❶ 不銹鋼電鍍沖擊鎳的鍍液,成份為氯化鎳和鹽酸,請問長時間用怎麼處理鍍液(鍍液維護)
理論上需亂大乎要分析來添加,但是實際生產中可以依照經驗來添加,比如辨別顏色、電流、鍍層均勻度、比重。長時間使用後顏色會變淡,低電鎳析出慢,電流效仿則率低,可以添加氯化鎳已達到鎳離子濃度,同時添加一定比例鹽酸嘩悉。
❷ 如何保證電鍍質量
正確的電鍍的前處理非常關鍵,特別是化學鍍鎳。前處理的重要性及其對最終鍍層的影響是造成電鍍生產故障的首要因素,但卻經常被人們忽視。並且很輕易地把注意力放在化學鍍鎳槽上。本文的重要目的之一,就是希望大家能正確地看待這一問題。
要說明這一點,其實也非常簡單,化學鍍鎳前處理的重要性與我們在日常生活中所遇到事情有許多相似之處。比如,當我們想給家裡的一件傢俱上漆時所要面對的問題,與電鍍操作人員所遇到的情況就非常相似。顏色的選擇在某種情況下我們可以先不予置否。其它問題,比如漆的種類,就比較關鍵了。漆有許多種,包括環氧漆、琺琅漆、聚酯漆等,我們還可以說出一大堆來。選擇哪一種漆取決於它的性能,以及傢俱的用途、環境。如果在上漆前,不清稿做好必要的表面准備的話,恐怕你就要花更多的時間,更多的錢,以及忍受那些不必要的麻煩了。希望大家能從這一事例中悟到點東西。
化學鍍鎳也是這樣,當我們有了一定經驗後,就會馬上非信正答常確定地意識到,合理的前處理工藝以及工序的選擇與選擇一種好的化學鍍鎳葯水一樣地重要。作為一個電鍍從業者,我見到過許多電鍍生產線的不足甚至錯誤。而每當我試圖指出這些不足時,總是聽到什麼「我們要趕生產,沒有多餘的時間花在什麼除油、水洗上,我們也沒有多餘的地方去放置另外的槽子,我們不能讓生產停下。只要沒事,就夠了」。任何操作都會產生一定的後果,不論正確的、還是錯誤的,都會在最終工件的鍍層質量上表現出來。不幸的是,許多負面的後果,只有到造成質量問題,甚至是廢品時,才能逐漸意識到:這都是自己沒有調整那些工藝上的不足引起的。以下談到的正確的指導性原則,以及一些有效的操作工序,可以為生產提供保障。有許多基本的概念、規則,會影響到鍍層的最終質量。以下的幾點先給大家提供一些基礎參考:
1.所有的金屬都是不同的。
2.不同的金屬需要不同的前處理,除油劑工序以及具體地操作方法。
3.沒有「萬金油式」的除油劑。
4.更沒有「放置四海皆準」的前處理工藝。
5.從沒有哪個來源,可以提供經證實的適用於所有金屬的前工藝。但這樣的信息卻充滯各處。
6.許多發表的前處理工藝都有再思考的必要。
7.我們唯一的法寶就是不停地嘗試,不斷地調整和改進。
以上這些概念性東西,經常在有點急迫的化鍍生產安排下被誤用,誤解,不被認同或忽視。但是在鍍後的工件上發現問題時,就把注意力首先放在化學鍍液上。當然,我們滑慧也無法清楚地感覺到以上的這幾點會浪費我們多少不必要的精力。但卻不能停止一而再,再而三的強調:「已經可以證實的是電鍍故障中有90-95%與除油或前處理有關。」這一點你可以從許多有關電鍍的專業雜志、書籍上的文章中看到。其實這些概念,非常地淺顯,但卻一次次地被忘記、忽略掉了。例如,在同一條生產線上用相同的工藝和工序處理鐵件、銅件、黃銅件。
有許多正確的工藝實例,但這也一樣需要做一些試驗性的生產,以選擇出最佳的操作工序。如果我們假設任何工件都是始終如一的,比如有相同的熱處理造成的氧化皮,相同數量的油污,以及鍍液穩定,那除油和鍍液操作就簡單多了。盡管我們所使用的葯水都是非常好的產品,依然需要在針對一種具體工件基底,選擇正確的前處理工藝時,做許多調整工作。
還有,生活中的許多思維方法,一樣適用於化鍍生產。比如,人們總是「先看到樹林,然後才能看清是槐樹,還是楊樹。」這一句話移到化學鍍鎳生產中,簡單地講,意思就是:當你處理故障時,先要看那些基本的,顯而易見的方面,然後再考慮那些比較特別的,不清楚的地方。另外還有「帶入,帶出」,簡單地說就是:成功的化學沉鎳過程,需要一系列步驟,而這些步驟就是:前面的前處理工序,從工件表面上除去某些東西。例如,在除油工序中除去零件上的油污,而我們也知道與此同時也不可避免地在工件表面會帶有除油劑中的一些東西。我們可以把化學鍍鎳生產簡單地分解成幾個單一步驟:每一個步驟,都是要除去表面上的一些東西,而在下一步驟中表面上又會帶上另外一些東西。要想生產順利不出問題,這一概念一定要做到實處:從某一工藝步驟中表面帶上的膜,必需與下一步驟相適應,而不能造成問題的產生。化學鍍鎳生產中的這些簡單的步驟就是,除油,酸活化,沉鎳,後處理。認知這一事實對於任何金屬來講,前處理也不過是一種簡單的工藝。而針對所加工的特定基材,選擇正確的活化工藝,才是我們當前生產中要特別對待的困難。
言歸正傳,現在開始解釋本文題目中的『五字經』。曾經幾何時,沉鎳的質量好壞好像只是沉鎳操作人員的責任。其實,現在的ISO、QS也好,還是其它質量體系,教給我們要在質檢,設計,機加工,熱處理,電鍍及最終的使用者之間共同承擔化學沉鎳零件的質量責任。而對於沉鎳操作人員來講,首要的就是理解好這『五字經』。這『五字經』分別代表:基材、除油、水洗、活化和沉鎳工序。希望大家能活用這幾點。
生產出問題時,人們容易手忙腳亂。在這種煩燥的心情下,想短時間解決問題,往往是讓人頭痛的。如果問題解決了,最好找出原因,找出需要改正、調整、注意的地方。以便在今後的生產中避免再次發生類似的問題。希望大家能以『五字經』去梳理思路。也許能減少些痛苦的發生。
『五字經』中的基材 化學鍍鎳有許多自己的特性,可以運用到許多材料表面,以提供或加強這些材料本身的性能。大家都理解這樣一個情況:化學鍍鎳層的質量好壞與金屬基底的質量好壞息息相關,因為化學鍍鎳沒有整平能力,也不能蓋住基底的缺陷。事實是,許多基底上的毛病,在工件沉鎳處理後,會變得更加明顯。很少,如果有的話,化學鍍鎳能蓋住基底上的問題,象什麼:針孔,機加工或研磨後留下的紋路。工件沖、壓、鑽或熱處理的方式對化鍍質量有非常大的影響。嵌入工件表面的那些難以除去的油污,或是其它什麼東西,會導致鍍層白斑,結合力差,甚至不上鎳。在正常的生產線上加工一種工件時,它是否經過熱處理或表面硬化處理,上線前必須搞清楚。因為這也許需要對前處理工序的操作進行些調整。這里要特別提出來的是,必須對來料的表面情況,在上線沉鎳前進行檢查,不能只讓沉鎳操作人員對一些機加工差所造成沉鎳質量事故負責任。這就需要機加工車間,五金廠,質檢和沉鎳操作人員加強溝通,大家一起合作,加工出質量高,穩定的化學鍍層。
