CN104005063A

CN104005063A - 一种钢制件电镀锌镍合金的方法

Info

Publication number: CN104005063A
Application number: CN201410258155.5A
Authority: CN
Inventors: 杨堃; 沙春鹏; 轩立卓
Original assignee: Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd
Current assignee: Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明公开一种钢制件电镀锌镍合金的方法，包括如下步骤：1)对钢制件进行除油，除油后用流动水冲洗；2)对钢制件进行活化或弱浸蚀后，流动水冲洗；3)对钢制件电镀锌镍，流动水冲洗，吹干；4)将钢制件置于0.5％-1.5％硫酸溶液中活化5-15s，流动水冲洗；5)再对钢制件进行钝化处理，流动水冲洗，吹干。该方法可以有效地对航空领域中的钢制件进行电镀锌镍，不仅使电镀锌镍工艺在航空领域推广使用，成为镀镉的替代工艺，还能得到符合航空领域耐蚀性能合格、满足低氢脆性能要求的锌-镍镀层，解决航空领域中镉镀层应用局限且污染的问题。

Description

一种钢制件电镀锌镍合金的方法

技术领域

本发明涉及钢制件材料表面加工领域，具体涉及一种在钢制件表面电镀锌镍合金的工艺方法。

背景技术

随着技术的发展，高强钢零部件对镀层性能的要求越来越高。镀镉和镀镉钛工艺具有它们的优势，其中包括有较好的防护性能，并且对氢脆的敏感性较低等，但是镉有剧毒，对环境造成极大地危害，不能满足环境保护的要求，而在航空领域中镉镀层的应用广泛，飞机的很多部件都需要镀镉，大量的应用使得我们在生产中大大的增加了对环境的镉污染。因此迫切需求可替代镀镉的电镀工艺，既要具备镀镉那样高的耐蚀性，较低的氢脆敏感性，又能满足无毒、低污染的要求。除此之外，飞机中许多部位对镉镀层使用有限制，如油箱中不允许有镀镉工件和燃油接触，镉容易产生镉脆等，这些都加大了对一种新的替代工艺的要求。

锌镍金不仅具有优良的耐蚀性能，而且具有良好的性价比。电镀锌镍合金具有良好的耐蚀性和低氢脆性，这些都大幅度提高表面质量。电镀锌镍合金的耐蚀性表现在锌镍合金的稳定电位比钢铁负，相对于钢铁是阳极性镀层，起电化学保护作用。但它的电位又比锌镀层正，其腐蚀电动势又比锌镀层小，故其腐蚀电流小，因此耐蚀性比锌镀层高。

电镀锌-镍合金工艺自20世纪初提出及研究以来，经过几十年的发展，已经出现酸性、碱性多种电镀体系，镀层性能也有很大提高。在很多领域锌镍合金都已经得到研究和应用，但是至今在航空领域都没有得到广泛应用。因此针对航空领域中的高强度钢和结构钢制件进行电镀锌-镍合金，且能得到耐蚀性能合格、满足低氢脆性能要求的锌-镍镀层，使电镀锌镍合金工艺在航空领域推广使用，成为镀镉的替代工艺，以解决航空领域中镉镀层应用局限且污染的问题，是本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明公开一种钢制件电镀锌镍合金的方法，该方法通过对钢制件进行除油-活化或弱浸蚀-电镀锌镍-活化-钝化一系列处理，有效地对航空领域中的钢制件进行电镀锌镍，不仅使电镀锌镍工艺在航空领域推广使用，成为镀镉的替代工艺，还能得到符合航空领域耐蚀性能合格、满足低氢脆性能要求的锌-镍镀层，解决航空领域中镉镀层应用局限且污染的问题。

本发明为了达到上述目的，所采用的技术方案为：

一种钢制件电镀锌镍合金的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)对钢制件进行除油，除油后用流动水冲洗；

