氯化物-硫酸鹽(yan)型混(hun)合(he)體系鍍Cr-Ni-Fe 不銹鋼合(he)金鍍液組成及(ji)工作條件見表11-3 。


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1. 配方1 (表11-3)


  鍍液中使的丙三醇(即甘油)是一種光亮(liang)劑(ji),可提高鍍層的光澤。


  pH控制在1.8~2.2之間,pH較(jiao)低時,鍍液覆蓋能力較(jiao)差,沉積速率較(jiao)快(kuai)。


  pH較(jiao)高(gao)時,鍍(du)液覆(fu)蓋能力較(jiao)佳,但鍍(du)層色(se)澤較(jiao)暗,沉(chen)積速率較(jiao)慢。用(yong)鹽酸(suan)(suan)降低pH,用(yong)氨水提(ti)高(gao)pH.由于鍍(du)液中有硼酸(suan)(suan)緩(huan)沖劑的存在(zai)(zai),使鍍(du)液的pH變化非(fei)常緩(huan)慢,一(yi)般在(zai)(zai)8~12h后(hou)用(yong)pH計測(ce)量(liang),方可穩(wen)定準確測(ce)得鍍(du)液的pH,一(yi)旦加入過多的氨水,當(dang)pH>3.0時,三價鉻(ge)會(hui)出(chu)現Cr(OH)。沉(chen)淀,造成(cheng)鍍(du)液渾濁,要用(yong)鹽酸(suan)(suan)加入降低pH至2,才能逐步緩(huan)慢溶解所生(sheng)成(cheng)的Cr(OH);沉(chen)淀。


  本溶(rong)液要(yao)用電(dian)磁(ci)轉動子攪拌(ban)電(dian)鍍,電(dian)磁(ci)子轉速為250r/min.




2. 配方(fang)2 (表11-3)


 本配方中使用檸檬酸三鈉作為配位劑,糊(hu)精作為提高鍍(du)層光澤的添加劑。


 沉積速率實(shi)驗結果見表11-4。


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 從表(biao)11-4可見,pH=2時(shi),沉積速率最(zui)大,其次是電流密度(du),溫度(du)對(dui)沉積速率的影響最(zui)小(xiao)。


 鍍層的電(dian)化學腐蝕測(ce)試(shi):動電(dian)位掃描測(ce)試(shi)是將電(dian)極放在3.5%NaCl室溫(wen)溶液中的,極化范圍調到相對開(kai)路電(dian)位±0.2V,掃描速率0.2mV/s,測(ce)定陰陽極極化曲線,計算(suan)腐蝕速率,腐蝕電(dian)流的實驗結果見(jian)表11-5。


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 由表11-4、表11-5可見,不(bu)同工藝參數(shu)下(xia),電鍍得(de)到的鍍層(ceng)的耐蝕(shi)性能相(xiang)差很(hen)大,Fe-Cr-Ni合金在3.5%NaCl溶液中沒有明顯的鈍化現象,但卻顯示了一(yi)定的延緩(huan)腐蝕(shi)效果,通過實驗得(de)出(chu)的最優方案為(wei)電流密度為(wei)12A/d㎡,溫度為(wei)25℃,pH為(wei)2。



3. 配方3 (表11-3)


a. 鍍液pH的影(ying)響


  ①. 鍍液pH對鍍層成分含量的影響


   鍍液pH對鍍層成分含量的影響見圖11-3(溫度30℃,電流密度14A/dm2,CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/NP+濃度比為1:5)。


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   由圖11-3可見(jian),隨著pH的(de)升高,鍍層中鐵和鉻的(de)含量先略有升高,然后(hou)降(jiang)低。pH=2時出(chu)現峰值(zhi)。


 ②. 鍍液pH對鍍層硬度(du)的(de)影響


   鍍液pH對鍍層硬度的影響見圖11-4(溫度30℃,電流密度14A/d㎡,CrCl3·6H2O 25g/L,Fe3+/Nj+濃度比1:5)。


  由圖11-4可見,鍍層的硬度隨pH的升高而減小。這是由于pH升高,鍍層中鐵和鉻的含量降低,使鍍層硬度下降。pH升高,陰極析氫量減少,使合金層中氫含量減少而降低鍍層硬度。pH1.5時,鍍層硬度最高,pH2~2.5時,鍍層中鐵和鉻的含量下降迅速,硬度下降緩慢。pH過低,析氫嚴重,表面出現氣道和針孔。pH過高,Cr3+易發生羥橋基聚合反應,鍍層邊緣出現黑色沉積物,質量變壞。故pH應控制在2.0為宜。


b. 陰極電流密度(du)的影(ying)響


 ①. 陰極電(dian)流(liu)密度(du)對鍍(du)層(ceng)成分含量的影(ying)響


   陰極電流密度對鍍層成分含量的影響見圖11-5(溫度30℃,pH 2.0,CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+=1:5)。


  由圖11-5可見,隨著陰(yin)(yin)極(ji)電流(liu)密(mi)(mi)度的增大(da),鍍層(ceng)中鐵(tie)和鉻的含量(liang)迅速增加,電流(liu)密(mi)(mi)度大(da)于14A/d㎡后,鍍層(ceng)中鐵(tie)和鉻的含量(liang)略(lve)有下降。陰(yin)(yin)極(ji)電流(liu)密(mi)(mi)度過大(da)。鍍層(ceng)表(biao)面(mian)質量(liang)變差,析氫嚴重,鐵(tie)、鉻含量(liang)略(lve)有下降。因(yin)此,電流(liu)密(mi)(mi)度控(kong)制(zhi)在14A/d㎡為宜(yi)。


