【摘要】本文綜述了汽車零部件用電鍍鋅鎳合金的現(xiàn)狀及研究進(jìn)展，總結(jié)了國際主要電鍍添加劑廠的酸性鍍液與堿性鍍液組成，對鋅鎳合金電鍍高防護(hù)性能做了簡要分析并對工藝進(jìn)行了評述，同時提出了汽車零部件用鋅鎳合金電鍍的發(fā)展方向。

    引 言

    科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對防護(hù)性鍍層要求越來越高，傳統(tǒng)電鍍鋅層已經(jīng)不能完全滿足要求。近年來鋅合金的研究與應(yīng)用越來越廣泛，鋅鎳合金由于其良好的耐中高溫性能以及優(yōu)異的耐蝕性在汽車工業(yè)、飛機(jī)制造以及軍工產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在國外電鍍鋅鎳合金應(yīng)用較多的是電鍍汽車鋼板與汽車緊固件。鋅鎳合金電鍍最先在日本和德國獲得成功。目前在汽車工業(yè)使用鋅鎳合金防護(hù)的零件越來越多。電鍍鋅鎳合金后，即使鍍層很薄，也具有很高的耐蝕性。

    １　鋅鎳合金電鍍層優(yōu)點(diǎn)

    電鍍鋅作為防護(hù)性鍍層在汽車零部件中得到了廣泛的應(yīng)用，表１為鋅電鍍層與鋅鎳合金電鍍鍍層性能比較。

    相比電鍍鋅？鋅鎳合金電鍍工藝的主要優(yōu)點(diǎn)有：

    ①  鍍層防護(hù)性高？比鋅鍍層高兩倍以上，經(jīng)白色或黑色鈍化，耐蝕性大大提高。

    ②  電鍍工藝的氫脆性很小，幾乎無氫脆，適用于高強(qiáng)度鋼的電鍍，表２為電鍍鋅與電鍍鋅鎳合金鍍層中含氫量對比。

    ③  力學(xué)性能良好，電鍍鋅鎳合金以后不改變鋼材的屈服強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和延伸率，可塑性好。

    ④  與基體結(jié)合力好，鍍層具有良好的可焊性。

    ⑤  鍍液成分簡單，使用方便，易于維護(hù)。

    ⑥  電鍍液毒性低，有利于環(huán)境保護(hù)。

    ⑦  鍍層硬度高，具有抗劃傷能力。

    ２  鋅鎳合金高防護(hù)性分析

    表３為鋅電鍍層與鋅鎳合金電鍍層耐蝕性的對比。

    由表３可以看出，鋅鎳合金具有更強(qiáng)的防護(hù)性能，鋅鎳合金作為優(yōu)良的防護(hù)性鍍層其主要原因有：

    ①    穩(wěn)定電位比鐵低，作為陽極性鍍層對鋼鐵基體有電化學(xué)保護(hù)作用。

    ②    鍍層結(jié)晶細(xì)密，對鋼鐵基體有部分化學(xué)保護(hù)作用，延緩腐蝕速度。

    ③    由圖１可以看出，由于少量鎳的存在，鍍層晶體結(jié)構(gòu)擇優(yōu)取向，有效阻礙腐蝕反應(yīng)進(jìn)行，耐蝕性提高。

    ④    經(jīng)鈍化處理后，合金中電位較正金屬鎳富集形成防腐隔離層，防護(hù)性提高。

    綜上所述，鎳的存在使鍍層防護(hù)性能提高，圖２為鎳含量對鋅鎳鍍層耐蝕性的影響。從圖中可以看出，當(dāng)鎳含量為１３％時，鋅鎳合金耐蝕性是鋅鍍層的６倍，防護(hù)性能優(yōu)于鋁、鎘和鎘鈦合金，可用于高防護(hù)性部件或者作為代鎘鍍層，含鎳１５％以下的合金。鍍層對鋼鐵基體而言為陽極性保護(hù)層，其腐蝕過程為陽極控制，而表面上的缺鋅使阻擋層得到改善并降低了陽極溶解速度，鍍層耐蝕性好又易鍍鉻，也可鈍化處理，鎳含量高于１５％的鋅鎳鍍層相對于鋼鐵基體為陰極性保護(hù)層，鍍鉻困難，鈍化液困難，鎳含量過高耐蝕性反而下降。

