提高化學鍍的性能

  化(hua)學(xue)鍍以其(qi)工藝簡(jian)便、節(jie)能(neng)、環保而(er)日益受(shou)到人們(men)的(de)(de)(de)重視。化(hua)學(xue)鍍使(shi)用(yong)范(fan)圍很廣,鍍層均勻(yun),能(neng)有效(xiao)提高產品的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性和使(shi)用(yong)壽命(ming);并能(neng)提高加工件(jian)的(de)(de)(de)耐(nai)磨性、導電性、潤滑性等功能(neng),因而(er)成(cheng)為一項(xiang)重要的(de)(de)(de)表面處理技(ji)術。

  化(hua)學(xue)鍍(du)(du)是在無外加電流(liu)的(de)(de)(de)情(qing)況下,在金(jin)屬的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)作用(yong)下,通過可控制的(de)(de)(de)氧化(hua)還原反應產生(sheng)金(jin)屬的(de)(de)(de)沉積過程(cheng),故也稱(cheng)為(wei)(wei)無電解鍍(du)(du)或者(zhe)自催(cui)化(hua)鍍(du)(du)(Electrolessplating)。化(hua)學(xue)鍍(du)(du)與電鍍(du)(du)相比,具(ju)有(you)鍍(du)(du)層(ceng)均勻、針孔(kong)小、不需(xu)要(yao)直流(liu)電源設備(bei)、能在非(fei)導體上沉積和(he)具(ju)有(you)某些特殊性(xing)能等特點(dian)。另外,由于(yu)化(hua)學(xue)鍍(du)(du)技術廢液(ye)排放少,對環(huan)境污染(ran)小以及成(cheng)本較低,在許多(duo)(duo)領(ling)域已逐(zhu)步取代電鍍(du)(du),成(cheng)為(wei)(wei)一(yi)種環(huan)保型的(de)(de)(de)表面(mian)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝。化(hua)學(xue)鍍(du)(du)技術已在電子、閥門制造、機械、石油(you)化(hua)工(gong)、汽車(che)、航(hang)空(kong)航(hang)天等工(gong)業(ye)中得(de)到廣泛的(de)(de)(de)應用(yong)。目(mu)前(qian)應用(yong)最(zui)多(duo)(duo)的(de)(de)(de),是以次亞(ya)磷酸鹽為(wei)(wei)還原劑的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)鍍(du)(du)鎳(nie),由于(yu)所(suo)獲鎳(nie)層(ceng)具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)均勻性(xing)和(he)良(liang)好的(de)(de)(de)硬度、耐磨和(he)耐蝕等綜合(he)物理(li)(li)化(hua)學(xue)性(xing)能,故已成(cheng)為(wei)(wei)國(guo)際上表面(mian)處(chu)理(li)(li)領(ling)域中發展(zhan)最(zui)快的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)技術之一(yi),幾乎在所(suo)有(you)的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)部門都得(de)到了(le)廣泛應用(yong)。

  近年來的研(yan)究表(biao)明,三元合金(jin)Ni-W-P鍍(du)(du)層(ceng)與Ni-P鍍(du)(du)層(ceng)相比,在(zai)結(jie)合力、硬度,耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)、耐(nai)(nai)(nai)磨性(xing)(xing)能等方面都更為(wei)(wei)優越,近年來已經(jing)在(zai)形狀(zhuang)復(fu)雜的汽車噴油(you)(you)嘴(zui)、行(xing)(xing)星齒輪、各種(zhong)鋼(gang)制閥門、油(you)(you)田采輸油(you)(you)管道(dao)、抽油(you)(you)泵、塑料模具等得到廣泛應(ying)用;Ni-W-P鍍(du)(du)層(ceng)的耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)磨性(xing)(xing)均(jun)隨鍍(du)(du)層(ceng)中的鎢含量的增加而提(ti)高。值(zhi)得注意的是,熱處(chu)理工藝對(dui)鍍(du)(du)層(ceng)性(xing)(xing)能的影響很大。據報道(dao),經(jing)過300~400°C熱處(chu)理后Ni-W-P鍍(du)(du)層(ceng)硬度值(zhi)達(da)到940HV以上,最高的有報道(dao)達(da)1289HV。為(wei)(wei)此(ci),科研(yan)工作者對(dui)其熱處(chu)理工藝進行(xing)(xing)了研(yan)究。

  他們在Q195冷軋鋼板上制備了(le)Ni-W-P鍍層,鍍液的基(ji)本配比為:硫酸(suan)(suan)(suan)鎳(nie)25g/L,次亞磷酸(suan)(suan)(suan)鈉25g/L,檸檬(meng)酸(suan)(suan)(suan)鈉35g/L,鎢酸(suan)(suan)(suan)鈉45g/L,醋酸(suan)(suan)(suan)鈉20g/L,十二烷基(ji)硫酸(suan)(suan)(suan)鈉0.03g/L,鍍層穩定劑適量。施鍍溫度85°C~90°C,時間120min;然后進行熱處理。

  試驗結果表(biao)明,經過(guo)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理后的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)明顯高(gao)于(yu)(yu)鍍(du)(du)(du)態(tai)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)(603HV)。在加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時(shi)間(jian)為(wei)(wei)90min條件下(xia),隨著(zhu)(zhu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao),鍍(du)(du)(du)層(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)存在一個最(zui)大(da)(da)(da)值,即隨著(zhu)(zhu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)從(cong)100°C開始升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)到400°C,鍍(du)(du)(du)層(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)呈(cheng)上升(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)勢,到400°C時(shi)達到最(zui)大(da)(da)(da)值1064HV;此(ci)后,隨著(zhu)(zhu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)繼續升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao),鍍(du)(du)(du)層(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)逐(zhu)(zhu)漸減小(xiao)。這是由于(yu)(yu)在鍍(du)(du)(du)態(tai)下(xia)鍍(du)(du)(du)層(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)P主要(yao)以原子形式(shi)固溶(rong)于(yu)(yu)Ni的(de)(de)(de)晶格之(zhi)中(zhong),在熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)過(guo)程中(zhong),P以Ni3P的(de)(de)(de)形式(shi)從(cong)Ni的(de)(de)(de)晶格之(zhi)中(zhong)脫溶(rong)析(xi)出,在較(jiao)低(di)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)下(xia)保溫(wen)時(shi),Ni3P析(xi)出量較(jiao)少,隨加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao),Ni3P的(de)(de)(de)析(xi)出量增(zeng)多。由于(yu)(yu)高(gao)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)Ni3P的(de)(de)(de)析(xi)出,導致了鍍(du)(du)(du)層(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)逐(zhu)(zhu)漸增(zeng)大(da)(da)(da)。加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)達到400°C以后,由于(yu)(yu)晶粒尺寸的(de)(de)(de)逐(zhu)(zhu)漸增(zeng)大(da)(da)(da)以及(ji)Ni3P的(de)(de)(de)聚集(ji)長(chang)大(da)(da)(da),鍍(du)(du)(du)層(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)又(you)逐(zhu)(zhu)漸減小(xiao)。改變(bian)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)試驗表(biao)明,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)400°C時(shi),隨加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)延長(chang),在前90min內,Ni-W-P化學鍍(du)(du)(du)層(ceng)的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)快速增(zeng)至最(zui)大(da)(da)(da),然后緩(huan)慢(man)減小(xiao)。由此(ci)判斷,對(dui)于(yu)(yu)Ni-W-P化學鍍(du)(du)(du)層(ceng),400°C/90min為(wei)(wei)較(jiao)為(wei)(wei)合適(shi)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理條件。