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  ②. 陰極(ji)電流密度對鍍層硬度的影響


   陰極電流密度對鍍層硬度的影響見圖11-6(溫度30℃,pH 2.0, CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+=濃度比1:5)。


   由圖11-6可見,隨(sui)著陰極(ji)電(dian)流密度的(de)增大,鍍層中(zhong)鐵和(he)鉻的(de)含量迅(xun)速(su)增加(jia),相應(ying)鍍層的(de)硬度也(ye)隨(sui)之增加(jia)。


c. 溫度的(de)影(ying)響


 ①. 鍍液的溫度對鍍層成分含量的影響


   鍍液的溫度對鍍層成分含量的影響見圖11-7(電流密度14A/d㎡,pH=2, CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


   由圖(tu)11-7可見,鍍液溫度的升高,鍍層中鐵和(he)鉻的含量先增(zeng)加后(hou)減小,在(zai)30℃時出現峰值。


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 ②. 鍍(du)液溫度對鍍(du)層硬度的影響(xiang)


   鍍液的溫度對鍍層硬度的影響見圖11-8 (電流密度14A/d㎡,pH=2, CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


  由圖11-8可(ke)見,隨著鍍液(ye)溫(wen)度的升(sheng)高(gao),鍍層的硬(ying)度在(zai)30℃時出現(xian)峰值。故(gu)溫(wen)度應控制在(zai)30℃為宜(yi)。


d. 鍍液中CrCl3·6H2O濃度的影響


 ①. 鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層成分含量的影響


  鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層成分含量的影響見圖11-9,(電流密度14A/d㎡,pH=2,溫度30℃,鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


  由圖11-9可見,隨著鍍液中CrCl3·6H2O濃度的增大,鍍層鉻的含量緩慢增加,鐵含量緩慢減少,由于增大Cr3+濃度有利于Cr3+的沉積,但Cr3+濃度過大,Cr3+易發生羥橋反應,使Cr3+在陰極放電析出困難,使鍍層中鉻含量降低,故CrCl3·6H2O濃度應控制在25g/L為宜。


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 ②. 鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層硬度的影響


  鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層硬度的影響見圖11-10,(電流密度14A/d㎡,pH=2,溫度30℃,Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


  由圖11-10可見,由于增大鍍液中Cr3+的濃度,有利于Cr的沉積,鍍層的硬度變化和鍍層中鉻的含量上升趨勢相同,當CrCl3·6H2為25g/L時,鍍層硬度達到峰值。Cr3+濃度過大,Cr3+易發生羥橋反應,Cr3+在陰極放電析出困難,鍍層中鉻含量降低,導致鍍層硬度變小,故CrCl3·6H2應控制在25g/L為宜。


e. 鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比值的影響


①. 鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比值對鍍層成分含量的影響


  鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比對鍍層成分的影響見圖11-11(電流密度14A/d㎡2,pH=2,溫度30℃,CrCl3·6H2O 25g/L)。


  由圖11-11可見,鍍液中c(Fe2+)/c(Ni2+)對合金中鐵的含量影響比較大,通過固定鍍液中Ni2+的濃度而改變Fe2+的濃度,鍍層中鐵的含量先迅速增加,鎳的含量自然下降,由于Fe-Ni-Cr合金為異常共沉積,鍍液中Fe2+的濃度增加,更有利于優先沉積,鉻含量也略有上升。當c(Fe2+)/c(Ni2+)接近0.2時,可得到合鐵鉻較高的合金鍍層。


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 ②. 鍍液中Fe2+/Ni2+濃度對鍍層硬度的影響


  鍍液中(Fe2+)/(Ni2+)濃度比對鍍層硬度的影響見圖11-12。


  由圖11-12可見,通過固定鍍液中Ni2+的濃度而改變Fe2+的濃度,鍍層中鐵含量迅速增加,鎳含量下降,更有利于先沉積,鉻含量也略有上升。鍍層的硬度則由于鐵含量迅速上升而不斷增大,當c(Fe2+)/c(Ni2+)接近0.2時出現最大值,隨后鐵和鉻的含量下降,硬度也隨之下降。由此可見,控制c(Fe2+)/c(Ni2+)接近0.2,可得到含鐵、鉻較高,硬度較大的合金鍍層。


f. 鍍層形貌和結構


  按(an)照表11-3的(de)配方3 的(de)最(zui)佳含量及工(gong)藝(yi)控制在(zai)最(zui)佳條件,電鍍(du)(du)實驗可得(de)Cr6%、Fe 54%、Ni40%,硬度高達70(HR30T)的(de)光(guang)亮(liang)鍍(du)(du)層。所得(de)鍍(du)(du)層掃(sao)描電鏡可見鍍(du)(du)層表面結晶均勻,結構致密,沒有(you)(you)孔洞和(he)裂紋,鍍(du)(du)層光(guang)亮(liang)性極好,只(zhi)有(you)(you)當電沉積時(shi)間較長、鍍(du)(du)層較厚時(shi)才會(hui)出現(xian)細小(xiao)的(de)裂紋,但也(ye)不存在(zai)針孔。