對於化學鍍鎳,並不是所有基材都是自發反應的。鎳,鐵、鋁經標準的前處理工序都能自發反應;銅、黃銅是不能自發反應的,需要另外的活化操作以保證引發。這里需要理解的是,有些基材能否鍍好還是有它的局限性的。
『五字經』中的除油 當我們談到除油,提到的是前處理中的第一步驟:鹼性化學除油。除油劑的機理需要強調一下,這有助於解釋那麼多除油劑到底有什麼不同的效用。要除去的油污類型和基材類型決定著解決某種具體的除油問題及方法:
基材 除油方法
鐵、鐵合金件 熱、強鹼性除油劑及強酸
銅、黃銅件 熱、低鹼性除油劑及酸鹽
鋅壓鑄件 熱、弱鹼性或中性除油劑及專用活化酸
鋁合金件 低溫,弱鹼性或中性除油劑及混有氟化物的硝酸
要記住,前處理工序對某種基材上的某種油污很有效,但不一定對同一基材上的另一種油污就一樣有效。這一點經常被忽視,直到產生廢品時才能讓人意識到油污不但有它自己的特性,而且同一種油污,因為它使用的條件、方法不同也會變得難以去除。工件上的油污是沖壓、車削,還是熱處理操作搞上去的?在電鍍廠,可以看到各種各樣的油污,包括什麼:切削油、潤滑油、研磨膏、硫化油、氯化油以及蠟,這些油污可以在工藝循環的除油部分除掉。還有其它許多類型的東西也可以看作是油污,如:污跡、殘渣、氧化物、銹和熱處理造成的硬皮,這些油污由活化工序處理。
一旦選定除油工藝,操作溫度、濃度及攪拌就是要考慮的重要因素。通常,溫度是除油劑的除油效果最重要的影響因素。那怕只提高3、4度,也會很好地改善除油的效果。在清除某些研磨膏和氯化蠟時,提高溫度可以軟化完全分解這些油污。而這種化學除油劑,必須是那些可以高溫操作的配方。否則,超出它的溫度操作范圍反面會引出除油問題。如果這種除油劑並不是可以用來高溫操作的配方,那表面活性劑就會由於濁點問題而分離出來。濁點代表的是:在特定濃度和溫度下,一種表面活性劑的穩定性指標。簡單的講,濁點是除油劑中表面活性劑成份的溶解度的一種測量方法。這種情況一旦發生,不僅除油效果會變差,而且還會帶到後序工序中去。對任何除油劑來講,它的表面活性劑體系才是最關鍵的。表面活性劑可以溶解、分解、乳化、降解油污及其成份。電解除油劑是通過電流來達到清洗作用的。因為電解除油劑的主要作用並不在於清除油污,所以這一情況放到活化部分再討論。電解除油劑講它是起活化作用的,似乎更適合些。
對於除油:需要記住的幾點:
1. 化學除油應該去除所有的油污及其成份
2. 電解除油劑是用來去除某些特定的東西,而不是油污
3. 通常只是一種油污在作怪,找到它然後除掉。鍍液還沒有聰明到可以有選擇地鍍出點毛病的 程度
4. 除油劑的使用壽命,與工件上的油污種類、數量有關
5. 化學除油槽之後水洗,能顯著改善水洗效果及延長除油劑的使用壽命
6. 水溶性的油污易於用低溫、低鹼性除油劑去除。鹼性越高就能更好地去除這類油污
7. 拋光膏、研磨膏成份則在熱鹼性除油劑中可以去除
8. 一些污漬可以在除油劑中泡掉
9. 當出現故障時,不要急於提高除油劑的溫度、濃度來解決,而應該先查清問題的來源
10. 電解除油槽應該用正確的電極來提高效率,不要用槽壁做電極
『五字經』中的水洗 水洗是化鍍生產中,除了化學鍍鎳工序之外最重要的操作,但卻經常被忽視。在電鍍這一行業里,廢水處理及環保等問題與水洗在生產中的重要意義往往會產生沖突。在一些地方,廢水處理受到的關注甚至多於化鍍本身。但是,我們只要想一下:「電鍍生產工序不過就是一些去除某些東西的一系列步驟組成的.」就可以理解到水洗在這其中所起到的作用啦。化學除油後工件表面上有什麼?正常情況下,上面有燒鹼的殘余、殘余油污、潤濕劑、表面活性劑。增長水洗時間可以有效地去除這些表面的東西,盡管仍然會有一層含有少量的潤濕劑或表面活性劑的水膜。而在大多數情況下,這不會影響下一步工序(通常是電解除油工序)。簡單地在水裡上下搖一下兩下,並達不到什麼效果。就好像我們洗手,沖洗那麼一下兩下,洗不幹凈手上的肥皂。化學除油之後的水洗時間增長(可以長至兩分鍾),對這一問題非常有好處。還可以通過增加空氣攪拌,逆流水洗等方法來提高水洗效率。干凈水應該從與水洗方向相反的水槽底部流入。這一設計可以使干凈水從高處的水槽底部流向低處水槽的液面出口。
在化學除油槽和電解除油槽之間加設水洗槽,對減少生產線上的油污污染非常有效。許多生產線上,化學除油後就直接進入電解除油槽,中間沒有水洗。這確實簡化了工藝步驟,但是從化學除油槽帶出的乳化了的油污及其它副產物,會污染後續的工序,而且會縮短電解除油劑的使用壽命。這一小小的改變,所帶來的區別,你會不時地感覺到。
要減少廢水的環保要求,越來越強烈,這其實也影響到提高水洗效率的能力。另外水洗也是一個需要嚴格控制的關鍵工序。水是除油液和活化液中主要的組成部份,因此,在配新槽時,要特別注意水的質量好壞。這其中的雜質,如鈣或鎂會導致整個水的硬度增加。這些雜質會沉降活性成份為不溶物,從而會影響到整個除油效果,而且會增加槽底的沉渣。
『五字經』中的活化 除了在前處理工藝中水洗,活化就是最重要的工序了。當除凈表面的油污後,就需要除凈所有的氧化物,以使鍍層和基底之間形成正確的原子狀態的結合。由於適合沉鎳的基材的多成份性,而且需要正確的活化每一種成份,就使得選擇正確的活化效果變得非常的困難。到底工件表面有多少氧化皮?工件表面有沒有污漬?這些都是在活化工序需要考慮的重要因素。
活化工藝可以分為不同的種類,最常見的類型是基於酸鹽、礦物酸如硫酸、鹽酸和檸檬酸的酸性活化劑。選用哪種酸及其濃度取決於基材金屬的類型和表面狀況。是沖壓件還是鑄件?表面是否易於生成殘渣?當客戶要求鍍層的抗腐蝕性能時,由於氯離子會影響沉鎳,所以就不能使用鹽酸。通過一些簡單的試驗就能確定針對特定用途的最佳活化工藝。在除油部份的其他活化劑包括電解除油,酸性電解和沖擊鎳或預鍍銅。對於不導電的基材,通常使用鈀活化工藝。在這些情況下,針對基材的最佳活化工藝,是化學沉鎳的關鍵。
