CN101187044A - 不锈钢表面大面积电刷镀钯工艺 - Google Patents
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Abstract
不锈钢表面大面积电刷镀钯工艺属于特殊电镀领域。化学镀钯缺点为不适合大面积施镀，不适合现场施工和修复。本发明的工艺，包括表面前处理和电刷镀步骤，其特征在于，镀液由以下组成：钯盐Pd(NH3)4Cl2：其计量以Pd质量计5～12g/L；NH4Cl：50～125g/L；(NH4)2PO4：50～100g/L；聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯：0～0.002ml/L；NH3·H2O：10ml～80ml/L；其余为水；pH值为7～8；工艺参数为：电压：5V～10V，镀笔作阳极，工件作阴极，镀笔相对工件速度：8～12cm/s，温度为常温。本发明能进行现场大面积施镀，镀速快，操作简单，成本相对较低，环保性能较好，施镀后极大地提高不锈钢在高温非氧化性介质中的耐蚀能力。
Description
技术领域
本发明属高温非氧化性介质(尤其是酸性介质)的苛刻环境中工作的不锈钢表面防腐处理工艺，本发明所用的处理工艺应用的电刷镀技术属于特殊电镀技术，能够实施设备的现场镀覆及修复。
背景技术
不锈钢本身具有耐蚀性强、表面美观等优点，表面可以在氧化性介质中生成一层致密的钝化膜，阻止腐蚀介质的渗入，从而达到保护基体的目的。但在我国的许多化工厂中一些不锈钢设备用在高温非氧化性介质(尤其是酸性介质)的苛刻环境中，不锈钢表面无法形成致密的钝化膜，致使设备发生严重的腐蚀问题。这种条件下可用的保护方法很少，一种方法是阳极保护技术，但是该技术操作较复杂，适用场合有很大局限性。另一种方法是选用更高耐蚀级别的不锈钢或钛合金，但是此类方法涉及到设备更新，投资巨大，无法对原有设备进行保护。
当前文献和专利中报道的化学镀钯和电镀钯工艺都比较复杂，化学镀钯是通过还原剂的自催化还原作用将钯在需镀表面上沉积出来，化学镀钯必须通过繁琐前处理步骤才能进行，并且需要较长的施镀时间，材料多限于陶瓷，玻璃，多孔不锈钢表面，还原剂多用有毒的肼或肼的衍生物，少有在一般不锈钢表面施镀的。电镀钯是通过电流的还原作用将钯在需镀表面上沉积出来，当前文献和专利中报道的电刷镀钯工艺不但一次性施镀面积小，氨浓度较大，施工环境欠佳，并且运用领域主要限于铜或铜银合金换向器表面施镀以维持较小的接触电阻，还没有用于不锈钢在高温非氧化性介质防腐蚀的报道，如中国专利《用于微特电机换向器的电刷镀钯工艺及材料》，申请号：99116933.6，其刷镀液组成为一定浓度的PdCl2、NaNO3和NH4NO3，通过镀笔在特微电机换向器上进行刷镀，得到质量较好的镀层，能够保持较低的接触电阻从而稳定特微电机的性能。化学镀钯用于不锈钢在高温非氧化性介质防腐的专利正在审查中，申请号为：200610113505.4，其操作简单，成本低，效率高，能够显著地通过提高不锈钢表面钝化能力来提高不锈钢在高温非氧化性介质(尤其是酸性介质)中的防护性能，其优点是对形状复杂的中小零件进行处理很方便，其缺点为不适合大面积(超过1平方米)施镀，不适合现场施工和修复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够进行大面积(超过1m2)甚至超大面积(数十平方米)施镀，能够在工程设备现场对在用不锈钢设备表面施镀的电刷镀钯镀液和施镀工艺，镀速快，工艺操作简单，成本相对较低，效率高，环保性能较好。
本发明的原理是：Pd及Pd的化合物有很高的热力学稳定性，镀钯膜可以促使不锈钢在非氧化性强腐蚀介质中的电位提高，进入钝化电位区，表面形成稳定的钝化膜，从而提高在非氧化性腐蚀介质中的耐蚀性能。
一种非氧化性介质中耐蚀性能优异的不锈钢表面大面积电刷镀钯工艺，包括表面预处理和电刷镀步骤，其特征在于，电刷镀的镀液组成为：
钯盐Pd(NH3)4Cl2：其计量以Pd质量计5～12g/L
NH 4Cl：50～125g/L
(NH4)2PO4：50～100g/L
聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯：0～0.002ml/L
NH3·H2O：10～80ml/L
其余为水
pH值为7～8
工艺参数为：电压：5V～10V，镀笔作阳极，工件作阴极，镀笔相对工件速度：8～12cm/s，温度为常温。
所述整个工艺中，所开发镀液镀速快，工艺操作简单，适合于大面积平面施镀，从而够在大平面上施镀并用现场设备的施工。
本发明实施镀钯后的不锈钢在20℃、60℃和100℃下的5％、10％、20％、30％浓度的H2SO4(强非氧化无机酸介质)，20％H2SO4加Cl-，甲乙混合酸溶液(强非氧化性有机酸介质)，海水、磷酸(中强酸)、50％NaOH(强碱)、乙酸(有机酸)等腐蚀介质中，有极好的耐蚀性能。
本发明的创造性在于开发出了一种性能优良的电刷镀钯镀液，该镀液镀速快，可达施镀面积1m2/10min，且工艺操作简单，使得该工艺能够在大面积的不锈钢表面进行电刷镀钯，钯膜附着力良好，均匀，孔隙率低。通过镀钯后提高不锈钢本身的钝化能力从而使不锈钢拥有在非氧化性介质中优异的耐蚀性能。整个工艺操作简单，镀液稳定，镀液pH值为7～8，解决了传统刷镀液施镀产生刺激性气味的问题。
