]4 J
b.將溶液加熱至40～50℃（不能超過此溫度）在攪拌的情況下，緩慢加入50mL鉬酸銨試劑；
/ e8 M6 v5 G; I/ N/ {7 p Jc.塞緊瓶塞；
& H+ n" T- g6 A( A8 R8 \d.用力搖動燒瓶10min；
( [, `) T0 U3 o/ \- j1 ne.靜置30min，并過濾反應混合物；
. b+ T3 C% I) Cf.用硝酸鉀溶液洗滌燒瓶和沉淀，直至加入1mL含1滴氫氧化鈉標準溶液的水溶液和1滴酚酞，濾液不退色為止，一般需要大約100mL的洗滌液；' O J3 N# ]3 X/ L5 V2 e e9 o
g.將帶有沉淀的濾紙放入原來的燒瓶內，加水50mL，充分搖動；
/ _+ O$ O1 k: R2 F' h) t h0 ]) dh.加入10mL氫氧化鈉標準溶液，充分搖動使沉淀溶解；# m+ \! |* M/ [3 K5 Y
i.加入酚酞溶液并用鹽酸標準溶液滴定至粉紅色剛好消失。: d4 I& x" }" K* e& t7 C2 \. R$ C. G; ]
結果表示
3 Y( x, u% G. b' a; p9 w磷的含量以質量百分比數表示，按下列公式計算：
+ l# W- l) k4 [. E4 ?1 _P%=25×（10－V）×0.01349/m
4 f7 w/ R v" C式中m——試樣質量（g）；
. K; H, N6 Q# ]0 E0 y3 cV——滴定所消耗的鹽酸標準溶液（mL）。
( x- E4 @( N3 W) ` @, G（5）硼含量的測定按ISO1136——1993《鎳及鎳合金中總硼含量測定——姜黃素分子吸收光譜法》進行。
" S4 V: m- ^+ q$ S（6）其他測定方法關于化學鍍鎳層化學成分的其他測定方法，ISO4527推薦使用發射光譜。物理方法如電子探針還可以測定鍍層剖面中磷的分布。
) ]8 Y, h h5 p) h' V& n2 g對于多元合金鍍層，除鎳、磷、硼之外的其他化學成分的分析方法可參考有關文獻。 |
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發表于 2011-5-19 18:18:25
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