酸性活化劑 依據基材的類型,酸性活化劑有許多種選擇。基於使用電流的酸鹽或過硫酸鹽的酸性活化劑,可以提高許多類型基材的活化效果。許多300系列的不銹鋼,選用這類活化工藝就非常有效。活化在電鍍生產中的關鍵作用是,去除基材上的氧化膜、殘渣及污漬。另外酸性活化劑的濃度、時間和溫度的控制與化學除油劑的使用一樣,非常的重要。有時候會在礦物酸如鹽酸或硫酸型酸性活化劑中,加入少量緩蝕劑,以減小對基材的腐蝕,但是這些緩蝕劑有負作用。因為它會在各種基材表面形成一種難以清洗的粘膜。這會造成鍍層質量問題,如針孔或鍍層發烏。如果這些雜質殘余沒有立即顯出為這些可以看見的毛病,那就會在結合力測試中發現有結合力差的毛病。表面潤濕劑能降低表面張力,因為它比緩蝕劑易於清洗,從而經常被加到酸性活化劑中。但是這種表面潤濕劑要與加入到化學鍍鎳溶液中的表面活性劑,必須屬於同一類才行。這種兼容性能保證不會污染後續的化學鍍鎳溶液,因此必須清除掉酸槽中任何油污及油污的殘余。否則可能當工件出酸槽時,工件表面會帶有油污。酸槽中有油污表明工件的除油或水洗不足。有較重氧化皮的工件更可能有除油工序中難以清除的油污存在。而在酸活化操作之後,這些油污殘余會帶入到酸中。在酸活化槽中加入少許表面潤濕劑,會減少這一問題的影響,但是並不能完全解決這一問題。
鹼性活化劑 一般情況下,電解除油被當作是除油工序的一部份。在通過使用電流去除表面污漬的同時它也可以去除化學除油劑的殘余物。我們可以通過研究電解除油劑的組成,就會發現它並沒有多大的除油能力。鹼性高這一特點是為了提供溶液的導電性。電解除油劑的組成中也有少量表面活劑。因此,電解除油劑更適合於作為一種鹼性活化劑。為什麼呢?電解除油劑根據它是使用陽極還是陰極,在陰極或工件表面產生氧氣或氫氣。當直接與陰極相連時,工件表面產生的是氫氣。這氫氣就是一種很好的活化劑。陰極除油的缺點在於:油污和其它污染物有可能重新沉積到工件上。如果使用的是陰極除油,就需要保持除油液相對的干凈,污染要少。陽極除油被經常用作標準的電解除油操作,因為陽極反應可以清除掉工件上的顆粒狀的污物。因為氧氣產生於工件,象高鎳含量的合金,非常容易形成氧化物。在這些情況下,就必須非常小心地選擇電解除油之後的酸活化工藝。使用周期變向電流,對許多基材都非常有用。使用陽極電流或周期變向電流,可以減少高應力合金的氫脆現象。在陰極和陽極循環之間的變換,對去除污漬和氧化物可以達到非常好的活化效果。在這種時候,工件從電解除油出槽時,最好是在陽極階段提出工件。
許多沉鎳缺陷都可以追溯到電解除油工序。例如,在一客戶處曾經遇到這樣一個問題,鍍層端面有一種發花,在確認化學鎳溶液正常之後,觀察其它工序。發現電解除油槽工藝參數不在正常范圍、工件出電解除油槽後,基材發黑。在電解除油槽中怎麼會使基材發黑呢?電壓過高,電流又小,在電解除油劑濃度又低的情況下,就會導致這種情況發生。但並看不出工件上有什麼明顯的跡象,而且在其後的活化工序中,這層發黑層能夠除去。不幸的是,即使活化工序正常,在化學鍍鎳之後,工件上仍然留下了毛病。
鹼性高錳酸鉀 這種相對較老的工藝,可以用在有較多熱處理氧化皮或有碳化殘余的工件表面。高錳酸鉀與氫氧化鈉質量比1:3的混合溶液,工作溫度65-85度。這一方法適用於鐵基底,可以去除有較重氧化皮而又不會腐蝕基材金屬。在許多情況下,這也是一種確實有效的方法。
預鍍 預鍍經常被建議用於高應力、高碳含量、不銹銅或其它鎳鉻型合金材質的化學沉鎳之前,可以顯著改善鍍層與基底之間的結合力。這些預鍍多數是基於電鍍鎳配方,包括伍特鎳、瓦特鎳及氨基磺酸鎳工藝,氰化鍍銅也有應用。但在化學沉鎳中銅不能自發反應,而需要另外的活化工序。盡管氰化鍍銅溶液是一種很好的除油劑,但銅鍍層作為預鍍層,會對鍍層的抗腐蝕性產生負作用。
『五字經』中的化學鍍鎳 任何化學鍍鎳工藝都可以在任何正常前處理的表面上沉積。當表面前處理出故障時,化學鍍鎳層的性能會受到損害。鍍層性能,如抗腐蝕性,與表面前處理的成與敗息息相關。前處理中的任一工序都可能產生孔隙、針孔或由於污跡引起的麻點,對抗腐蝕性能都能造成負面影響。在沒有水洗干凈遺留下的膜上沉積鎳層,有可能是結合力差的根本原因,或導致鍍層的孔隙率增大。
化學鍍鎳的一個非常有意思的特性:「所見即所得。」化學鍍鎳層會重復再現基材的表面狀況。化學鍍鎳與電鍍鎳不同的地方有許多,其中有一點,就是化學鍍鎳沒有整平能力。如果基底表面有紋路或印跡,化學鍍鎳後,這些情況會更加清晰可見。化學鍍鎳層是掩蓋不住這些問題的。這些在化學鍍鎳層上可以看見的紋路和污跡,以往以為是由於化學鍍鎳中穩定劑失調造成的。其實通過加強前處理的水洗,可以很輕易地清除掉。現在通過加強與工件加工製造者的溝通合作,可以非常容易地解決與前處理有關的化鍍問題。ISO和其它的質量標准,就是為了更好地理解和解決問題。汽車行業在這一點上,就做得非常有成效,他們的做法就是直接參與到電鍍工廠的質量控制中。
解決問題的工具 水膜破裂試驗,經常用來觀察工件表面是否干凈,這是基於經正確除油的表面具有保持一層水膜不破裂的能力。不幸的是,這種觀察結果在某些情況下是錯誤的。在表面呈鹼性或含有表面活性劑,或表面沉積有親水性污漬時,一樣會有問題發生。正常情況下,表面臟,水膜就會破裂。當由於除油低效所帶來污漬留在了工件表面上時,並不一定會使水膜破裂。若在觀測前將工件浸入稀釋的酸性溶液中也通常會使水膜破裂。而那些經過含有潤濕劑的酸性溶液處理的工件表面,在某些時候就不會使水膜破裂的。如果要解決這類除油、水洗問題就需要使用其它方法,如PEE等儀器測試。這里對此暫不作更多的討論。
使用導電儀 可以使用導電儀來檢測、控制水洗質量。其工作原理與水洗中的污染的程度相關。當然使用導電儀本身並不能保證好的水洗質量。有效的水洗取決於水洗時間,水的溫度和工件及水的污染程度。許多時候當問題發生時,僅僅通過「兩分鍾水洗」後,就會發現問題就基本解決啦。回想一下你洗手吧!你要用多長時間才能用冷水洗干凈呢?
