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　　易切削锌–铜–镁–铝–稀土锌合金外表电镀光洁镍

　　周宏明，肖来荣，刘芙蓉，李艳芬

　　(中南年夜学资料迷信与工程学院，湖南长沙410083)

　　择要：以新型易切削Zn–Cu–Mg–Al–RE锌合金为基体，电镀失去光洁镍镀层。其工艺流程次要包罗化学除了油、活化、预镀镍、光洁镀镍以及干燥。钻研了温度、pH、电流密度、电镀工夫等工艺前提对正在以硫酸镍、氯化镍、硼酸以及光洁剂为次要成份的镀液中所患上光洁镍镀层外观的影响。电镀光洁镍的好工艺为：0.045~0.050 A/cm2，40~45°C，pH=3.9~4.1，10 min。正在好工艺下失去的镀层总厚度约为80μm，镀层润滑、致密、光泽度好，无针孔、麻点、起泡等缺点，与基体连系严密，界面存正在ZnNi过渡层。

　　要害词：锌合金;电镀;光洁镍镀层;外观;成份

　　中图分类号：TQ153.1文献标记码：A

　　文章编号：1004–227X(2012)01–0009–04

　　1·媒介

　　我国高档次锌资本非常丰厚，储量位居世界前列。锌合金具备精良的锻造功能、力学功能和较低的加工老本，正在今朝铜资本日益缓和的状况下，锌合金已成为一种精良铜合金代替资料[1-3]。Zn–Al系锌合金作为黄铜的代替品，从20世纪70年月末开端被钻研，但因为该系列合金正在应用进程中老化重大，其使用遭到限度。为此，人们开收回了Zn–Cu系合金，该合金不只具备精良的耐侵蚀以及抗老化功能，并且经过增加过量的Mg、Al、Ti、Mn等合金元素还可取得精良的力学性与成形性[4-6]，但该合金的切削性较差，不克不及餍足消费的需求，尽管增加大批的低熔点元素Pb、Sn或Bi等可改善其切削功能，但会升高合金的力学性以及加工性。近几年来，中南年夜学林高用等[7]开收回了一种增加稀土的新型易切削锌合金Zn–Cu–Mg–Al–RE，该合金具备较好的力学性、加工性以及切削性，综合功能靠近铅黄铜HPb59-1，可宽泛使用于各类一样平常装璜行业，如用于制造家具配件、修建装璜、浴室配件、领带夹等，并且可用于轴承、汽车等首要产业畛域。锌合金虽有上述种种劣势，但其自身化学稳固性差，正在空气中易氧化而得到外表光泽，要改善其防腐、装璜性就必需进行外表涂覆解决[8-10]。因为锌合金多以轻工产物为主，装璜性要求较高，故多行使镀层来餍足上述要求。锌合金通常采纳电镀镍、铜以及铬起到防侵蚀以及装璜的作用[11-13]，而无关新型易切削锌合金Zn–Cu–Mg–Al–RE的电镀镍还没有见报导。本文彩用电镀法对新型易切削锌合金Zn–Cu–Mg–Al–RE进行外表镀镍解决，钻研镀液温度、pH、电流密度以及电镀工夫等对镀镍层力学功能的影响，优化电镀工艺参数，为该新型锌合金的钻研以及使用提供参考。

　　2·试验

　　2.1试验资料

　　以中南年夜学林高用等研制的新型锌合金为基体(φ10 妹妹×3 妹妹)，其化学成份(以品质分数示意)为：Cu 2.54%，Mg 0.56%，Al 0.29%，La 0.052%，Ce 0.16%，Zn余量。

　　2.2工艺流程

　　打磨─去污粉擦洗─水洗─丙酮棉球擦洗─化学除了油─水洗─活化─水洗─预镀镍─水洗─光洁镀镍─水洗─干燥。

　　2.3配方与工艺

　　2.3.1化学除了油

　　Na2CO3 20～30 g/L

　　Na3PO4 30～40 g/L

　　P-10乳化剂 1～30 g/L

　　pH 11.0

　　θ 50～60°C

　　t 5～10 min

　　2.3.2活化

　　HCl 3%(体积分数)

