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鋅鎳合金工藝簡介
鋅鎳合金鍍層基本無氫脆,又具有優(yōu)異的耐蝕性,因而成為鋼鐵緊固件合適的防護層。通過電鍍鋅鎳合金工藝試驗,著重對鋅鎳合金鍍層的外觀及厚度、鎳含量、結合強度、耐蝕性、油漆匹配性進行了分析研究。結果表明:電鍍鋅鎳合金是一種適合鋼鐵緊固件的可靠的、綜合性價比較高的防護層。
目前,鋼鐵緊固件的防腐蝕表面處理應用最多的是鍍鋅。一般室內緊固件考慮裝飾性為主,大多以電鍍鋅為****表面處理方法;戶外緊固件以防腐蝕為主,除選用電鍍鋅外,也有選擇熱鍍鋅為表面防護層(主要是M10以上的緊固件)。然而,對于特別惡劣的戶外環(huán)境,比如高濕、高鹽霧的海洋環(huán)境,經(jīng)過鍍鋅處理的緊固件的耐蝕性往往難以滿足使用要求。電鍍鎘層在海洋環(huán)境顯示出優(yōu)異的耐蝕性,人們開始在海洋環(huán)境使用鍍鎘層作為防護層的緊固件,效果較好.
20世紀80年代初期,我國開始了電鍍鋅系合金領域內的研究工作,相繼開發(fā)出了多種電鍍鋅鎳合金工藝并得到應用。當鋅鎳合金鍍層中含鎳量為8%~15%(****值13%)時,其耐蝕性能優(yōu)良,約為同等厚度下鍍鋅層的3倍~5倍;而且含鎳量15%以下的鋅鎳合金鍍層還可以鈍化,鈍化后耐蝕性得到大大增強;鋅鎳合金鍍層基本無氫脆,可焊性和延展性也較好。所以,鋅鎳合金鍍層是一種適合緊固件的成熟、合理的防護層。文中通過相關工藝試驗,著重對鋅鎳合金鍍層性能進行了分析研究。
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實驗部分
1.1試樣
試樣為內六角圓柱頭螺釘,螺紋規(guī)格d=M6,公稱長度L=20mm,性能等級為8.8級,材質為45#鋼。
1.2工藝流程
除油→熱水洗→冷水洗→弱浸蝕→兩級冷水洗→電鍍鋅鎳合金→兩級冷水洗→鈍化→冷水洗→熱水洗→烘干。
1.3電鍍溶液成分及操作條件
本實驗采用的是由武漢材料保護研究所研制的堿性鋅酸鹽電鍍鋅鎳合金工藝,電鍍溶液成分及操作條件見表1。
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結果及討論
2.1鍍層外觀及厚度
鋅鎳合金鍍層經(jīng)鈍化后形成艷麗的彩虹色鈍化膜。
鋅鎳合金鍍層厚度越厚,防護壽命越長？紤]到緊固件螺紋間隙,鍍層厚度一般選擇(5μm~10μm)為宜[4]。本實驗中螺釘試樣鍍層經(jīng)便攜式測厚儀測試,厚度為8μm左右。
2.2鍍層中鎳含量
利用X射線熒光光譜(XRF)對鋅鎳合金鍍層進行分析得知:鍍層中鎳含量約為8%。
2.3鍍層結合強度
螺釘試樣經(jīng)200℃保溫一小時驟冷至室溫試驗后,鍍層與基體結合良好。
與螺釘試樣隨槽電鍍的樣板(材質:st12)經(jīng)鋼球摩擦拋光試驗(GB5270-85)后,鍍層完好,未見鍍層與基體剝離等現(xiàn)象。結果表明:鋅鎳合金鍍層與基體結合強度良好。
2.4鍍層耐蝕性
按GB/T10125進行中性鹽霧試驗(NSS),并與鍍鋅(彩鈍)螺釘進行對比,試驗結果見表2
從表2可以看出,相比鋅鍍層而言,鋅鎳合金鍍層的耐蝕性能更加優(yōu)異。研究表明[5],當鋅鎳合金鍍層發(fā)生腐蝕時,鎳的存在導致其腐蝕產(chǎn)物為ZnCl2·4Zn(OH)2,該產(chǎn)物均勻致密地覆蓋在表面上,且不易導電,故對鍍層有保護作用;而且,鎳對陰極過程有抑制作用,這也有利于耐蝕性的提高。然而,鋅鍍層的腐蝕產(chǎn)物主要是疏松、無保護性的半導體ZnO。這些原因合理解釋了表2的試驗結果。2.5鍍層與油漆的匹配性
采用樣板(材質:st12,鋅鎳合金鍍層厚度約為8μm)來考察鍍層與不同種類底漆的匹配性,按SJ/T10674規(guī)定的方法檢測底漆的附著強度,按GB/T1732規(guī)定的方法檢測底漆的耐沖擊性能,試驗結果見表3。
從表3可以看出,鋅鎳合金鍍層與環(huán)氧類、聚氨酯類底漆匹配性良好。
鋅鎳合金鍍層是一種易操作、高性價比的鋼鐵緊固件的防護方法;如與有機涂層復合使用,將成為鋼鐵緊固件可靠的長效防護方法。但是,相比電鍍鋅(或熱鍍鋅)而言,電鍍鋅鎳合金溶液維護較麻煩,一般每周都需要對鍍液進行分析并進行調整。今后,開發(fā)易維護的電鍍鋅鎳合金溶液將是一個發(fā)展方向。
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