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锌-镍合金

放大字体  缩小字体发布日期:2013-01-07  浏览次数:780
核心提示:含Ni8%~20%的锌-镍合金镀层的耐蚀性优于纯锌层,加入镍后,降低了锌的活性,钢铁与锌-镍合金镀层之间的电位差小于钢铁与锌的电位差,合金镀层“牺牲”较少。

含Ni8%~20%的锌-镍合金镀层的耐蚀性优于纯锌层,加入镍后,降低了锌的活性,钢铁与锌-镍合金镀层之间的电位差小于钢铁与锌的电位差,合金镀层“牺牲”较少。因此,其电化学腐蚀速度低于纯锌。合金镀层的电化学腐蚀速度与其含镍量有关,选择适当的含镍量,可以使合金镀层产生的电化学腐蚀降到最小。据报道,镍含量达到24%时的合金镀层变成阴极(相对钢铁而言[58]),因此,镍的最佳含量约为20%。通过改变锌-镍合金镀层中的含镍量,可以获得与基体电化学特性相匹配的镀层。能够制备出富镍的锌-镍合金镀层,但是它们没有工业应用价值。

镀锌-镍合金并不是一种新型工艺,自20世纪60年代以来,自动摇杆材料生产中就已采用钢带电镀锌-镍合金专有工艺。Hall[59]和Watson[60]分别评述了1960~1983年和l983~1987年的有关文献。

锌-镍合金电镀工艺有两个基本类型,即酸性和碱性体系[61],酸性体系由硫酸锌和硫酸镍(或氯化锌和氯化镍)的混合物组成,如0.5mol/L ZnS04+0.5mol/L NiS04(或0.5mol/L ZnCl2+0.5mol/L NiCl2),镀液中加入醋酸钠、柠檬酸钠、硼酸或琥珀酸这类缓冲剂和络合剂有助于良好镀层的形成,加入醋酸钠络合剂可能更为有效[62]。镀液在pH=4.5、40℃、电流密度0.4~50A/dm2下操作,镍和锌阳极分别与整流器或可变电阻连接,以便单独控制每个阳极的电流密度。可溶性锌阳极上会产生镍的沉积,但只要阳极下垂,并不会对工艺控制产生明显地影响。通过使用可溶性锌阳极,并且定期添加碳酸镍取代镍阳极,也可以控制该工艺。还可以使用不溶性阳极,但是会产生氯气和氧气,升高电压,从而增加电源价格成本。

碱性锌-镍合金镀液含氢氧化钠、硫酸锌(或氯化锌),采用可溶性锌阳极和不溶性铁阳极,以控制镀液中锌浓度的上升。镀液中含Zn6~12g/L和含Ni0.7~1.5g/L,加入含光亮剂的液态添加剂控制镍含量,同时,加入络合剂抑制氢氧化镍沉淀。介绍的碱性锌-镍合金电镀工艺在零部件的滚镀和挂镀中都有优势。Hall[59]和Dennis、Such[2]描述了其他类型的锌-镍合金电镀工艺。

介绍了20世纪80年代初期开发的工艺,是解决新型汽车车体至少10年不生锈的部分成果。汽车制造商对车身钢板上镀锌、锌-铁和锌-钴镀层进行了评定,结果证实,锌-镍和锌-钴合金镀层的耐蚀性强于纯锌层,锌-铁合金镀层也能提高耐蚀性,但不能持久,日本汽车制造商喜欢采用锌-镍合金镀层,并且已经大规模生产镀锌-镍合金成卷钢带,美国喜欢采用纯锌镀层,但也使用锌-钴合金镀层。由于锌-镍合金镀层的耐蚀性大为提高,因此镀层的厚度通常比纯锌层薄,较厚的镀层经喷涂后消除了冲压过程中有时产生的“橘皮”和其他表面缺陷,从而使其外观得到改善。

虽然锌-镍合金镀层主要应用于汽车车身板的成卷钢带的连续电镀,但是该工艺已被引入,并普遍用于汽车零部件的挂镀和滚镀中。锌-镍合金镀层经钝化后具有更优异的耐蚀性,一直认为,可以用锌-镍合金镀层取代镉镀层。据估计,每年用于生产锌-镍合金电镀钢所消耗的镍为2700~3200t,而且这种需求还在上升[23]。

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