導電儀其實是用來控制流動水洗槽的流量的。導電儀的探頭先調到一個限定值,然後放入水槽中。停止水流直到由於工件的帶入致使水的污染程度超過這一設定值。這表示是該加清水的時候啦。這有助於維持水洗的質量。當使用導電儀時需要關心的問題是:「對於某一特定水洗工序來講,到底最佳的導電值是多少呢?」這個問題很難回答。這你在任何書本上也都找不到答案的。因為化學鍍鎳有太多的影響因素,對於每一個具體情況要具體分析。水洗溫度及其他的因素都會影響到這一導電值。大概要首先控制住所有這些因素才有助於控制導電儀吧。
讓我們一起來使用一下這一方法。首先我們選定控制點:電解除油之後、酸洗之後、化鍍之後。使用逆流水洗。然後在實驗室內,配出各主要工序工作液的體積百分比濃度標准液。就是將電解除油液,酸洗液,新舊化鍍液分別以0.5%,1.0%,3%,5%,8%,10%,15%,20%的比例加入到水洗水樣中。用導電儀測出各個樣品值並繪出圖樣。這就基本上對這條生產線的水洗情況做了一個描述。然後通過一段時間的生產就可以總結出,針對這一生產線各個工序後的水洗的極限值。這樣我們就能很好的控制水洗啦。
對除油液的另一個控制方法 每一個化鍍操作人員都要面對這樣的一個問題:除油液什麼時候就不能再用啦?在什麼情況下,除油劑的性能的變化會導致廢品,或者說在除油劑發生什麼樣的性能變化時就需要補加、重新配製啦?這時,我們可以嘗試一下以下的方法。這是一種非標準的滴定方法:用三種指示劑做酸鹼滴定。紫羅藍指示劑(pH 11-13)、酚酞指示劑(pH 8.5-9.7)、甲基紅臭酚綠混合指示劑(pH 4.2-5.4)三種指示劑來滴定鹼性除油液。用紫羅蘭指示劑滴定游離鹼中的氫氧化鈉,用酚酞指示劑滴定游離鹼中的其他的所有鹼性物質。而用甲基紅臭酚綠混合指示劑滴定除油液中的所有鹼性物質。大多數標準的除油劑滴定方法都是基於以酚酞指示劑確定終點的。而在許多情況下,這會導致很大的誤差。
使用酚酞指示終點的標准滴定的第一個問題是除油劑中含有的氫氧化鈉會吸收空氣中的二氧化碳。越舊的除油劑含有吸收的二氧化碳越多。因為這一吸收生成的碳酸鈉會影響滴定的准確性。具體點兒就是除油劑中的氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉,用酚酞做指示的滴定值可能會保持恆定或增大。而這會導致操作失誤。紫羅蘭指示劑指示的零點是除油液中的游離氫氧化鈉被消耗掉啦。而我們都知道:因為除油液中含有氫氧化鈉對除去許多油污都很有利,所以除油液的脫脂能力是衰減的。用甲基紅臭酚綠混合指示劑作指示的滴定值越高就表示:會影響滴定的油污的成分污染程度越大。而這些污染物有可能是皂化物、脂肪酸、脂肪油和胺。即使工件上的不溶性油污被除掉了,但這些油污的可溶性部分也會溶入除油液中從而影響除油液的效果。脫脂能力降低就是必然的啦。當使用這一滴定方法後,就可以有效地確定除油能力,也有助於解決問題。
當所有努力都無效時 當問題發生時,唯一可以制約我們的就是我們的思維方法,又或者講是我們的想像力。有時也會發生即使我們採取了正常的方法,也無法解決問題的情況。這時該怎麼辦呢?採用以下這些方法,往往能得到意想不到的效果:
預浸 盡管在前處理工藝中並沒有提到這一工序,但是預浸往往在化鍍生產中,發揮很重要的作用。當遇到有結合力的問題或在工件上有污漬時,化鍍之前進行氨水預浸,是一個非常有效的解決辦法。在化鍍槽前,加一道含有氨水的『靜水洗』工序,會帶來許多好處。使用濃度為0.25-0.50%,氨水是一種很好的『去膜劑』,而且帶入化學鍍液不會有影響。而且有助於化學鍍鎳在工件表面的引發。在批量比較大的生產中,工件本身的溫度變化對沉積有很大影響時,化學鍍鎳的引發特別關鍵。因為氨水可以快速引發孔隙部分的反應,所以對於那些孔隙率比較高的工件特別有好處。在酸性的化學鍍鎳前,使工件表面有一層微鹼性的膜層,在許多生產中可以減少潛在問題的發生。在化學鍍鎳前,也可以用碳酸鉀作預浸。不要害怕做任何嘗試!
靈活變通 許多時候當生產中出現問題時,好象並沒有多少必要對工藝進行改善的地方,那麼什麼才是該採取的最好的方法?對前處理工序進行一些變通,可以解決許多問題。即使出於某些限制時,沒有辦法變通,也不要放棄嘗試這一方法。舉一個例子吧,有一間工廠在高碳鋼材質的汽車零件上,沉積中磷含量的化學鍍鎳層,已經成功的加工了許多年了,而且前處理工藝維護得非常好,生產處於一種良性狀態。某一天,這間工廠要將這一中磷工藝轉用4%的低磷工藝。這一轉用會帶來許多好處,比如低磷工藝有更高的硬度和耐磨性,而且可以不再採用熱處理了。但是配製這一低磷工藝生產不久,就出現了問題:有許多工件鍍層有爆皮、碎片發生;不合格率達到了30%。由於鍍層性能的變化以及不同鍍液配方的鎳引發的不同,往往會有相反的作用。而正是在這種同樣的材質上,以前只有2.5%的不合格率,現在為了解決這一現象,需要對生產工藝進行一些改動。老工序是除油,陽極電解除油,鹽酸活化,陽極電解除油。新工序改動了老工序的順序,而且增加了一些其他的工序。現在新工序是除油,鹽酸活化,周期變向電解除油和氨水預浸,效果非常好。除了增加一道預浸外,仍然使用的是與以前相同的工藝。現在的不合格率僅有0.8%,從而這一轉用低磷工藝的措施得以順利完成。這個例子就是為了告訴大家,稍稍對前處理工序進行改動往往可以防止一些潛在的危險問題的發生。當然許多時候在這些類似問題發生的情況下,人們往往只是想著改換葯水供應商。這種時候,良好的溝通與合作可以避免許多嚴重後果的發生。
許多化學鍍鎳問題,能追朔到基底狀況及其在前處理工序中的反應和變化之間的關繫上。前處理操作的重要性,化學鍍鎳生產中必須時時強調。選用最好的化學鍍鎳葯水或工藝體系並不能改變這樣一個事實:工件表面前處理不良,會浪費許多時間、金錢,而且還有許多的痛苦。希望以上提到的這些內容能給大家以參考和啟發!!!
❸ 什麼是沖擊鎳和電鍍鎳相同嗎
沖擊鎳一般作為不銹鋼等表面易鈍化材質的打底層,為功能性鍍層,不能作為最終鍍層。一般沖擊鎳也不鍍厚。
而電鍍鎳是可以作為中間層或是最終鍍層,能起到裝飾及功能性的鍍層,可以鍍厚。
沖擊鎳需要電源,針對不銹鋼來講,活豎脊化有用稀酸陽極電活化的,活化後再進行沖擊鎳。而電解鎳一般對鋼鐵和銅基材來說,普通的鹽酸活化後就可以進行電鍍鎳。
電鍍鎳是在由鎳鹽(稱主鹽)手簡、導電鹽、pH緩沖劑、潤濕劑組成的電解液中,陽極用金屬鎳,陰極為鍍件,通以直流電,在陰極(鍍件)上沉積上一層均勻、緻密的鎳鍍層。從加有光亮劑的鍍液中獲得的是亮鎳,而在沒有加入光亮劑的電解液中獲得的是暗鎳。
(3)沖擊鎳分析方法擴展閱讀:
根據容積計算好所需要的化學葯品﹐分別用熱水溶解﹐混合在一個容器中﹐加蒸餾水稀釋到需體積﹐靜置到所需體積﹐靜置澄清﹐用虹汲法或過濾法把鍍液引入鍍槽﹐再加入已經溶解的十二餘薯滲基硫酸鈉溶液﹐攪拌均勻﹐取樣分析﹐經調整試鍍合格後﹐即可生產。
由於高應力鎳的內應力大,所以在它的表面按常規再鍍0.2~~0.3um的普通鉻層後,在鉻層與高應力鎳應力的相互作用處,高應力鎳層即產生大量微裂紋,並導致鉻層表面也形成均勻的微裂紋。
與鎳封一樣,鉻層成為微間斷鉻,只是由高應力得到的是微間斷鉻,在腐蝕介質的作用下,這些裂紋部位殂成無數個微電池,使腐蝕電流分散在微裂紋處,從而使整個鍍層的耐蝕性能得到明顯的提高。
❹ 不銹鋼預鍍鎳中氯化鎳和鹽酸的具體分析方法,和計算公式
1氯化鎳的測定
1 )試劑 :氨水 :1∶ 1紫脲酸銨指示劑 :1∶ 1 0 00 .0 5 mol/L EDTA標准溶液
2 )測定過程 :吸取鍍液 1 m L,稀釋至 5 0 m L,加入 1∶ 1氨水1 0 m L,加入紫脲酸銨指示劑少許 ,以 EDTA標准溶液滴定至溶液顏色由紅色轉變為紫紅色為止。
計算 :ρ( Ni Cl2 · 6H2 O) =c1V1× 2 37.6/1 ( g/L)
式中 :c1為 EDTA標准溶液濃度 ,mol/L ;V1為EDTA耗用量 ,m L。
2鹽酸的測定 :
1 )試劑鉻酸鉀指示液 :1 0 %0 .1 mol/L Ag NO3 標准滴定溶液。
2 )測定過程 :吸取鍍液 1 m L,稀釋至 5 0 m L,加入鉻酸鉀指示液少許。以 0 .1 mol/L Ag NO3 標准溶液滴定至溶液由黃色變為微紅色為止。
計算 :ρ( HCl) =( c2 V2 - 2 c1V1)× 36.5 /1 ( g/L)
若鹽酸以 36%計 ,則ρ( HCl)÷ 36%÷ 1 .1 8( m L /L).
