氯化物-硫(liu)酸鹽型混合(he)體系鍍Cr-Ni-Fe 不(bu)銹(xiu)鋼合(he)金鍍液組成及工作條件見表11-3 。

1. 配方(fang)1 (表(biao)11-3)
鍍液中使的(de)(de)丙三醇(即甘油(you))是一種光(guang)亮劑,可(ke)提高鍍層的(de)(de)光(guang)澤(ze)。
pH控制在1.8~2.2之間,pH較(jiao)低時,鍍液覆蓋能力較(jiao)差,沉(chen)積速率較(jiao)快。
pH較高時,鍍液(ye)覆(fu)蓋能(neng)力較佳,但鍍層色澤較暗(an),沉積(ji)速率較慢。用鹽酸降低(di)(di)pH,用氨(an)水(shui)提高pH.由于鍍液(ye)中有硼(peng)酸緩沖劑的存在,使鍍液(ye)的pH變化非(fei)常緩慢,一般(ban)在8~12h后用pH計測量,方(fang)可穩定準確測得鍍液(ye)的pH,一旦加(jia)入(ru)過多的氨(an)水(shui),當pH>3.0時,三價鉻(ge)會(hui)出(chu)現Cr(OH)。沉淀,造成鍍液(ye)渾濁,要用鹽酸加(jia)入(ru)降低(di)(di)pH至2,才能(neng)逐步緩慢溶解所生成的Cr(OH);沉淀。
本溶液要(yao)用電磁轉動(dong)子攪拌電鍍,電磁子轉速為250r/min.
2. 配方2 (表11-3)
本配(pei)方中使用檸(ning)檬(meng)酸三鈉作為(wei)配(pei)位劑(ji),糊精作為(wei)提(ti)高鍍層(ceng)光澤的(de)添加劑(ji)。
沉積速(su)率實(shi)驗結果(guo)見表11-4。

從(cong)表11-4可(ke)見,pH=2時,沉積(ji)速率最大(da),其次是電流密度,溫度對沉積(ji)速率的影響最小(xiao)。
鍍層的電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕測試:動電(dian)(dian)位掃描(miao)測試是(shi)將電(dian)(dian)極放在3.5%NaCl室溫溶液中(zhong)的,極化范圍調到相對開路電(dian)(dian)位±0.2V,掃描(miao)速率0.2mV/s,測定陰(yin)陽極極化曲線(xian),計算腐(fu)蝕速率,腐(fu)蝕電(dian)(dian)流的實驗結(jie)果見(jian)表11-5。

由表11-4、表11-5可見,不同工藝參數下,電鍍得(de)到的鍍層的耐蝕(shi)性能相差(cha)很大,Fe-Cr-Ni合金(jin)在3.5%NaCl溶液中沒有(you)明(ming)顯的鈍化現象,但卻顯示了一定的延(yan)緩腐蝕(shi)效果,通過實驗(yan)得(de)出的最(zui)優方案為(wei)電流密度(du)為(wei)12A/d㎡,溫度(du)為(wei)25℃,pH為(wei)2。
3. 配方3 (表11-3)
a. 鍍液pH的影響
①. 鍍(du)液pH對(dui)鍍(du)層成分含量的影響
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)。

由圖11-3可(ke)見,隨著pH的(de)升高,鍍層中(zhong)鐵和鉻的(de)含(han)量先略有升高,然后降低(di)。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. 陰極電流密度的(de)影響
①. 陰極電流密(mi)度(du)對鍍層(ceng)成分含量的影響(xiang)
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,隨著陰極電流密度的增(zeng)大(da),鍍層(ceng)中鐵和(he)鉻的含量(liang)迅速增(zeng)加,電流密度大(da)于14A/d㎡后(hou),鍍層(ceng)中鐵和(he)鉻的含量(liang)略(lve)有下降(jiang)。陰極電流密度過大(da)。鍍層(ceng)表(biao)面質(zhi)量(liang)變差,析(xi)氫嚴重(zhong),鐵、鉻含量(liang)略(lve)有下降(jiang)。因此(ci),電流密度控制在14A/d㎡為宜。

②. 陰極電流密度對鍍(du)層硬度的影響(xiang)
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(tu)11-6可見,隨著陰極電流(liu)密度的增(zeng)大,鍍層中(zhong)鐵和鉻(ge)的含量迅速增(zeng)加(jia),相應鍍層的硬度也隨之增(zeng)加(jia)。
c. 溫(wen)度的影(ying)響(xiang)
①. 鍍(du)液的溫度對鍍(du)層成分含量的影響
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11-7可見,鍍(du)液溫(wen)度的升高,鍍(du)層中鐵和鉻的含量先增加后減小(xiao),在(zai)30℃時出現峰值。

②. 鍍(du)液溫(wen)度對鍍(du)層(ceng)硬度的(de)影(ying)響(xiang)
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(you)圖11-8可見,隨(sui)著(zhu)鍍液溫度(du)的(de)(de)升(sheng)高,鍍層的(de)(de)硬度(du)在(zai)30℃時(shi)出現峰值。故溫度(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。

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CrCl3·6H2O 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CrCl3·6H2O 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。

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(mao)和結構(gou)
按照(zhao)表11-3的配(pei)方3 的最(zui)佳含量及工藝(yi)控制(zhi)在最(zui)佳條件,電(dian)鍍(du)實驗可得Cr6%、Fe 54%、Ni40%,硬度高達70(HR30T)的光亮(liang)鍍(du)層(ceng)。所(suo)得鍍(du)層(ceng)掃描電(dian)鏡可見(jian)鍍(du)層(ceng)表面(mian)結晶均勻(yun),結構致密,沒(mei)有孔(kong)洞和裂紋(wen)(wen),鍍(du)層(ceng)光亮(liang)性極(ji)好,只有當(dang)電(dian)沉積時間較長、鍍(du)層(ceng)較厚時才會出(chu)現細小的裂紋(wen)(wen),但也不存在針孔(kong)。