    ３　鋅鎳合金電鍍工藝

    鋅鎳合金的共沉積屬于異常共沉積，鋅鎳合金電鍍工藝主要分為前處理、電鍍、鈍化處理與去氫處理四個部分。

    ３。１前處理

    前處理的好壞直接決定鍍層防護(hù)性能好壞，鋅鎳合金前處理工序與電鍍鋅工藝基本相似，電鍍鋅鎳合金的一般前處理工序?yàn)椋?br />
    鍍前檢查→裝掛→除銹→水洗→水洗→化學(xué)除油或電化學(xué)除油→熱水洗（７０~８０℃）→水洗→強(qiáng)腐蝕→水洗→水洗→弱浸蝕→水洗→水洗→電鍍。

    ３。２電鍍鋅鎳合金

    表４為國際一些主要添加劑廠家關(guān)于典型鋅鎳合金電鍍液組成及操作條件。

    堿性鋅鎳合金電鍍具有酸性鋅鎳無法比擬的特點(diǎn)：

    ①  在很寬的電流密度范圍內(nèi)成分均勻，且分散能力優(yōu)良。

    ②  堿性鍍液對于管狀零件內(nèi)側(cè)未鍍上的部分有一定的保護(hù)作用，而酸性鍍液則會加速那些未電鍍表面的腐蝕。

    ③  成本低，廢液易處理。

    ３。３鈍化處理

    鋅鎳合金的鈍化處理主要有黑色和白色，經(jīng)過鉻酸鹽鈍化處理的鈍化膜，其耐蝕性比鍍鋅層的鈍化膜要高５倍以上。但是在鋅鎳合金上形成鈍化膜要比鍍鋅層上困難，且隨著合金中鎳含量的增加變得更加困難，鎳含量在１０％以內(nèi)，鈍化比較容易，鎳含量在１３％左右鈍化比較困難，鎳含量超過１６％，很難鈍化。

    ３。４去氫處理

    鋅鎳合金鍍層與鍍鋅層相比氫脆性小（表２），但是當(dāng)鋅鎳合金用于軍品、高強(qiáng)度鋼或者彈簧部件，需要做去氫處理。

    ４　鋅鎳合金退鍍

    不合格電鍍鋅鎳件為了降低成本二次利用，需要進(jìn)行退鍍。選擇合適的退鍍液可使材料性能不發(fā)生大的變化。一般鋼鐵件的鋅鎳合金退鍍液[１１，１８]體積分?jǐn)?shù)為１０％的鹽酸，工作溫度為１５~３５℃；鋁件上的鋅鎳合金退鍍液為５００ｇ/Ｌ的硝酸，工作溫度為室溫；抗拉強(qiáng)度大于或等于１０５０ＭＰａ的鋼鐵鍍件及彈性件的退鍍液為１００~２００ｇ/Ｌ的亞硝酸鈉和２００~３００ｇ/Ｌ的氫氧化鈉，工作溫度為１００~１５０℃。

    ５　展望

    鋅鎳合金鍍層在汽車零部件上的研究與應(yīng)用越來越廣泛，由于其良好的防護(hù)性及性價(jià)比、優(yōu)異的耐蝕性及低氫脆性能，已經(jīng)成為優(yōu)良的代鎘鍍層。鋅鎳合金的廣泛應(yīng)用對于汽車零部件提高防護(hù)層質(zhì)量、節(jié)省金屬資源、減少污染、降低成本有重要意義，未來發(fā)展方向?yàn)椋?br />
    （１）發(fā)展彩色鋅鎳合金電鍍層

    目前市場中鋅鎳合金鍍層外觀主要有白色和黑色兩種，隨著科技的進(jìn)步，不僅對防護(hù)性提出更加苛刻的要求，同時對外觀要求也更加苛刻，發(fā)展多種顏色的鋅鎳鍍層勢在必行。

    （２）酸性鋅鎳合金體系

    目前國際及國內(nèi)主要電鍍添加劑廠主要采用堿性鋅鎳合金體系，酸性鋅鎳合金體系由于鍍液不穩(wěn)定等原因應(yīng)用還比較少，隨著汽車主機(jī)廠對鑄件及高強(qiáng)度鋼的耐蝕性要求的提高，酸性鋅鎳合金體系將有很大的市場空間？

    （３）黑色鋅鎳合金耐蝕性有待提高

    由于黑色鋅鎳合金鍍層表面鈍化時鋅與鈍化劑反應(yīng)而出現(xiàn)黑色外觀，目前市場上使用的黑色鋅鎳合金鍍層耐蝕性遠(yuǎn)低于白色鋅鎳合金，黑色鋅鎳合金耐蝕性有待進(jìn)一步提高。

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責(zé)任編輯：王元

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