來源:《電鍍與精飾》2003年第06期
❺ 重金屬的檢測有哪些方法
重金屬檢測方法及應用
一、重金屬的危害特性
(一)自然性:
長期生活在自然環境中的人類,對於自然物質有較強的適應能力。有人分析了人體中60多種常見元素的分布規律,發現其中絕大多數元素在人體血液中的百分含量與它們在地殼中的百分含量極為相似。但是,人類對人工合成的化學物質,其耐受力則要小得多。所以區別污染物的自然或人工屬性,有助於估計它們對人類的危害程度。鉛、鎘、汞、砷等重金屬,是由於工業活動的發展,引起在人類周圍環境中的富集,通過大氣、水、食品等進入人體,在人體某些器官內積累,造成慢性中毒,危害人體健康。
(二)毒性:
決定污染物毒性強弱的主要因素是其物質性質、含量和存在形態。例如鉻有二價、三價和六價三種形式,其中六價鉻的毒性很強,而三價鉻是人體新陳代謝的重要元素之一。在天然水體中一般重金屬產生毒性的范圍大約在1~10mg/L之間,而汞,鎘等產生毒性的范圍在0.01~0.001mg/L之間。
(三)時空分布性:
污染物進入環境後,隨著水和空氣的流動,被稀釋擴散,可能造成點源到面源更大范圍的污染,而且在不同空間的位置上,污染物的濃度和強度分布隨著時間的變化而不同。
(四)活性和持久性:
活性和持久性表明污染物在環境中的穩定程度。活性高的污染物質,在環境中或在處理過程中易發生化學反應,毒性降低,但也可能生成比原來毒性更強的污染物,構成二次污染。如汞可轉化成甲基汞,毒性更強。與活性相反,持久性則表示有些污染物質能長期地保持其危害性,如重金屬鉛、鎘等都具有毒性且在自然界難以降解,並可產生生物蓄積,長期威脅人類的健康和生存。
(五)生物可分解性:
有些污染物能被生物所吸收、利用並分解,最後生成無害的穩定物質。大多數有機物都有被生物分解的可能性,而大多數重金屬都不易被生物分解,因此重金屬污染一但發生,治理更難,危害更大。
(六)生物累積性:
生物累積性包括兩個方面:一是污染物在環境中通過食物鏈和化學物理作用而累積。二是污染物在人體某些器官組織中由於長期攝入的累積。如鎘可在人體的肝、腎等器官組織中蓄積,造成各器官組織的損傷。又如1953年至1961年,發生在日本的水俁病事件,無機汞在海水中轉化成甲基汞,被魚類、貝類攝入累積,經過食物鏈的生物放大作用,當地居民食用後中毒。
(七)對生物體作用的加和性:
多種污染物質同時存在,對生物體相互作用。污染物對生物體的作用加和性有兩類:一類是協同作用,混合污染物使其對環境的危害比污染物質的簡單相加更為嚴重;另一類是拮抗作用,污染物共存時使危害互相削弱。
二、重金屬的定量檢測技術
通常認可的重金屬分析方法有:紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子熒光法(AFS)、電感耦合等離子體法(ICP)、X熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)。除上述方法外,更引入光譜法來進行檢測,精密度更高,更為准確!
日本和歐盟國家有的採用電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)分析,但對國內用戶而言,儀器成本高。也有的採用X熒光光譜(XRF)分析,優點是無損檢測,可直接分析成品,但檢測精度和重復性不如光譜法。最新流行的檢測方法--陽極溶出法,檢測速度快,數值准確,可用於現場等環境應急檢測。
(一)原子吸收光譜法(AAS)
原子吸收光譜法是20世紀50年代創立的一種新型儀器分析方法,它與主要用於無機元素定性分析的原子發射光譜法相輔相成,已成為對無機化合物進行元素定量分析的主要手段。
原子吸收分析過程如下:1、將樣品製成溶液(同時做空白);2、制備一系列已知濃度的分析元素的校正溶液(標樣);3、依次測出空白及標樣的相應值;4、依據上述相應值繪出校正曲線;5、測出未知樣品的相應值;6、依據校正曲線及未知樣品的相應值得出樣品的濃度值。
現在由於計算機技術、化學計量學的發展和多種新型元器件的出現,使原子吸收光譜儀的精密度、准確度和自動化程度大大提高。用微處理機控制的原子吸收光譜儀,簡化了操作程序,節約了分析時間。現在已研製出氣相色譜—原子吸收光譜(GC-AAS)的聯用儀器,進一步拓展了原子吸收光譜法的應用領域。
(二)紫外可見分光光度法(UV)
其檢測原理是:重金屬與顯色劑—通常為有機化合物,可於重金屬發生絡合反應,生成有色分子團,溶液顏色深淺與濃度成正比。在特定波長下,比色檢測。
分光光度分析有兩種,一種是利用物質本身對紫外及可見光的吸收進行測定;另一種是生成有色化合物,即「顯色」,然後測定。雖然不少無機離子在紫外和可見光區有吸收,但因一般強度較弱,所以直接用於定量分析的較少。加入顯色劑使待測物質轉化為在紫外和可見光區有吸收的化合物來進行光度測定,這是目前應用最廣泛的測試手段。顯色劑分為無機顯色劑和有機顯色劑,而以有機顯色劑使用較多。大多當數有機顯色劑本身為有色化合物,與金屬離子反應生成的化合物一般是穩定的螯合物。顯色反應的選擇性和靈敏度都較高。有些有色螯合物易溶於有機溶劑,可進行萃取浸提後比色檢測。近年來形成多元配合物的顯色體系受到關注。多元配合物的指三個或三個以上組分形成的配合物。利用多元配合物的形成可提高分光光度測定的靈敏度,改善分析特性。顯色劑在前處理萃取和檢測比色方面的選擇和使用是近年來分光光度法的重要研究課題。
(三)原子熒光法(AFS)
原子熒光光譜法是通過測量待測元素的原子蒸氣在特定頻率輻射能激以下所產生的熒光發射強度,以此來測定待測元素含量的方法。
原子熒光光譜法雖是一種發射光譜法,但它和原子吸收光譜法密切相關,兼有原子發射和原子吸收兩種分析方法的優點,又克服了兩種方法的不足。原子熒光光譜具有發射譜線簡單,靈敏度高於原子吸收光譜法,線性范圍較寬干擾少的特點,能夠進行多元素同時測定。原子熒光光譜儀可用於分析汞、砷、銻、鉍、硒、碲、鉛、錫、鍺、鎘鋅等11種元素。現已廣泛用環境監測、醫葯、地質、農業、飲用水等領域。在國標中,食品中砷、汞等元素的測定標准中已將原子熒光光譜法定為第一法。
氣態自由原子吸收特徵波長輻射後,原子的外層電子從基態或低能態會躍遷到高能態,同時發射出與原激發波長相同或不同的能量輻射,即原子熒光。原子熒光的發射強度If與原子化器中單位體積中該元素的基態原子數N成正比。當原子化效率和熒光量子效率固定時,原子熒光強度與試樣濃度成正比。
現已研製出可對多元素同時測定的原子熒光光譜儀,它以多個高強度空心陰極燈為光源,以具有很高溫度的電感耦合等離子體(ICP)作為原子化器,可使多種元素同時實現原子化。多元素分析系統以ICP原子化器為中心,在周圍安裝多個檢測單元,與空心陰極燈一一成直角對應,產生的熒光用光電倍增管檢測。光電轉換後的電信號經放大後,由計算機處理就獲得各元素分析結果。
