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鋁合金化學(xué)鍍鎳工藝研究論文
摘 要：研究了鋁合金表面化學(xué)鍍Ni-P合金的預(yù)處理、鍍液配方及鍍后熱處理。采用堿性化學(xué)鍍鎳作底層，然后進(jìn)行酸性化學(xué)鍍鎳, 能在鋁合金表面獲得光亮、平整、附著力良好化學(xué)鍍鎳(Ni-P)層。鍍層硬度為686HV，含磷量為11.17%。
關(guān)鍵詞：鋁合金;預(yù)處理;化學(xué)鍍鎳;附著力
1 引言
化學(xué)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(yīng)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(zhì)量，降低鍍層與基體的結(jié)合力。
本項研究得出了比較好的預(yù)處理方案，從而得到結(jié)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(xué)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(yù)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(jié)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(jié)構(gòu)。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(yīng)力。鍍層的含磷量為13.1%，鍍層硬度可達(dá)686HV。
溫度是影響化學(xué)鍍沉積速率的最重要因。化學(xué)鍍的催化反應(yīng)一般只能在加熱條件下發(fā)生，溫度升高，離子擴(kuò)散速度加快，反應(yīng)活性增強(qiáng)，當(dāng)溫度高于50℃時，基體表面才有少量氣泡生成，化學(xué)鍍鎳磷合金才能進(jìn)行，隨溫度升高基體表面可見明顯鍍層。反應(yīng)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(dāng)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(xué)鍍液中，pH是影響沉積速率的重要因素之一。在化學(xué)鍍過程中，隨著反應(yīng)的進(jìn)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(bǔ)充堿液來調(diào)整pH值在正常的工藝范圍內(nèi)。pH值升高使Ni2+的還原速度加快，沉積速率變快。
4 結(jié)語
(1)通過實驗研究得到比較適宜的鋁合金基材化學(xué)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(xué)鍍鎳工藝條件及配方。
(2)溫度和pH值是影響反應(yīng)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(yán)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(dá)686hHV,含磷量為11.17%且表面光亮、均勻、結(jié)合力好。
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