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關 鍵 詞：化學鍍，硫酸亞鐵，顯微硬度，耐蝕性 作 者：李偉臣 內 容： 化學鍍Ni-Fe-P工藝的研究 李偉臣 (遼寧省產品質量監督檢驗院化工油品室，遼寧沈陽110032) 摘要：考察了鍍液中FeS04的質量濃度對合金鍍層沉積速率的影響，并通過金相顯微鏡對鍍層表面形貌進行觀察；采用硬度計和實驗室浸泡方法分別考察了鍍層的顯微硬度和耐蝕性。結果表明：當鍍液中FeS04的質量濃度小于2.0 g/L時，鍍層的沉積速率雖然降低，但鍍層的表面更加均勻、致密，表面質量更好，鍍層的顯微硬度和耐蝕性也得到提高；當鍍液中FeS04的質量濃度大于5．O g/L以后，鍍層的沉積速率最低，表面質量變差，鍍層的顯微硬度和耐蝕性均下降。 關鍵詞：化學鍍；硫酸亞鐵；顯微硬度；耐蝕性 中圈分類號：TQ 153 文獻標識碼：A 文章編號：1000-4742(2011)02-0020-02 0前言 Ni-P化學鍍層由于具有良好的硬度和耐蝕性，在機械、電子、石油、化工等多個領域都得到了廣泛應用[1]。但隨著工業化進程的不斷發展，對設備的使用環境要求也越來越嚴格，這對Ni-P鍍層也提出了更高的要求。為了滿足這種日益增長的需求，三元甚至多元合金是提高鍍層性能的良好方法之一。本文在Ni-P鍍液的基礎上加入了FeS04，研究了制備Ni-Fe-P三元合金鍍層的工藝，分別考查了鍍層的表面質量、顯微硬度和耐蝕性能，以期進一步擴展鎳鍍層的應用范圍。 1實驗 1.1實驗工藝及設備 以Q 23s鋼為基體材料進行化學沉積。 工藝流程：打磨試樣→丙酮擦拭除脂→堿洗除油→水洗→稀硫酸活化→水洗→化學鍍鎳→水洗→吹干→檢測。 化學鍍鎳液主要成分：硫酸鎳20 g/L，次磷酸鈉20 g/L，乙酸鈉18 g/L，檸檬酸鈉25 g/L，pH值5.0，(88±1)℃，1h，鍍液中添加FeS041．O～5.0 g/L。實驗中采用氨水或稀硫酸調節鍍液pH值。 采用pHS-25型酸度計測定鍍液pH值；采用HH-4型數顯恒溫水浴鍋控制鍍液溫度。 1.2鍍層性能測試 按照公式V=ΔW×l04/(P·S·t)計算Ni-P合金鍍層的沉積速率。式中：V為Ni-P合金鍍層的沉積速率，μm．h-1;ΔW為施鍍前后試樣的質量差，g;P為Ni-P鍍層的密度，g·cm-3，計算時取7. 80 g·cm-3；S為試樣表面積，cm2；t為沉積時間，h。 采用金相顯微鏡對鍍層表面形貌進行觀察；采用HXD-1000 TMS型顯微硬度計測試鍍層顯微硬度；在室溫下將鍍層浸泡在質量分數為3.5%的NaCl溶液中2天，然后計算鍍層各自的腐蝕速率(mg·cm-2·h-l)。 2 結果與討論 2.1 FeS04對鍍層沉積速率的影響
圖1 FeS04對鍍層沉積速率的影響 圖l為Ni-P鍍液中加入不同質量濃度的FeS04后所得合金鍍層的沉積速率曲線。由圖1可知：當鍍液中FeS04的質量濃度低于2.0 g/L時，沉積速率在10μm/h以上；當FeS04的質量濃度超過2.0 g/L以后，鍍層的沉積速率開始下降；當達到5.0 g/L時，鍍層的沉積速率已降到2.76μm/h。因此，從鍍層沉積速率方面來說，鍍液中FeSO4的質量濃度應不超過2．O g/L。 2.2 FeS04對鍍層表面形貌的影響 圖2為FeS04對鍍層表面形貌的影響。由圖2可知：當鍍液中加入2.0 g/L的FeS04以后，鍍層表面變得更加平整、致密，缺陷數量明顯減少；而當鍍液中FeS04的質量濃度增加到5．O g/L時，鍍層表面看不到明顯的胞狀物，表面缺陷數量明顯增加。因此，從鍍層表面形貌上可以看出，鍍液中FeS04的質量濃度不能太高。
圖2 FeS04對鍍層表面形貌的影響 2.3 FeS04對鍍層顯微硬度的影響 圖3為FeS04對鍍層顯微硬度的影響。由圖3可知：當FeS04的質量濃度增加到2.0 g/L時，鍍層的顯微硬度也有所增加。這主要是因為此時鍍層的晶粒尺寸較小，鍍層更加致密，從而改善了鍍層的硬度；而當FeS04的質量濃度增加到5.0 g/L時，鍍層的顯微硬度反而下降得非常明顯。這主要是因為此時鍍層缺陷數量較多，漏鍍嚴重，從而影響鍍層的硬度。
圖3 FeS04對鍍層顯微硬度的影響 2.4 FeS04對鍍層耐蝕性的影響 圖4為鍍液中FeS04的質量濃度不同時所得鍍層在質量分數為3.5%的NaCl溶液中浸泡2天后的腐蝕速率曲線。由圖4可知：當鍍液中FeS04的質量濃度低于2.0 g/L時，隨著FeS04的質量濃度的增加，腐蝕速率逐漸降低；而當鍍液中加入5．O g/L的FeSO4時，鍍層的腐蝕速率最大。這主要是因為此時鍍層的表面質量最差，導致腐蝕介質很容易滲透入鍍層到達基體表面從而加速了腐蝕。
圖4 FeS04對鍍層腐蝕速率的影響 3結論 鍍液中添加適量的硫酸亞鐵(≤2.0 g/L)，雖然降低了鍍層的沉積速率，但可以改善Ni-P鍍層的表面形貌、顯微硬度和耐蝕性能。但當鍍液中硫酸亞鐵的質量濃度≥5．0g/L以后，鍍層的表面質量明顯變差，耐蝕性能和顯微硬度都明顯下降。 參考文獻： [1]黎德育，黃久貴，武剛，等，化學鍍鎳和鎳/金在微電子領域中的應用及展望[J].電鍍與環保，2003，23（4）：7-9. 注：本站部分資料需要安裝PDF閱讀器才能查看，如果你不能瀏覽文章全文，請檢查你是否已安裝PDF閱讀器！ |