(四)電化學法—陽極溶出伏安法
電化學法是近年來發展較快的一種方法,它以經典極譜法為依託,在此基礎上又衍生出示波極譜、陽極溶出伏安法等方法。電化學法的檢測限較低,測試靈敏度較高,值得推廣應用。如國標中鉛的測定方法中的第五法和鉻的測定方法的第二法均為示波極譜法。
陽極溶出伏安法是將恆電位電解富集與伏安法測定相結合的一種電化學分析方法。這種方法一次可連續測定多種金屬離子,而且靈敏度很高,能測定10-7-10-9mol/L的金屬離子。此法所用儀器比較簡單,操作方便,是一種很好的痕量分析手段。我國已經頒布了適用於化學試劑中金屬雜質測定的陽極溶出伏安法國家標准。
陽極溶出伏安法測定分兩個步驟。第一步為「電析」,即在一個恆電位下,將被測離子電解沉積,富集在工作電極上與電極上汞生成汞齊。對給定的金屬離子來說,如果攪拌速度恆定,預電解時間固定,則m=Kc,即電積的金屬量與被測金屬離了的濃度成正比。第二步為「溶出」,即在富集結束後,一般靜止30s或60s後,在工作電極上施加一個反向電壓,由負向正掃描,將汞齊中金屬重新氧化為離子回歸溶液中,產生氧化電流,記錄電壓-電流曲線,即伏安曲線。曲線呈峰形,峰值電流與溶液中被測離了的濃度成正比,可作為定量分析的依據,峰值電位可作為定性分析的依據。
示波極譜法又稱「單掃描極譜分析法」。一種極譜分析新力一法。它是一種快速加入電解電壓的極譜法。常在滴汞電極每一汞滴成長後期,在電解池的兩極上,迅速加入一鋸齒形脈沖電壓,在幾秒鍾內得出一次極譜圖,為了快速記錄極譜圖,通常用示波管的熒光屏作顯示工具,因此稱為示波極譜法。其優點:快速、靈敏。
(五)X射線熒光光譜法(XRF)
X射線熒光光譜法是利用樣品對x射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來定性或定量測定樣品中成分的一種方法。它具有分析迅速、樣品前處理簡單、可分析元素范圍廣、譜線簡單,光譜干擾少,試樣形態多樣性及測定時的非破壞性等特點。它不僅用於常量元素的定性和定量分析,而且也可進行微量元素的測定,其檢出限多數可達10-6。與分離、富集等手段相結合,可達10-8。測量的元素范圍包括周期表中從F-U的所有元素。多道分析儀,在幾分鍾之內可同時測定20多種元素的含量。
x射線熒光法不僅可以分析塊狀樣品,還可對多層鍍膜的各層鍍膜分別進行成分和膜厚的分析。
當試樣受到x射線,高能粒子束,紫外光等照射時,由於高能粒子或光子與試樣原子碰撞,將原子內層電子逐出形成空穴,使原子處於激發態,這種激發態離子壽命很短,當外層電子向內層空穴躍遷時,多餘的能量即以x射線的形式放出,並在教外層產生新的空穴和產生新的x射線發射,這樣便產生一系列的特徵x射線。特徵x射線是各種元素固有的,它與元素的原子系數有關。所以只要測出了特徵x射線的波長λ,就可以求出產生該波長的元素。即可做定性分析。在樣品組成均勻,表面光滑平整,元素間無相互激發的條件下,當用x射線(一次x射線)做激發原照射試樣,使試樣中元素產生特徵x射線(熒光x射線)時,若元素和實驗條件一樣,熒光x射線強度與分析元素含量之間存在線性關系。根據譜線的強度可以進行定量分析
(六)電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)
ICP-MS的檢出限給人極深刻的印象,其溶液的檢出限大部份為ppt級,實際的檢出限不可能優於你實驗室的清潔條件。必須指出,ICP-MS的ppt級檢出限是針對溶液中溶解物質很少的單純溶液而言的,若涉及固體中濃度的檢出限,由於ICP-MS的耐鹽量較差,ICP-MS檢出限的優點會變差多達50倍,一些普通的輕元素(如S、 Ca、Fe 、K、 Se)在ICP-MS中有嚴重的干擾,也將惡化其檢出限。
ICP-MS由作為離子源ICP焰炬,介面裝置和作為檢測器的質譜儀三部分組成。
ICP-MS所用電離源是感應耦合等離子體(ICP),其主體是一個由三層石英套管組成的炬管,炬管上端繞有負載線圈,三層管從里到外分別通載氣,輔助氣和冷卻氣,負載線圈由高頻電源耦合供電,產生垂直於線圈平面的磁場。如果通過高頻裝置使氬氣電離,則氬離子和電子在電磁場作用下又會與其它氬原子碰撞產生更多的離子和電子,形成渦流。強大的電流產生高溫,瞬間使氬氣形成溫度可達10000k的等離子焰炬。被分析樣品通常以水溶液的氣溶膠形式引入氬氣流中,然後進入由射頻能量激發的處於大氣壓下的氬等離子體中心區,等離子體的高溫使樣品去溶劑化,汽化解離和電離。部分等離子體經過不同的壓力區進入真空系統,在真空系統內,正離子被拉出並按照其質荷比分離。在負載線圈上面約10mm處,焰炬溫度大約為8000K,在這么高的溫度下,電離能低於7eV的元素完全電離,電離能低於10.5ev的元素電離度大於20%。由於大部分重要的元素電離能都低於10.5eV,因此都有很高的靈敏度,少數電離能較高的元素,如C,O,Cl,Br等也能檢測,只是靈敏度較低。
❻ 電鍍黑鉻有哪幾種方法
黑鉻鍍層與黑鎳鍍層比較起來,其耐蝕性、耐久性和對太陽能選擇吸收性都要好。黑鉻鍍層的硬度雖低,為HVl30~350,但其耐磨性卻與一般的鍍鉻層相仿。黑鉻鍍層不是純粹的金屬鉻,而是無定形的氧化物結晶。據分析,其金屬鉻含量只佔鍍層的50%~75%左右,其餘為鉻的氧化物,其氧化物主要以三氧化二鉻水合物形式存在(Cr203· xH2O)。文獻中有一例分析黑鉻鍍層的化學成分,其結果為:
鉻(Cr)56.1%、氮(N)0.4%、碳(c)0.1%、氫(H)1.25%、氧(O)>26.0%
黑鉻鍍層結晶疏鬆,呈現樹枝狀的結構,因此可以完全吸收光波而呈現出黑色。業已證明,隨著太陽能的利用開發,黑鉻鍍層是所有黑色電鍍層和塗層中選擇性吸收最為優秀的。黑鉻鍍層吸收率 a和反射率y之比可大於10,因此它在太陽能吸收器、武器、光學儀器儀表和照相機上廣為應用;由於黑色比較莊重,所以近來在汽車、日用輕工業品的裝飾件等方面應用也越來越多。
黑鉻鍍層除鋁外,對其他常用基體金屬的結合力都很好。黑鉻鍍層的熱穩定性高,加熱到480℃外觀不發生變化。黑鉻鍍層的耐蝕性雖優於普通鍍鉻層,但該鍍層一般都需有基體的打底鍍層,雖然在銅和黃銅基體上能直接鍍黑鉻,的確也有這樣做的;我們避開電化學腐蝕不算,就是從物理因素考慮這樣做也是不合理的;因為黑鉻鍍層與銅或黃銅的熱膨脹系數差距很大,如果不用底鍍層,則日久黑鉻鍍層就會開裂,並從基體上脫落下來。因此黑鉻的抗蝕性主要還是取決於基體鍍層的質量,較合理和較常用的底鍍層為鍍鎳層。不銹鋼鍍黑鉻也較多,但不銹鋼由於表面是嚴重鈍態的,所以不銹鋼上鍍黑鉻,應該先在高氯化物的鍍鎳槽中鍍沖擊鎳,如果黑鉻層還有外表較光亮的要求,則還需鍍上一層光亮鎳層,然後在光亮鎳鍍層上再鍍黑鉻。
