氯化物-硫(liu)酸鹽型混(hun)合(he)體系鍍Cr-Ni-Fe 不銹鋼合(he)金鍍液組成及工作(zuo)條件見表11-3 。


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1. 配方1 (表11-3)


  鍍液中使的丙三(san)醇(即甘油)是一種光亮(liang)劑(ji),可提高鍍層的光澤(ze)。


  pH控制在1.8~2.2之間(jian),pH較(jiao)低時(shi),鍍(du)液(ye)覆蓋能力較(jiao)差,沉積速率較(jiao)快(kuai)。


  pH較高時,鍍(du)(du)液(ye)(ye)覆蓋能力較佳,但(dan)鍍(du)(du)層色澤較暗,沉(chen)(chen)(chen)積速率(lv)較慢(man)。用(yong)鹽酸(suan)降(jiang)低pH,用(yong)氨水(shui)提(ti)高pH.由(you)于鍍(du)(du)液(ye)(ye)中有硼酸(suan)緩(huan)沖劑的(de)存在,使鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)pH變化非常緩(huan)慢(man),一般在8~12h后用(yong)pH計測(ce)(ce)量,方(fang)可穩定準確測(ce)(ce)得鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)pH,一旦加(jia)入(ru)過多的(de)氨水(shui),當pH>3.0時,三價鉻會出(chu)現Cr(OH)。沉(chen)(chen)(chen)淀,造成(cheng)鍍(du)(du)液(ye)(ye)渾(hun)濁(zhuo),要用(yong)鹽酸(suan)加(jia)入(ru)降(jiang)低pH至2,才(cai)能逐步(bu)緩(huan)慢(man)溶解所(suo)生(sheng)成(cheng)的(de)Cr(OH);沉(chen)(chen)(chen)淀。


  本溶液要用(yong)電磁轉(zhuan)動子(zi)攪拌電鍍,電磁子(zi)轉(zhuan)速(su)為250r/min.




2. 配方(fang)2 (表11-3)


 本(ben)配方(fang)中使用檸(ning)檬酸(suan)三鈉作為配位劑,糊(hu)精(jing)作為提高鍍層光澤的(de)添加劑。


 沉積(ji)速率實驗結(jie)果見表11-4。


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 從表(biao)11-4可見,pH=2時(shi),沉積速率最大(da),其次是電流密度,溫度對沉積速率的影響(xiang)最小。


 鍍(du)層的電(dian)化(hua)學(xue)腐蝕(shi)測試:動電(dian)位掃描測試是(shi)將電(dian)極放在3.5%NaCl室溫(wen)溶液中的,極化(hua)范圍調到相對開路(lu)電(dian)位±0.2V,掃描速率(lv)0.2mV/s,測定陰陽極極化(hua)曲線,計(ji)算腐蝕(shi)速率(lv),腐蝕(shi)電(dian)流的實驗(yan)結果見(jian)表11-5。


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 由表11-4、表11-5可見,不同工(gong)藝參數下,電(dian)鍍得到的(de)(de)鍍層(ceng)的(de)(de)耐蝕(shi)性能相差(cha)很大,Fe-Cr-Ni合金在(zai)3.5%NaCl溶液中(zhong)沒有明(ming)顯的(de)(de)鈍化現象,但(dan)卻(que)顯示了一定的(de)(de)延緩腐蝕(shi)效果,通過(guo)實驗得出的(de)(de)最優方案為(wei)電(dian)流密(mi)度為(wei)12A/d㎡,溫度為(wei)25℃,pH為(wei)2。



3. 配方3 (表11-3)


a. 鍍液(ye)pH的影響


  ①. 鍍液pH對鍍層(ceng)成分含量的(de)影響(xiang)


   鍍液pH對鍍層成分含量的影響見圖11-3(溫度30℃,電流密度14A/dm2,CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/NP+濃度比為1:5)。


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   由圖11-3可(ke)見,隨著pH的升(sheng)高(gao)(gao),鍍(du)層(ceng)中鐵和鉻的含(han)量先略有升(sheng)高(gao)(gao),然后(hou)降低。pH=2時出現峰值。


 ②. 鍍(du)液pH對鍍(du)層硬(ying)度的影響


   鍍液pH對鍍層硬度的影響見圖11-4(溫度30℃,電流密度14A/d㎡,CrCl3·6H2O 25g/L,Fe3+/Nj+濃度比1:5)。


  由圖11-4可見,鍍層的硬度隨pH的升高而減小。這是由于pH升高,鍍層中鐵和鉻的含量降低,使鍍層硬度下降。pH升高,陰極析氫量減少,使合金層中氫含量減少而降低鍍層硬度。pH1.5時,鍍層硬度最高,pH2~2.5時,鍍層中鐵和鉻的含量下降迅速,硬度下降緩慢。pH過低,析氫嚴重,表面出現氣道和針孔。pH過高,Cr3+易發生羥橋基聚合反應,鍍層邊緣出現黑色沉積物,質量變壞。故pH應控制在2.0為宜。


b. 陰極電流(liu)密度的影響


 ①. 陰極電流密度對鍍層(ceng)成分(fen)含量的影響


   陰極電流密度對鍍層成分含量的影響見圖11-5(溫度30℃,pH 2.0,CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+=1:5)。


  由圖11-5可見,隨(sui)著陰(yin)極(ji)電(dian)流密度(du)的(de)增大(da),鍍層中鐵(tie)和鉻的(de)含(han)(han)量迅(xun)速增加,電(dian)流密度(du)大(da)于14A/d㎡后(hou),鍍層中鐵(tie)和鉻的(de)含(han)(han)量略有下(xia)降。陰(yin)極(ji)電(dian)流密度(du)過大(da)。鍍層表面質量變差,析氫嚴重,鐵(tie)、鉻含(han)(han)量略有下(xia)降。因此,電(dian)流密度(du)控制在(zai)14A/d㎡為(wei)宜(yi)。