本发明所提供的不锈钢表面电刷镀钯具有如下特点：
(1)通过电刷镀钯层改变不锈钢表面的电位极大地提高不锈钢的钝化能力，从而达到非常好的耐蚀性能，而非一般防腐膜层依靠的物理阻隔作用，故膜层的耐久度好，特别是当镀膜发生局部破损时仍然能保持良好耐蚀性。
(2)镀液镀速快，可达施镀面积1m2/10min，所需的温度为常温即可。使得能够方便地进行大面积施镀获得质量良好的膜层，同时能够进行化工设备的现场防腐蚀施工。
(3)镀液性能稳定，获得的镀层结晶细微，无针孔，外观均匀无缺陷，实施例1所得膜层的电镜照片见图1。其余实施例所得膜层的电镜图像与该图类似。同时镀液pH值控制在7～8，解决了传统刷镀液施镀产生刺激性气味的问题。
(4)镀液深镀能力强，能够对在用设备以及粗糙不平的表面施镀，非常适用于化工行业的设备在线维护与防腐蚀。
(5)施镀后对不锈钢在高温非氧化性介质(尤其是酸性介质)中的耐蚀能力有极大的提高。
附图说明：
图1实施例1所制得膜层的电镜照片图
具体实施方式
本发明所提供的不锈钢表面化学镀钯工艺实施例如下：
实施例1，工业用316L(GB00Cr17Ni14Mo2)不锈钢板材电刷镀钯：
(1)前处理：包括打磨掉粗糙表面的毛刺，电净除油，酸洗活化，去离子水冲洗。
(2)随后立即进行电刷镀Pd，镀液组成为：
钯盐Pd(NH3)4Cl2：其计量以Pd质量计5g/L
NH 4Cl：50g/L
(NH4)2PO4：50g/L
聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯：0ml/L
NH3·H2O：10ml/L
其余为水
pH值为7
工艺参数为：电压：5V，镀笔作阳极，工件作阴极， 镀笔相对工件速度：8～12cm/s，温度为常温。
在常温下施镀后获得结合力良好，均匀，耐蚀性优良的镀层。采用各种腐蚀介质模拟实际生产设备中非氧化性酸性介质环境，对施镀后的316L不锈钢板腐蚀行为进行了评价，部分结果如下：
表1 试片在沸腾20％H2SO4中的耐蚀性对比
| 试样 | 挂片时间(h) | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 镀钯片 | 480 | 0.007 | 试片没有明显变化 |
| 空白片 | 2 | 288.4 | 全面腐蚀，有大量气泡生成 |
表2试片在沸腾20％H2SO4+0.01MCl-中的耐蚀性对比
| 试样 | 挂片时间(h) | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 镀钯片 | 480 | 0.013 | 试片没有明显变化 |
| 空白片 | 2 | 532.6 | 全面腐蚀，有大量气泡生成 |
表3试片在含Br-，10％甲酸的乙酸介质中的耐蚀性对比
| 介质 | 温度/℃ | 试样 | 挂片时间/h | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 含10％甲酸，0.005MBr-的乙酸 | 102 | 镀钯 | 240 | 0.015 | 膜层完整 |
| 102 | 空白 | 48 | 1.184 | 严重点蚀 |
实施例2，工业用304(GB0Cr18Ni9)不锈钢板材电刷镀钯：
(1)前处理：包括打磨掉粗糙表面的毛刺，电净除油，酸洗活化，去离子水冲洗。
(2)随后立即进行电刷镀Pd，镀液组成为：
钯盐Pd(NH3)4Cl2：其计量以Pd质量计8g/L
NH4Cl：75g/L
(NH4)2PO4：80g/L
聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯：0.001ml/L
NH3·H2O：50ml/L
其余为水
pH值为7.6
工艺参数为：电压：7V，镀笔作阳极，工件作阴极，镀笔相对工件速度：8～12cm/s，温度为常温。
在常温下施镀后获得结合力良好，均匀，耐蚀性优良的镀层。采用各种腐蚀介质模拟实际生产设备中非氧化性酸性介质环境，对施镀后的304不锈钢板腐蚀行为进行了评价，部分结果如下：
表4试片在沸腾20％H2SO4中的耐蚀性对比
| 试样 | 挂片时间(h) | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 镀钯片 | 480 | 0.006 | 试片没有明显变化 |
| 空白片 | 2 | 319.2 | 全面腐蚀，有大量气泡生成 |
表5试片在沸腾20％H2SO4+0.01MCl-中的耐蚀性对比
| 试样 | 挂片时间(h) | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 镀钯片 | 480 | 0.012 | 试片没有明显变化 |
| 空白片 | 2 | 556.1 | 全面腐蚀，有大量气泡生成 |
表6试片在含Br-，10％甲酸的乙酸介质中的耐蚀性对比