2)对钢制件进行活化或弱浸蚀后，流动水冲洗；

3)对钢制件电镀锌镍，流动水冲洗，吹干；

4)将钢制件置于0.5％-1.5％硫酸溶液中活化5-15s，流动水冲洗；

5)再对钢制件进行钝化处理，流动水冲洗，吹干。

优选地，上述方法，在步骤3)与4)之间还包括对钢制件进行除氢，具体为将已吹干的钢制件放置烘箱中于温度180-200℃烘干24小时后，流动水冲洗。

优选地，上述方法，步骤1)中除油为化学除油，具体为在下列组分溶液和条件下进行除油：

除油条件为,温度75℃～95℃,时间5～15min。

优选地，上述方法，步骤1)中除油为电化学除油，具体为下列组分溶液和条件下进行除油：

除油条件为，温度50℃～70℃，电流密度1A/dm²～5A/dm²，时间阴极除油1min～5min或阳极除油1min～3min，电极材料为钢板或镀镍钢板。

优选地，上述方法，步骤2)中活化具体为在下列组分溶液和条件下进行：

优选地，上述方法，步骤2)中弱浸蚀具体为于室温下在3％～5％的盐酸溶液中放置8-11s。

优选地，上述方法，步骤3)中钢制件在下列组分的镀液中和条件下进行电镀：

条件为，

阳极 Ni板

温度 20～40℃

电流密度 0.5-4A/dm²

优选地，上述方法中络合剂为羟乙基二乙烯三胺，光亮剂为吡啶磺酸盐。

优选地，上述方法，步骤5)中钝化处理具体为在下列组分钝化液中和条件下进行：

优选地，上述方法，所述的钢制件为30CrMnSiNi2A或30CrMnSiA材料制件。

优选地，上述方法，所述的流动水冲洗是，于40-60℃的流动水冲洗1min-2min和/或于10-38℃的流动水清洗1min-2min。

优选地，上述方法，所述的流动水冲洗至钢制件表面水膜应连续，即经流动水冲洗后，钢制件表面上的水膜保持30s不破裂。

优选地，上述方法，步骤1)之前还包括对钢制件表面处理，具体为，用有机溶剂或水基清洗剂对钢制件进行预除油，消除应力，采用吹砂介质氧化铝或石英粉对钢制件进行喷砂处理，使钢制件表面粗糙镀降低1-2级。

本发明具有以下有益效果：

采用本发明方法对航空领域中的钢制件进行电镀锌镍，可以有效地对航空领域中的钢制件进行电镀锌镍，不仅使电镀锌镍工艺在航空领域推广使用，成为镀镉的替代工艺，还能得到符合航空领域耐蚀性能合格、满足低氢脆性能要求的锌-镍镀层，解决航空领域中镉镀层应用局限且污染的问题。

本发明方法绿色环保，整个电镀过程采用无氰电镀液，电镀后钝化采用低污染的三价铬钝化，这些都大大降低了对环境的污染。且电镀锌镍合金镀层外观均匀致密，耐盐雾性能达到4480h无红锈出现，同时氢脆性能在大于200小时无断裂。

具体实施方式

实施例1 一种钢制件电镀锌镍合金的方法

一、本实施例对航空领域中的高强度钢进行电镀锌镍，该高强度钢为30CrMnSiNi2A材料制件。包括如下步骤：

1)对钢制件进行前处理，用有机溶剂或水基清洗剂对钢制件进行预除油，消除应力，以氧化铝为吹砂介质对钢制件的表面进行喷砂处理，使钢制件表面粗糙镀降低1-2级。

2)对钢制件置于下列组分的溶液中进行化学除油：

化学除油条件为,温度85℃,时间10min。

化学除油后用50℃左右的流动水冲洗1min-2min，再用20℃左右的流动水冲洗1min-2min；

3)再对钢制件置于室温下在4％的盐酸溶液中放置10s左右进行弱浸蚀，随后用20℃的流动水冲洗1min-2min；

4)将钢制件置于下述组分的溶液中进行电镀锌镍合金，

电镀条件为，温度30℃，电流密度0.5-4A/dm²，阳极为Ni板。

随后用20℃的流动水冲洗1min-2min，再用50℃的流动水冲洗1min-2min，随后对钢制件吹干；

5)将已吹干的钢制件放置温度为190℃左右的烘箱中烘干24小时后，用20℃的流动水冲洗1min-2min。

6)将钢制件在10ml/l硫酸溶液中活化10s左右，随后用20℃的流动水冲洗1min-2min；

5)对活化后的钢制件在下列组分的溶液中进行钝化处理，

硝酸铬 70g/L，

草酸 1ml/L

水余量

条件为，温度50-70℃，时间25-35s。

钝化后用20℃的流动水清洗1min-2min，再用50℃的流动水清洗1min-2min，随后吹干钢制件。

二、结果

高强度钢30CrMnSiNi2A表面电镀锌镍合金镀层外观均匀致密，参照HB5362《飞机常用金属防护层耐蚀性质量检验》，对高强度钢30CrMnSiNi2A表面的锌镍合金镀层进行耐盐雾性能测试，其耐盐雾性能达到4480h无红锈出现，同时参照HB5067《氢脆试验方法》，对高强度钢30CrMnSiNi2A进行氢脆性能测试，其在氢脆性能上经过200小时无断裂，该高强度钢30CrMnSiNi2A表面的锌镍合金镀层拥有优异抗疲劳性，结合力和周期浸蚀性能。