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  ②. 陰極電流密度(du)對鍍層硬度(du)的影響


   陰極電流密度對鍍層硬度的影響見圖11-6(溫度30℃,pH 2.0, CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+=濃度比1:5)。


   由圖11-6可見,隨著陰極(ji)電流(liu)密度的(de)增(zeng)大,鍍層中鐵和鉻(ge)的(de)含量迅速增(zeng)加,相應鍍層的(de)硬度也隨之增(zeng)加。


c. 溫度的影(ying)響


 ①. 鍍液的(de)溫度對鍍層成分含量的(de)影(ying)響


   鍍液的溫度對鍍層成分含量的影響見圖11-7(電流密度14A/d㎡,pH=2, CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


   由圖(tu)11-7可見,鍍液溫度的(de)升(sheng)高,鍍層中鐵和鉻的(de)含量先(xian)增加后減小,在30℃時出現(xian)峰值。


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 ②. 鍍液溫度對鍍層硬(ying)度的影(ying)響


   鍍液的溫度對鍍層硬度的影響見圖11-8 (電流密度14A/d㎡,pH=2, CrCl3·6H2O 25g/L,Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


  由圖11-8可(ke)見(jian),隨著(zhu)鍍液(ye)溫(wen)度(du)的升高(gao),鍍層的硬(ying)度(du)在(zai)30℃時(shi)出現(xian)峰(feng)值。故溫(wen)度(du)應控制在(zai)30℃為宜。


d. 鍍液中CrCl3·6H2O濃度的影響


 ①. 鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層成分含量的影響


  鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層成分含量的影響見圖11-9,(電流密度14A/d㎡,pH=2,溫度30℃,鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


  由圖11-9可見,隨著鍍液中CrCl3·6H2O濃度的增大,鍍層鉻的含量緩慢增加,鐵含量緩慢減少,由于增大Cr3+濃度有利于Cr3+的沉積,但Cr3+濃度過大,Cr3+易發生羥橋反應,使Cr3+在陰極放電析出困難,使鍍層中鉻含量降低,故CrCl3·6H2O濃度應控制在25g/L為宜。


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 ②. 鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層硬度的影響


  鍍液中CrCl3·6H2O濃度對鍍層硬度的影響見圖11-10,(電流密度14A/d㎡,pH=2,溫度30℃,Fe2+/Ni2+濃度比1:5)。


  由圖11-10可見,由于增大鍍液中Cr3+的濃度,有利于Cr的沉積,鍍層的硬度變化和鍍層中鉻的含量上升趨勢相同,當CrCl3·6H2為25g/L時,鍍層硬度達到峰值。Cr3+濃度過大,Cr3+易發生羥橋反應,Cr3+在陰極放電析出困難,鍍層中鉻含量降低,導致鍍層硬度變小,故CrCl3·6H2應控制在25g/L為宜。


e. 鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比值的影響


①. 鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比值對鍍層成分含量的影響


  鍍液中Fe2+/Ni2+濃度比對鍍層成分的影響見圖11-11(電流密度14A/d㎡2,pH=2,溫度30℃,CrCl3·6H2O 25g/L)。


  由圖11-11可見,鍍液中c(Fe2+)/c(Ni2+)對合金中鐵的含量影響比較大,通過固定鍍液中Ni2+的濃度而改變Fe2+的濃度,鍍層中鐵的含量先迅速增加,鎳的含量自然下降,由于Fe-Ni-Cr合金為異常共沉積,鍍液中Fe2+的濃度增加,更有利于優先沉積,鉻含量也略有上升。當c(Fe2+)/c(Ni2+)接近0.2時,可得到合鐵鉻較高的合金鍍層。


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 ②. 鍍液中Fe2+/Ni2+濃度對鍍層硬度的影響


  鍍液中(Fe2+)/(Ni2+)濃度比對鍍層硬度的影響見圖11-12。


  由圖11-12可見,通過固定鍍液中Ni2+的濃度而改變Fe2+的濃度,鍍層中鐵含量迅速增加,鎳含量下降,更有利于先沉積,鉻含量也略有上升。鍍層的硬度則由于鐵含量迅速上升而不斷增大,當c(Fe2+)/c(Ni2+)接近0.2時出現最大值,隨后鐵和鉻的含量下降,硬度也隨之下降。由此可見,控制c(Fe2+)/c(Ni2+)接近0.2,可得到含鐵、鉻較高,硬度較大的合金鍍層。


f. 鍍層形貌和(he)結構


  按照表11-3的配方3 的最佳含量(liang)及工(gong)藝(yi)控制在最佳條件(jian),電鍍(du)(du)(du)實(shi)驗(yan)可得Cr6%、Fe 54%、Ni40%,硬度高達70(HR30T)的光(guang)亮鍍(du)(du)(du)層(ceng)。所得鍍(du)(du)(du)層(ceng)掃描電鏡可見鍍(du)(du)(du)層(ceng)表面(mian)結晶均勻,結構致密,沒有(you)孔(kong)洞和(he)裂(lie)紋,鍍(du)(du)(du)層(ceng)光(guang)亮性極(ji)好(hao),只(zhi)有(you)當電沉積(ji)時(shi)間較長(chang)、鍍(du)(du)(du)層(ceng)較厚時(shi)才會出(chu)現細小的裂(lie)紋,但也不存在針(zhen)孔(kong)。