鍍黑鉻的配方很多,有硝酸鈉型、醋酸型、氟化物型和釩酸型等。近年來出現了一些商品的添加劑,這些添加劑多是組合型的,添加起來比較方便,同時穩定性也較好。
❼ 鍍鉻的工藝要求
鍍鉻的工藝要求有許多點,以下是一一列舉:
⑴防護一裝飾性鍍鉻
防護一裝飾性鍍鉻不僅要求鍍層在大氣中具有很好的耐蝕性,而且要有美麗的外觀。
這類鍍層也常用於非金屬材料的電鍍。
防護一裝飾性鍍鉻可分為一般防護裝飾鍍鉻與高耐蝕性防護裝飾鍍鉻。表4—28列出防護裝飾性鍍鉻的工藝規范。
裝飾性鍍鉻的工藝條件也取決於欲鍍的基體金屬材料。可根據基體材料的不同適當調整工作溫度和陰極電流密度。
1)一般防護裝飾性鍍鉻
一般防護裝飾性鍍鉻採用中、高濃度的普通鍍鉻液,適用於室內環境使用的產品。鋼鐵、鋅合金和鋁合金鍍鉻必須採用多層體系,主要工藝流程如下。
①鋼鐵基體銅/鎳/鉻體系工藝流程為:
除油→水洗→浸蝕→水洗→閃鍍氰銅或閃鍍鎳→水洗→酸銅→水洗→亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗乾燥。
表4-28 防護裝飾性鍍鉻的工藝規范
多層鎳/鉻體系工藝流程為:
除油→水洗→浸蝕→水洗→鍍半光亮鎳→水洗→光亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗→乾燥。
↓ ↑
高硫沖擊鎳 (1μm)
②鋅合金基體弱鹼化學除油→水洗→浸稀氫氟酸→水洗→電解除油→水洗→閃鍍氰銅→水洗→光亮鍍銅→光亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗→乾燥。
③鋁及鋁合金基體 弱鹼除油→水洗→電解除油→水洗→次浸鋅→溶解浸鋅層→水洗一二次浸鋅→水洗→閃鍍氰銅(或預鍍鎳) →水洗→光亮鍍銅→水洗→光亮鍍鎳→水洗→鍍鉻→水洗→乾燥。
2)高耐蝕裝飾性鍍鉻
高耐蝕裝飾性鍍鉻是採用特殊工藝改變鍍鉻層的結構,從而提高鍍層的耐蝕性,該鍍層適用於室外條件要求苛刻的場合。
在防護裝飾性鍍鉻體系中,多層鎳的應用顯著提高了鍍層的耐蝕性,研究發現,鎳、鉻層的耐蝕性不僅與鎳層的性質及厚度有關,同時在很大程度上還取決於鉻層的結構特徵。從標准鍍鉻溶液中得到的普通防護裝飾性鍍鉻層雖只有0.25~0.5μm,但鍍層的內應力很大,.使鍍層出現不均勻的粗裂紋。在腐蝕介質中鉻鍍層是陰極,裂紋處的底層是陽極,因此,遭受腐蝕的總是裂紋處的底層或基體金屬。由於裂紋處暴露出的底層金屬面積與鍍鉻層面積相比很小,因而腐蝕電流密度很大,腐蝕速度很快,而且腐蝕一直向縱深發展。由於裂
紋不可避免,如果改變微裂紋的結構,使腐蝕分散,那麼就可減緩腐蝕。在此構思下,20世紀60年代中期開發出了高耐蝕性的微裂紋鉻和微孔鉻新工藝。這兩種鉻統稱為「微不連續鉻」由於形成的鉻層具有眾多的微孔和微裂紋,暴露出來的鍍鎳面積增大但又很分散,使鎳層表}面上的腐蝕電流密度大大降低,腐蝕速度也大為減緩,從而提高了組合鍍層的耐蝕性,並且使鎳層的厚度減小5μm左右。
①微裂紋鉻在光亮鍍鎳層上施鍍一層0.5~3μm高應力鎳,再鍍0.25μm普通裝飾鉻,由於高應力鎳層的內應力和鉻層內應力相疊加,就能在每平方厘米上獲得250~1500條{分布均勻的網狀微裂紋鉻。
研究發現,普通鍍鉻電解液中加入少量的seO42-,可得到內應力很大的鍍鉻層。在添加seO42-的鍍液中得到的鉻鍍層帶有藍色。SeO42-含量越高,鍍層的藍色越重。
採用雙層鍍鉻法也可獲得微裂紋鉻鍍層。工藝為先鍍覆一層覆蓋力好的鉻鍍層,然後在含氟化物的鍍鉻溶液中鍍覆一層微裂紋鉻層。雙層法電鍍微裂紋鉻鍍層的工藝見表4—28。,雙層法的缺點是需要增加設備,電鍍時間長,電能消耗多。故目前已用單層微裂紋鉻代替,{但單層微裂紋鉻也存在氟化物分析困難及微裂紋分布不均等缺點。
②微孔鉻 目前使用最多的電鍍微孔鉻的方法是在光亮鍍鎳上鍍覆厚度不超過0.5μm的鎳基復合鍍層(鎳封閉),再鍍光亮鉻層,便得到微孔鉻層。
鎳基復合鍍層中均勻彌散的不導電微粒粒徑在0.5μm以下,在鍍液中的懸浮量為50~lO0g/L,微粒在復合鍍層中含量為2%~3%。常用的微粒有硫酸鹽、硅酸鹽、氧化物、氮化物和碳化物等。由於微粒不導電,在鍍鉻過程中微粒上沒有電流通過,其上面也就沒有金 屬鉻沉積,結果就形成了無數微小的孔隙,密度可達每平方厘米一萬個以上。
3)防護裝飾性電鍍注意事項
①較大零件人槽前要通過熱水沖洗預熱,切勿在鍍液中預熱,否則會腐蝕高亮度的底層表面。
②小零件需採用滾鍍鉻工藝,滾鍍鉻鍍液中應加入氟硅酸,防止零件滾鍍時瞬間不接觸導電而致表面鈍化。
③零件帶電入槽,對於復雜零件採用沖擊電流,或增大陰、陽極距離。
④每一電鍍層都要拋光,提高光潔程度,減少孔隙,防蝕。
⑤在鎳上鍍鉻時,如鎳鈍化,可用酸浸法活化,然後鍍鉻。活化方法為:在30%~50%(體積分數)的鹽酸中浸30~60s;在20%(體積分數)的硫酸中浸蝕約5min;在5%(體積分數)的硫酸中陰極處理l5s左右,再鍍鉻,就可得到結合力良好的鍍鉻層。
⑥電源宜採用全波整流。
⑦採用高濃度鉻酐鍍液時,可安裝回收槽以節約鉻酐,降低成本,減少廢水處理量。
⑵滾鍍鉻
需要鍍鉻的細小零件,如採用通常的掛鍍,不僅效率低,而且鍍件上常留下夾具的痕跡,不能保證鍍層的質量。滾鍍鉻多用於體積小、數量多、又難以懸掛零件的裝飾性多層電鍍,如銅/光亮鎳/鉻或光亮低錫青銅/鉻。此法可提高生產效率、降低成本。但它只適用於形狀簡單、具有一定自重的鍍件;不適用於扁平片狀、自重小以及外觀要求較高的零件電鍍。
滾鍍鉻時應注意的事項如下:
①滾鍍鉻溶液用蒸餾水或去離子水配製,注意清潔,嚴防雜質帶入,特別注意不要帶人Cl一;
②硫酸根應控制適宜,不易過高,以免零件表面發黃或鍍不上鉻,過量的硫酸可用碳酸鋇除去;』
③氟硅酸對鍍層有活化作用,並能擴大光亮范圍,不可缺少,也不宜過量;
④帶電入槽,開始使用沖擊電流,約l~2min即可;
⑤零件裝入滾桶前,必須將桶內的鉻酸液清洗凈,以防零件被鉻酸腐蝕發花;
⑥滾桶使用一段時間後,用鹽酸處理,以除去滾桶網上的鉻層;
⑦零件小,溫度可稍低些,為避免鍍液溫度升高最好用冷卻裝置。
⑶鍍硬鉻
硬鉻又稱耐磨鉻,硬鉻鍍層不僅要有一定的光澤,而且要求底層的硬度高、耐磨性好並與基體結合牢固。
