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常用的單金屬電鍍層
鋅鍍層
鋅是一種銀白色的兩性金屬,既溶于酸又溶于堿。相對(duì)原子質(zhì)量為65.38,密度為7.17g/cm3,熔點(diǎn)為420℃。鋅在空氣中穩(wěn)定;在潮濕空氣中,表面會(huì)生成堿式碳酸鋅薄膜,阻止其繼續(xù)腐蝕;在潮濕的海洋性大氣中,耐蝕性較差。鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.76V,比鐵更負(fù),所以在鐵基體上的陽(yáng)極性鍍層,又稱犧性性鍍層,即使鐵基體未被鋅鍍層完全覆蓋,也能因鋅鍍層的“犧牲”而受到保護(hù)。鋅鍍層經(jīng)過(guò)一定化學(xué)處理后,表面形成一層鈍化膜,使其耐蝕性顯著提高。鍍鋅后在特殊的染料溶液中浸漬,經(jīng)干燥再涂清漆,便可得到各種顏色的鍍層。鋅的蘊(yùn)藏量豐富,而且提煉較為方便。因此,鋅鍍層廣泛用于機(jī)械、五金、電子、交通、輕工以及儀器儀表等領(lǐng)域,是應(yīng)用最廣的鍍層之一。
銅鍍層
銅是玫瑰紅色的金屬,具有延展性,導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好,相對(duì)原子質(zhì)量為63.54,密度為8.9g/cm3,熔點(diǎn)為1083℃。銅的化學(xué)穩(wěn)定性較差:在空氣中,表面易生成氧化膜或堿式碳酸銅;遇硫化物,會(huì)生成棕色或黑色的硫化銅。因此,銅鍍層通常不單獨(dú)用作防護(hù)裝飾性鍍層,而是作為重要的中間鍍層來(lái)改善基體與其他鍍層的附著力或防止某些基體金屬被某些鍍液腐蝕。銅鍍層經(jīng)化學(xué)處理后做其他精飾處理,可得到美麗的外觀,用于表面裝飾。此外,銅鍍層還用作防滲碳鍍層、印制電路板的通孔鍍層、塑料電鍍的中間層等。
鎳鍍層
鎳是白色微黃的金屬,具有鐵磁性,相對(duì)原子質(zhì)量為58.7,密度為8.9g/cm3,標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.25V。在空氣中鎳表面易形成薄的鈍化膜,因而具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。在常溫下鎳能抵御大氣、水和堿液的浸蝕,在堿、鹽、有機(jī)酸中穩(wěn)定,但在硫酸和鹽酸中緩慢溶解,易溶于稀硝酸。鎳鍍層可用作防護(hù)裝飾性鍍層,要求具有較高的耐蝕性,并按需要處理成全光亮、半光亮或緞面等外觀。然而,一般鎳鍍層都是多孔的,除少數(shù)產(chǎn)品直接使用外,常與其他鍍層組合,用作中間層。
鉻鍍層
鉻是稍帶藍(lán)色的銀白色金屬,相對(duì)原子質(zhì)量為52.00,密度為6.9~7.1g/cm3(電解鉻),熔點(diǎn)為1890℃,硬度為750~1050HV。鉻在未鈍化時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位-0.74V,比鐵負(fù),但鉻表面在空氣中極易鈍化,電位改變?yōu)?1.36V,比鐵正,此時(shí)對(duì)鋼鐵基體來(lái)說(shuō),鉻鍍層屬陰極性鍍層,僅起機(jī)械保護(hù)作用。
鉻鍍層按用途可以分為以下兩類：
1)裝飾性鉻鍍層。該鍍層通常是經(jīng)拋光或電沉積的光亮鍍層(如光亮鎳層、銅-錫合金層),再鍍上0.25~2μm的鉻層。它廣泛用于儀器、儀表、電器、日用五金、汽車、摩托車、自行車等的外部件。
2)功能性鉻鍍層。該鍍層直接鍍?cè)诨w金屬上,厚度為2.5~500μm。根據(jù)所用的功能,又分為硬鉻層、松孔鉻層、黑鉻層、乳白鉻層等。硬鉻層主要用于要求較高的硬度與耐磨性能的零件,雖然采用普通的鍍鉻液,但其在工藝上有許多特殊的要求。松孔鉻層是在鍍硬鉻前后進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?產(chǎn)生點(diǎn)狀或溝狀的松孔,具有被潤(rùn)滑油浸潤(rùn)的功能,常用于活塞環(huán)、氣缸、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔等需要承受重負(fù)荷的機(jī)械摩擦件上。黑鉻層主要用于需要消光而又耐磨的零件。乳白鉻層主要用于各種量具上。
錫鍍層
錫有三種同素異形體:白錫(β型),灰錫(α型)和脆錫(γ型)。常見(jiàn)的是白錫,為銀白色金屬,密度為7.31g/cm3,熔點(diǎn)為231.93℃。錫的相對(duì)原子質(zhì)量為118.69。目前鍍錫的最大用途是制作鍍錫鐵板,即馬口鐵,用于制造各種罐子。在密閉的容器中,鐵基體上的錫鍍層是陽(yáng)極性鍍層,而溶解下來(lái)的錫對(duì)人體的毒性也很小。在空氣中,錫鍍層對(duì)于鐵基體是陰極性鍍層,只有當(dāng)其厚度高于15μm時(shí),才能大大降低孔隙率,獲得較好的耐蝕效果。錫鍍層的另一個(gè)重要用途是在電子工業(yè)領(lǐng)域。錫的熔點(diǎn)低,硬度小,具有良好的釬焊性。
單金屬電鍍工藝
電鍍工藝過(guò)程一般包括以下三個(gè)階段：
(1)鍍前預(yù)處理。如前所述,預(yù)處理按實(shí)際要求有多個(gè)目的,但主要是設(shè)法得到干凈新鮮的金屬表面,為最后獲得高質(zhì)量鍍層做準(zhǔn)備。
(2)電鍍。包括工藝規(guī)范、鍍液的配制、成分和工藝條件的控制、添加劑、電極反應(yīng)、鍍液的維護(hù)、故障及處理等內(nèi)容,以保證獲得高質(zhì)量的鍍層。
(3)鍍后處理。許多鍍件在電鍍完成后要進(jìn)行鍍后處理,主要有：
1)鈍化處理。所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理,在鍍層上形成一層堅(jiān)實(shí)致密的、穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣,鍍Zn、Cu及Ag等后,都可進(jìn)行鈍化處理。
2)除氫處理。有些金屬(如鋅)在電沉積過(guò)程中,除自身沉積出來(lái)外,還會(huì)析出一部分氫,這部分氫滲入鍍層中,使鍍件產(chǎn)生脆性,甚至斷裂,稱為氫脆。為了消除氫脆,往往在電鍍后,使鍍件在一定的溫度下熱處理數(shù)小時(shí),稱為除氫處理。
現(xiàn)以電鍍鎳為例,簡(jiǎn)要說(shuō)明其電鍍工藝的主要參數(shù)。
鍍鎳可用作表面鍍層,也可作為多層電鍍的底層或中間層。表1是常見(jiàn)的幾種鍍鎳液的配方及工藝條件。其中瓦特鍍液應(yīng)用最廣泛;氨基磺酸鹽型鍍液在一定條件下可得到無(wú)應(yīng)力鍍層,因而有其特殊的用途。
表1 鍍鎳液的配方及工藝條件
來(lái)源：中國(guó)電鍍網(wǎng)
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