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鋁合金化學鍍鎳工藝研究論文
摘 要:研究了鋁合金表面化學鍍Ni-P合金的預處理、鍍液配方及鍍后熱處理。采用堿性化學鍍鎳作底層,然后進行酸性化學鍍鎳, 能在鋁合金表面獲得光亮、平整、附著力良好化學鍍鎳(Ni-P)層。鍍層硬度為686HV,含磷量為11.17%。
關鍵詞:鋁合金;預處理;化學鍍鎳;附著力
1 引言
化學鍍Ni-P具有厚度均勻、硬度高、抗蝕性優(yōu)異等特點,因此鍍層廣泛被應用于需耐磨的工件。但是,鋁合金表面即使在空氣中停留時間極短也會迅速地形成一層氧化膜,以致影響鍍層質量,降低鍍層與基體的結合力。
本項研究得出了比較好的預處理方案,從而得到結合力良好,表面比較光亮的Ni-P鍍層。
2 實驗方法
2.1 實驗工藝流程
試樣制備→配制除油溶液→化學除油→水洗→侵蝕→水洗→超聲波水洗→去離子水洗→一次鋟鋅→水洗→退鋅→水洗→超聲波水洗→去離子水洗→二次鋟鋅→水洗→去離子水洗→堿性鍍→水洗→酸性鍍→去離子水洗→吹干→冷卻
2.2 除油配方及工藝
除油:Na3PO412H2O (30 g/L)NaCO3 (30 g/L)溫度(65℃) 時間(3min)
2.3 浸鋅配方及工藝
ZnSO4(40g/l )NaOH(90g/l )NaF(1g/l )Fecl3(1g/l )KNaC4O4H406(10g/L )
溫度(42℃)一次浸鋅時間(90S)二次浸鋅時間(18S)
2.4 鍍液配方與工藝
堿性預鍍液NiSO46H2O(30g/l)NaH2PO2H2O(25g/l)NH4C6H5O7 H2O(100g/l)溫度(65℃) PH值(8.2) 施鍍時間(8min)
酸性鍍液NiSO46H2O(30g/l) NaH2PO2H2O(25g/l) NH4C6H5O7 H2O(10g/l)
乳酸C3H6O3(40ml/l) NaC2H302(10g/ L) 溫度(85℃) PH值(4.8)施鍍時間(120min)
3 實驗結果與分析
3.1 鍍層表面形貌及硬度
鍍層表面為致密的胞狀、非晶態(tài)結構。小胞之間有明顯的界線,界線基本為直線,說明小胞在長大的過程中相互受到擠壓而發(fā)生了變形,鍍層中存在應力。鍍層的含磷量為13.1%,鍍層硬度可達686HV。
溫度是影響化學鍍沉積速率的最重要因;瘜W鍍的催化反應一般只能在加熱條件下發(fā)生,溫度升高,離子擴散速度加快,反應活性增強,當溫度高于50℃時,基體表面才有少量氣泡生成,化學鍍鎳磷合金才能進行,隨溫度升高基體表面可見明顯鍍層。反應溫度低于80℃時,沉積速率較慢;溫度高于80℃,基體表面有大量氣泡生成,沉積速率變快;當溫度高于95℃時,鍍液發(fā)生分解,鍍液迅速變黑,產(chǎn)生大量氣泡,在燒杯底部出現(xiàn)黑色沉淀。
3.2 pH值對鍍速的影響
在酸性化學鍍液中,pH是影響沉積速率的重要因素之一。在化學鍍過程中,隨著反應的進行,H+不斷的生成,鍍液的pH值不斷降低,使沉積速率受到影響,因此在施鍍過程中必須隨時補充堿液來調整pH值在正常的工藝范圍內。pH值升高使Ni2+的還原速度加快,沉積速率變快。
4 結語
(1)通過實驗研究得到比較適宜的鋁合金基材化學鍍鎳的前處理工藝,并得出了一套完整的鋁合金基材表面化學鍍鎳工藝條件及配方。
(2)溫度和pH值是影響反應速度重要的因素,溫度的最佳工藝范圍為85~95℃,超過95℃,鍍液自分解現(xiàn)象嚴重;pH值的最佳范圍是4.5~5.5,pH值超過5.5沉積速度開始下降。
(3)通過性能檢測表明此工藝獲得的鍍層,鍍層硬度可達686hHV,含磷量為11.17%且表面光亮、均勻、結合力好。
參考文獻
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