氯化物-硫(liu)酸鹽型混合(he)體(ti)系鍍Cr-Ni-Fe 不銹鋼合(he)金鍍液組(zu)成及工作條(tiao)件(jian)見表11-3 。


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1. 配方1 (表11-3)


  鍍液中使的丙三醇(即(ji)甘油)是一種光亮(liang)劑,可提(ti)高(gao)鍍層的光澤。


  pH控制在(zai)1.8~2.2之(zhi)間,pH較低時,鍍液覆蓋能力較差,沉(chen)積速率較快。


  pH較(jiao)(jiao)(jiao)高時,鍍(du)(du)液覆蓋能力(li)較(jiao)(jiao)(jiao)佳,但鍍(du)(du)層色澤較(jiao)(jiao)(jiao)暗(an),沉積速率較(jiao)(jiao)(jiao)慢(man)(man)。用鹽(yan)酸(suan)降低pH,用氨(an)水(shui)提(ti)高pH.由于鍍(du)(du)液中有硼酸(suan)緩沖劑的存在,使(shi)鍍(du)(du)液的pH變化非常緩慢(man)(man),一般在8~12h后用pH計測(ce)量(liang),方可穩定(ding)準確測(ce)得鍍(du)(du)液的pH,一旦加(jia)入過多的氨(an)水(shui),當pH>3.0時,三價鉻(ge)會(hui)出現Cr(OH)。沉淀(dian),造(zao)成(cheng)(cheng)鍍(du)(du)液渾濁,要用鹽(yan)酸(suan)加(jia)入降低pH至(zhi)2,才能逐步(bu)緩慢(man)(man)溶解所生(sheng)成(cheng)(cheng)的Cr(OH);沉淀(dian)。


  本溶(rong)液要用電磁(ci)轉(zhuan)動(dong)子攪拌電鍍,電磁(ci)子轉(zhuan)速為250r/min.




2. 配方2 (表11-3)


 本配方(fang)中使用檸檬酸三鈉作為配位劑,糊精作為提(ti)高鍍層光澤(ze)的添加(jia)劑。


 沉(chen)積速率(lv)實驗結果見表11-4。


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 從表11-4可見,pH=2時,沉積速(su)(su)率最(zui)大,其次是電流密(mi)度,溫度對沉積速(su)(su)率的(de)影響最(zui)小。


 鍍層的(de)電(dian)化學腐蝕測試:動電(dian)位掃(sao)描測試是將電(dian)極放(fang)在3.5%NaCl室溫溶(rong)液中的(de),極化范(fan)圍調(diao)到相對開路(lu)電(dian)位±0.2V,掃(sao)描速率0.2mV/s,測定陰陽極極化曲(qu)線,計(ji)算腐蝕速率,腐蝕電(dian)流的(de)實驗結果見表11-5。


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 由表11-4、表11-5可見,不同工藝參數(shu)下,電(dian)鍍得(de)到(dao)的(de)鍍層的(de)耐蝕(shi)(shi)性能相差很大(da),Fe-Cr-Ni合金在3.5%NaCl溶液中(zhong)沒有明顯(xian)的(de)鈍化(hua)現象,但卻顯(xian)示了一定的(de)延緩腐蝕(shi)(shi)效果,通(tong)過實(shi)驗得(de)出的(de)最優方案(an)為電(dian)流密度為12A/d㎡,溫度為25℃,pH為2。



3. 配方3 (表11-3)


a. 鍍液pH的影(ying)響(xiang)


  ①. 鍍液pH對鍍層成(cheng)分含量的(de)影響


   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可見,隨(sui)著pH的(de)升(sheng)高,鍍(du)層中鐵和鉻的(de)含量先略有升(sheng)高,然后(hou)降(jiang)低。pH=2時出現(xian)峰(feng)值。


 ②. 鍍(du)液pH對鍍(du)層(ceng)硬度的影響


   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. 陰極電流密度的影響


 ①. 陰極電(dian)流密度對(dui)鍍層(ceng)成分(fen)含量的(de)影(ying)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(jian),隨(sui)著陰極電流(liu)密度(du)的(de)(de)增(zeng)大,鍍層中(zhong)鐵和(he)鉻(ge)的(de)(de)含量(liang)(liang)迅速增(zeng)加,電流(liu)密度(du)大于14A/d㎡后,鍍層中(zhong)鐵和(he)鉻(ge)的(de)(de)含量(liang)(liang)略有下降。陰極電流(liu)密度(du)過大。鍍層表(biao)面質量(liang)(liang)變差,析(xi)氫嚴重,鐵、鉻(ge)含量(liang)(liang)略有下降。因此(ci),電流(liu)密度(du)控制在(zai)14A/d㎡為宜。


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  ②. 陰極電流密(mi)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(you)圖11-6可(ke)見,隨著陰極電流密度的(de)增大(da),鍍(du)層中鐵和(he)鉻的(de)含(han)量迅速增加,相應鍍(du)層的(de)硬度也(ye)隨之(zhi)增加。


c. 溫(wen)度的影響(xiang)


 ①. 鍍(du)液的溫度對鍍(du)層成分含量(liang)的影(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(you)圖11-7可見,鍍液(ye)溫度的升(sheng)高,鍍層中鐵和鉻的含量(liang)先增加后減(jian)小,在30℃時出現(xian)峰值。


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 ②. 鍍液(ye)溫度對(dui)鍍層(ceng)硬度的影響


   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可見,隨著鍍液溫度(du)的升高(gao),鍍層的硬度(du)在30℃時出現峰值(zhi)。故溫度(du)應控制在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(xing)貌和結構


  按照(zhao)表(biao)11-3的配方3 的最佳含(han)量(liang)及工藝控(kong)制在最佳條件,電鍍(du)實驗(yan)可(ke)得Cr6%、Fe 54%、Ni40%,硬度高(gao)達70(HR30T)的光亮鍍(du)層(ceng)(ceng)。所得鍍(du)層(ceng)(ceng)掃描電鏡(jing)可(ke)見鍍(du)層(ceng)(ceng)表(biao)面結晶(jing)均勻(yun),結構致密,沒有孔(kong)洞和裂紋,鍍(du)層(ceng)(ceng)光亮性極好(hao),只有當電沉積時間較長、鍍(du)層(ceng)(ceng)較厚時才會(hui)出現細(xi)小的裂紋,但也不存在針孔(kong)。