实施例2 一种钢制件电镀锌镍合金的方法

一、本实施例对航空领域中的结构钢进行电镀锌镍，该结构钢为30CrMnSiA材料制件。包括如下步骤：

1)对钢制件置于下列组分的溶液中进行电化学除油：

电化学除油条件为，温度60℃，电流密度1A/dm²～5A/dm²，时间阴极除油1min～5min或阳极除油1min～3min，电极材料为钢板或镀镍钢板。

电化学除油后用55℃左右的流动水冲洗1min-2min，再用25℃左右的流动水冲洗1min-2min；

2)再将钢制件于室温下置于下列组分溶液中进行活化1min～2min，

盐酸 60mL/L

六次甲基四胺 45g/L

水余量。

随后用用25℃左右的流动水冲洗1min-2min。

3)将钢制件置于下述组分的溶液中进行电镀锌镍合金，

电镀条件为，温度35℃，电流密度0.5-4A/dm²，阳极为Ni板。

随后用25℃的流动水冲洗1min-2min，再用55℃的流动水冲洗1min-2min，随后对钢制件吹干；

4)将钢制件在15ml/l硫酸溶液中活化10s左右，随后用25℃的流动水冲洗1min-2min；

5)对活化后的钢制件在下列组分的溶液中进行钝化处理，

硝酸铬 90g/L，

草酸 2ml/L

水余量

条件为，温度50-70℃，时间25-35s。

钝化后用25℃的流动水清洗1min-2min，再用55℃的流动水清洗1min-2min，随后吹干钢制件。

二、结果

高强度钢30CrMnSiA表面电镀锌镍合金镀层外观均匀致密，参照HB5362《飞机常用金属防护层耐蚀性质量检验》，对高强度钢30CrMnSiA表面的锌镍合金镀层进行耐盐雾性能测试，其耐盐雾性能达到4480h无红锈出现，同时参照HB5067《氢脆试验方法》，对高强度钢30CrMnSiNi2A进行氢脆性能测试，其在氢脆性能上经过200小时无断裂，该高强度钢30CrMnSiNi2A表面的锌镍合金镀层拥有优异抗疲劳性，结合力和周期浸蚀性能。

Claims

1.一种钢制件电镀锌镍合金的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)对钢制件进行除油，除油后用流动水冲洗；

2)对钢制件进行活化或弱浸蚀后，流动水冲洗；

3)对钢制件电镀锌镍，流动水冲洗，吹干；

5)再对钢制件进行钝化处理，流动水冲洗，吹干。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3)与4)之间还包括对钢制件进行除氢，具体为将已吹干的钢制件放置烘箱中于温度180-200℃烘干24小时后，流动水冲洗。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中除油为化学除油，具体为在下列组分溶液和条件下进行除油：

化学除油条件为，温度75℃～95℃,时间5min～15min。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中除油为电化学除油，具体为下列组分溶液和条件下进行除油：

电化学除油条件为，温度50℃～70℃，电流密度1A/dm²～5A/dm²，时间阴极除油1min～5min或阳极除油1min～3min，电极材料为钢板或镀镍钢板。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)中活化，具体为在下列组分溶液和条件下进行：

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)中弱浸蚀具体为于室温下在3％～5％的盐酸溶液中放置8-11s。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤3)中钢制件在下列组分的镀液中和条件下进行电镀：

条件为，

阳极纯镍板

温度 20～40℃

电流密度 0.5-4A/dm² 。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤5)中钝化处理具体为在下列组分钝化液中和条件下进行：

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的钢制件为30CrMnSiNi2A或30CrMnSiA材料制件。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的流动水冲洗是，于40-60℃的流动水冲洗1min-2min和/或于10-38℃的流动水清洗1min-2min。