| 介质 | 温度/℃ | 试样 | 挂片时间/h | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 含10％甲酸，0.005MBr-的乙酸 | 102 | 镀钯 | 240 | 0.016 | 膜层完整 |
| 102 | 空白 | 48 | 1.194 | 严重点蚀 |
实施例3，工业用321(GB0Cr18Ni11Ti)不锈钢板材电刷镀钯：
(1)前处理：包括打磨掉粗糙表面的毛刺，电净除油，酸洗活化，去离子水冲洗。
(2)随后立即进行电刷镀Pd，镀液组成为：
钯盐Pd(NH3)4Cl2：其计量以Pd质量计12g/L
NH4Cl：125g/L
(NH4)2PO4：125g/L
聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯：0.002ml/L
NH3·H2O：80ml/L
其余为水
pH值为8
工艺参数为：电压：10V，镀笔作阳极，工件作阴极，镀笔相对工件速度：8～12cm/s，温度为常温。
在常温下施镀后获得结合力良好，均匀，耐蚀性优良的镀层。采用各种腐蚀介质模拟实际生产设备中非氧化性酸性介质环境，对施镀后的321不锈钢板腐蚀行为进行了评价，部分结果如下：
表7试片在沸腾20％H2SO4中的耐蚀性对比
| 试样 | 挂片时间(h) | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 镀钯片 | 480 | 0.008 | 试片没有明显变化 |
| 空白片 | 2 | 285.7 | 全面腐蚀，生成大量气泡 |
表8试片在沸腾20％H2SO4+0.01MCl-中的耐蚀性对比
| 试样 | 挂片时间(h) | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 镀钯片 | 480 | 0.013 | 试片没有明显变化 |
| 空白片 | 2 | 547.7 | 全面腐蚀，有大量气泡生成 |
表9试片在含Br-，10％甲酸的乙酸介质中的耐蚀性对比
| 介质 | 温度/℃ | 试样 | 挂片时间/h | 腐蚀速率/(g·m-2·h-1) | 腐蚀现象 |
| 含10％甲酸，0.005MBr-的乙酸 | 102 | 镀钯 | 240 | 0.013 | 膜层完整 |
| 102 | 空白 | 48 | 1.211 | 严重点蚀 |
Claims (1)
1.一种不锈钢表面大面积电刷镀钯工艺，依次包括表面前处理和电刷镀步骤，其特征在于，镀液由以下组成：
钯盐Pd(NH3)4Cl2：其计量以Pd质量计5～12g/L
NH4Cl：50～125g/L
(NH4)2PO4：50～10g/L
聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯：0～0.002ml/L
NH3·H2O：10ml～80ml/L
其余为水
pH值为7～8
工艺参数为：电压：5V～10V，镀笔作阳极，工件作阴极， 镀笔相对工件速度：8～12cm/s，温度为常温。
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|---|---|---|---|
| CNA2007101217843A CN101187044A (zh) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | 不锈钢表面大面积电刷镀钯工艺 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102586830A (zh) * | 2011-01-10 | 2012-07-18 | 深圳市奥美特科技有限公司 | 金属丝表面镀金或镀钯的设备及方法 |
| CN106757236A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-31 | 上海航天设备制造总厂 | 提高不锈钢表面钯膜层耐腐蚀性能的方法及钯膜层 |
| CN113061948A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 厦门乐钢材料科技有限公司 | 一种金属铜基底电化学镀银的方法及其复合结构 |
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2007
- 2007-09-14 CN CNA2007101217843A patent/CN101187044A/zh active Pending
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| CN113061948A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 厦门乐钢材料科技有限公司 | 一种金属铜基底电化学镀银的方法及其复合结构 |
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