　　θ 室温

　　t 10 s

　　2.3.3预镀镍

　　Ni2SO4·7H2O 150 g/L

　　C6H5Na3O7·2H2O(柠檬酸钠) 122 g/L

　　NaCl 12 g/L

　　H3BO3 25 g/L

　　pH 6.8～7.2

　　Jk 0.015 A/cm2

　　θ 45°C

　　t 10 min

　　预镀镍时管制NiSO4·7H2O与C6H5Na3O7·2H2O的品质比为1.0∶1.3，若过低，易孕育发生Ni(OH)2积淀。

　　2.3.4光洁镀镍

　　Ni2SO4·7H2O 272 g/L

　　NiCl2·6H2O 51 g/L

　　H3BO3 48 g/L

　　光洁剂N-11 20 mL/L

　　光洁剂N-22 2 mL/L

　　pH 3.8～4.0

　　Jk 0.03～0.06 A/cm2

　　θ 30～60°C

　　t 5～20 min

　　2.4功能测定

　　(1)镀前用SPM-10A型数字酸度计(浙江萧山仪器规范件厂)测定并用0.1 mol/L的稀HCl溶液调理镀液的pH。

　　(2)外观评估：正在天然光下肉眼察看试样外表镀层的颜色及平均性。

　　(3)用Sirion 200型场发射扫描电子显微镜(SEM，美国FEI公司)察看样品的显微构造与描摹，并用附带的能谱(EDS)剖析软件对镀层截面进行线扫描剖析。

　　3·后果与探讨

　　3.1 pH的影响

　　正在40°C、0.045 A/cm2下电镀10 min，钻研镀液pH对光洁镍镀层外观的影响，发现pH为3.9~4.1时镀层雪白光洁、平坦，而pH为3.8以及4.2时镀层虽也白亮，但较薄。因而，光洁镀镍的pH以3.9~4.1为好。

　　3.2温度的影响

　　正在pH=4.0、0.045 A/cm2下电镀10 min，钻研镀液温度对光洁镍镀层外观的影响。后果如表1所示。

　　随温度降低堆积速度年夜幅度进步，但温渡过高会招致镀液稳固性降落，从而惹起镀液的合成。当温度达50°C时，跟着施镀工夫的延伸，气泡疾速冒出，溶液底部呈现没有溶物，且温渡过高会招致镀层孔隙率添加、耐蚀性降落。温度低时，镀层的堆积较慢，影响消费效率。因而，温度以40~45°C为好。

　　3.3电流密度的影响

　　正在电镀进程中必需很好地管制电流密度，电流密渡过低，镀层没有光洁;电流密渡过高，镀层边缘易烧焦。正在pH=4.0、40°C下电镀10 min，钻研电流密度对光洁镍镀层外观的影响，后果如表2所示。

　　电流密渡过高会招致镀层起皮及烧焦，镀层发黑;电流密渡过小，则镀层堆积慢，电镀工夫足够长才无效果。因而，电流密度选0.045~0.050 A/cm2为好。

　　3.4电镀工夫的影响

　　电镀工夫次要影响到镀层的厚度。正在pH=4.0、0.045 A/cm二、40°C下对锌合金基体电镀没有同工夫，并用扫描电镜测定对应镀层的厚度。电镀五、10以及20 min时，镀层厚度辨别为62.六、83.85以及85.12μm。电镀工夫由10 min延伸至20 min时，镀层厚度变动没有年夜。思考到老本成绩，电镀光洁镍以10 min为佳。

　　3.5镀层的截面剖析

　　正在pH=4.0、0.045 A/cm二、40°C下对锌合金电镀10 min失去的光洁镍镀层，采纳扫描电镜剖析其截面描摹，后果如图1所示。

　　镍镀层由光洁镍镀层、中性镍镀层及中性镍镀层与基体间的过渡层3层组成，3层镀层之间连系严密，中性镍镀层与光洁镍镀层之间没有存正在过渡层，镀层总厚度为83.85μm，中性镀层(包罗过渡层厚度)、中性镍镀层与基体之间的过渡层厚度辨别为43.46μm以及9.22μm，过渡层与基体之间连系致密，未见微裂纹等缺点。

　　采纳能谱仪对光洁镀镍层进行成份剖析，后果见图2。光洁镀层中Ni含量为100%，成份平均、分歧，合乎要求。

　　过渡层的成份剖析后果如图3所示。由图3可知，过渡层的次要成份为Zn，其他为Ni。标明正在电镀进程中，基体中有局部Zn溶出，与Ni独特正在界面构成过渡层，过渡层的构成无利于进步镀层连系力。

　　图3过渡镍层的成份剖析

　　Figure 3 Composition analysis of transition nickel coating

　　采纳能谱仪对镀层进行线扫描剖析，后果见图4。由镀层的外层向里层，元素含质变化显著，正在光洁度镍层以及中性镀镍层中根本没有含Al以及Zn元素;过渡层中Zn元素含量逐步添加，Ni元素含量逐步升高，因为基体中Al含量较低，散布没有平均，因而Al元素动摇较年夜;基体中根本没有含Ni，标明电镀时Ni没有会进入基体。