鍍層厚度應根據使用場合不同而異。在機械載荷較輕和一般性防護時,厚度為l0~20μm;在滑動載荷且壓力不太大時,厚度為20~25μm;在機械應力較大和抗強腐蝕作用時,厚度高達l50~300μm;修復零件尺寸厚度可達800~1000μm。
耐磨鍍鉻一般採用鉻酐濃度較低(Cr03150~200g/L)的鍍液,有的工廠也採用標准鍍鉻液。工藝條件上宜採用較低溫度和較高的陰極電流密度,應視零件的使用條件和對鉻層的要求而定。表4—29列出了獲得最大硬度鍍鉻層的適宜溫度和電流密度關系。生產上一般採用溫度為50~60℃(常用55℃)和25~75A/dm2(多數為50A/dm2)的陰極電流密度。工藝條件一經確定,在整個電沉積過程中,盡可能保持工藝條件的恆定,特別是溫度,變化不要超過±1℃。
鍍硬鉻應注意如下問題。
①欲鍍零件無論材質如何,只要工件較大,均需預熱處理,因為鍍硬鉻時間較長,鍍層較厚,內應力大且硬度高,而基體金屬與鉻的熱膨脹系數差別較大。如不預熱就施鍍,基體金屬容易受熱膨脹而產生「暴皮」現象,預熱時間根據工件大小而定。
②掛具用材料必須在熱的鉻酸溶液中不溶解,也不發生其他化學作用。夾具還應有足夠的截面積,且與導電部件接觸良好。否則因電流大,槽電壓升高,局部過熱。
應按照各種材料的導電率選擇夾具的截面積,常見的幾種材料允許使用電流為:紫銅——3A/mm2,黃銅——2.53A/mm2,鋼鐵——2A/mm2。
夾具結構應盡量採用焊接形式連接;夾具非工作部分應用聚氯乙烯塑料布或塗布耐酸膠絕緣。
③裝掛時應考慮便於氣體的逸出,防止「氣袋」形成,造成局部無鍍層或鍍層厚度不均。
④復雜零件鍍鉻應採用象形陽極,圓柱形零件兩端應加陰極保護,避免兩端燒焦及中間鍍層薄的現象;帶有稜角、尖端的零件可用金屬絲屏蔽。
⑤為提高鍍層的結合力,可進行反電、大電流沖擊及階梯式給電。反電時間為0.5~3min,陰極電流密度為30~40A/dm2。大電流沖擊為80~120A/dm2,時間為l~3min。
⑥對於易析氫的鋼鐵部件,應在鍍後進行除氫處理。
⑷鍍松孔鉻
松孔鉻鍍層是具有一定疏密程度和深度網狀溝紋的硬鉻鍍層,具有很好的儲油能力。工作時,溝紋內儲存的潤滑油被擠出,溢流在工件表面上,由於毛細管作用,潤滑油還可以沿著溝紋滲到整個工件表面,從而改善整個工件表面的潤滑性能,降低摩擦系數,提高抗磨損性能。
獲得松孔鉻的方法有機械、化學或電化學法。
①機械法在欲鍍鉻零件表面用滾壓工具將基體表面壓成圓錐形或角錐形的小坑或相應地車削成溝槽,然後鍍鉻、研磨。此法簡單,易於控制,但對潤滑油的吸附性能不太理想。
②化學法利用鍍鉻層原有裂紋邊緣具有較高活性的特點,在稀鹽酸或熱的稀硫酸中浸
蝕,裂紋邊緣處的鉻優先溶解,從而使裂紋加深加寬,達到松孔的目的。此法鉻的損耗量大,溶解不均勻,質量不易控制。
③電化學法在鍍硬鉻後,經除氫、研磨後,再在鹼液、鉻酸、鹽酸或硫酸中進行陽極松孔處理。由於鉻層裂紋處的電位低於平面的電位,因此裂紋處的鉻優先溶解,從而使裂紋加深加寬。處理後的松孔深度一般為0.O2~0.05μm。
陽極浸蝕時,裂紋的加深和加寬速度用通過的電量(浸蝕強度)來控制。在適宜的浸蝕強度范圍內,可以選擇任一陽極電流密度,只要相應地改變時間,仍可使浸蝕的強度不變。浸蝕強度根據鍍鉻層原來的厚度確定。厚度為l00μm以下的鉻鍍層,浸蝕強度為320A·min/dm2,厚度為l00~150μm的鉻鍍層,浸蝕強度為400A·min/dm2,150μm以上的鉻鍍層,浸蝕強度為480A·min/dm2。對於尺寸要求嚴格的松孔鍍鉻件,為控制尺寸,最好採用低電流密度進行陽極松孔;當要求網紋較密時,可採用稍高的陽極電流密度;當零件鍍鉻後經過研磨再陽極松孔時,浸蝕的強度應比上述數值減少(1/2)~(1/3)。
松孔鉻層的網狀裂紋密度取決於硬鉻鍍層原有裂紋密度。因此鍍鉻工藝對松孔鍍鉻的影響很大,必須嚴格控制。根據實踐經驗,採用表4-30所列工藝鍍鉻,可獲得質量比較穩定的松孔鉻鍍層。
黑鉻鍍層在色
他化學和電化學方法獲得的黑色覆蓋層優越,因此在航空、汽車、儀器儀表等需要消光的裝飾性鍍層以及太陽能吸收層方面獲得廣泛應用。黑鉻鍍層的黑色是由鍍層的物理結構所《致,它不是純金屬鉻,而是鉻和三氧化二鉻的水合物組成,呈樹枝狀結構,金屬鉻以微粒形式彌散在鉻的氧化物中,形成吸光中心,使鍍層呈黑色。通常鍍層中鉻的氧化物含量越高,黑色越深。黑鉻鍍層的耐蝕性優於普通鍍鉻層。黑鉻鍍層硬度雖只有130~350HV,但耐磨性與普通鍍鉻層相當。黑鉻鍍層的熱穩定性高,加熱到480℃,外觀無明顯變化,與底層的結合力良好。電鍍黑鉻工
鉻酐是鍍液中的主要成分,其含量在150~400g/L范圍內均可獲得黑鉻鍍層。鉻酐濃度低,鍍液分散能力差;濃度高,雖然鍍液的分散能力有所改善,但鍍層的抗磨性能下降。一般在200~350g/L之間選用。
硝酸鈉、醋酸是發黑劑,含量過低時,鍍層不黑,鍍液電導率低,槽電壓高。濃度過高,鍍液的深鍍能力和分散能力差。通常硝酸鈉控制在7~12g/L,醋酸控制在6~7g/L之間。在以硝酸鈉為發黑劑的鍍液中,沒有硼酸時,鍍層易起「浮灰」,尤其是在高電流密度下更為嚴重。加入硼酸可以減少「浮灰」。硼酸達到30g/L時,可以完全消除「浮灰」。硼酸的加入還可以提高鍍液的深鍍能力,並使鍍層均勻。
鍍液溫度和陰極電流密度對黑鉻鍍層的色澤和鍍液性能影響極大。最佳條件是低於25℃,電流密度大於40A/dm2。陰極電流密度過小,鍍層呈灰黑色,甚至出現彩虹色;但也不宜過大,當大於80A/dm2時鍍層易燒焦,而且鍍液升溫嚴重;當溫度高於40℃時,鍍層表面產生灰綠色浮灰,鍍液深鍍能力降低。因此,在電鍍黑鉻的過程中,必須採取降溫措施。SO42-和cl一在鍍黑鉻電解液中都是有害雜質,SO42-使鍍層呈淡黃色而不黑,可用BaC03或Ba(OH)2沉澱除去;Cl一使鍍層出現黃褐色浮灰,因此配製溶液時應使用去離子水,並且在生產過程中嚴格控制有害雜質的帶人;掛具和陽極銅鉤應鍍錫保護。
黑鉻鍍層可以直接在鐵、銅、鎳和不銹鋼上進行施鍍,也可以先鍍銅、鎳或銅錫合金做底層以提高抗腐蝕性和耐磨性。對形狀復雜的零件應使用輔助陽極,陽極材料採用含錫7%的鉛錫合金或高密度石墨。
鍍完黑鉻的零件,烘乾後進行噴漆或浸油處理,可以提高光澤性和抗腐蝕能力。
⑹鍍乳白鉻
乳白鉻一般厚度在30~60μm,抗蝕性能良好,但硬度較低,光澤性差。鍍乳白鉻的工藝、鍍前准備和鍍後處理,基本與鍍硬鉻相同。其主要的不同點是:要求溫度較高(65~75℃),陰極電流密度較低(25~30A/dm2)。
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氯化鎳70克磨畢/升、鹽酸130ml/升,陽孫檔極板可以使用電解鎳板、溫度常溫(室溫)就則游亂可以了