鎢合金電鍍是兼顧耐磨與防腐雙重性能的新型電鍍，工藝環保，對操作人員無傷害，生產效率高，近年逐漸獲得了機械行業的注目。鎢合金多元電鍍的應用經過了十幾年的歷程，起初其用以替代裝飾性套鉻，但在試用此技術時發現加工出的產品更適合用于功能性電鍍。鎢合金電鍍首先應用于液壓設備和石油機械，后逐步擴展到其他行業。一開始的問題就是如何從實驗室走向大規模生產，如何從配方走向應用，這是一個長期的磨合過程。

    下面介紹幾種典型的鎢合金鍍液配方及其應用：

    要詳細說明整個鎢合金的生產工藝，必須從配方說起。目前在市場上推廣的配方中較普遍的是“鎳鎢磷”，該配方控制簡單，溶液穩定，滿足目前環保的高要求，因此一開始多用該配方對各行業產品進行實驗性加工。最初認為“鐵鎳鎢”配方較耐磨，當某些應用條件下鎳鎢磷的性能難以滿足產品要求時，多以此鍍種替代。“鎳鎢”或“堿性鎳鎢磷”在內壁加工中應用較多，優點是分散能力高于其他，但在維護上還有一定的技術難度，應用并不廣泛。除此之外，還有人做出了鎳鎢銅、鎳鎢鎂等，可見調制配方難度并不大。配方的可持續性和穩定性以及維護和控制難度，決定了這些配方在大規模生產中的應用。
 

防腐耐磨鍍鎢合金油管及接箍(圖片來自網絡)
 

    1.1鐵鎳鎢

    配方由硫酸鎳、鎢酸鈉、硫酸亞鐵及配位劑組成，溫度70~75°C，pH7.0~7.5。先加入硫酸鎳，溶解后溶入對應的配位劑，再倒入加了適量還原劑的硫酸亞鐵溶液，然后倒入配有另一種相應配位劑的鎢酸鈉溶液，加入所需光亮劑和低泡潤濕劑，最后定容得到鍍液。

    在做燒杯實驗時，2L溶液連續工作72h，持續添加相應消耗量的金屬，加工出的試驗件在性能上無變化，但在存放后出現白色沉淀，疑為三價鐵、鎢酸鈉和配位劑生成的化合物。此配方的難度在于控制三價鐵。燒杯的口徑較小，溶液與空氣的接觸面小，相對于2L溶液而言，電解時的產氧量也同樣較少，對硫酸亞鐵的氧化作用不明顯，但長時間工作之后三價鐵開始積留，放置一段時間后自然出現沉淀。

    為持續添加，必須配制合適比例的還原劑和配位劑來保證硫酸亞鐵的穩定，導致二者過量加入。還原劑過量直接影響鍍層元素排列和金屬比例，而較高濃度的鐵離子配位劑不僅與三價鐵反應產生沉淀，而且易與鎢酸鈉反應產生沉淀。

    控制鐵鎳鎢穩定的難度相當大，3種金屬、2種配位劑、1種還原劑加光亮劑的配制很復雜。在生產控制中，還原劑和光亮劑的分析也達不到配合程度。

    后續的應用性實驗還發現在有2種不同配位劑的情況下，異形加工件的凹凸結合處會起皮，因此必須用統一的配位劑，但更換配位劑后，加工件耐磨性有所下降。工業生產時槽面和產氧量較大，較難保證鍍層中完全不摻雜沉淀的顆粒，從而影響鍍層性能的穩定。對習慣了傳統生產方式的企業來說，需做很大努力控制此鍍種的生產，只有嚴格的管理才能保證生產的連續性。
 

電鍍車間（圖片來自網絡）
 

    1.2酸性鎳鎢磷

    配方由硫酸鎳、亞磷酸、鎢酸鈉及單一配位劑組成，無需配合光亮劑。工作溫度65~70°C，pH2~3。配制方法較簡單，將足量的配位劑加入鎢酸鈉溶液，再倒入硫酸亞鐵溶液，最后加入亞磷酸即可。

    用鎳鎢磷溶液做燒杯實驗時，只需配合一定的低級潤濕劑，高級配位劑反而不利于控制，會造成發黑或粗糙。該配方從配制到生產管理都十分簡單，不必通過過量的配位劑來穩定溶液，且金屬在水溶液中無氧化，在電解過程中也就不生成影響性能的化合物，因此在鎢合金電鍍推廣初期較易被行業接受。但問題仍有不少。其一，各元素的濃度所決定的鍍層含量究竟應是多少，至今仍是各大委托加工方爭論的焦點。其二，產生起皮、麻點和針孔的原因與以前專家提出的觀點并不切合，付出了相當長的試驗時間來探討。其三，鎳鎢磷配比及工藝條件的變化對耐磨性的影響在獲得相當大的行業支持后才逐漸被證實，繼續提高耐磨性仍有研究空間。

    鎳鎢磷較穩定，推廣也較順利，但存在對耐磨性的懷疑。實際上鎳鎢磷鍍層的耐磨性可媲美鍍鉻，但由于硬度只能達到900HV，在運動速率和壓力較高的環境下使用時，鍍層還是會變形、損傷。

    1.3堿性鎳鎢磷和鎳鎢

    這2種配方是在客戶對酸性鎳鎢磷的性能產生懷疑后開發出來的。堿性鎳鎢磷的鎢含量較高，較受委托加工方推崇，或者說成了鎢合金電鍍工藝的一個賣點。客戶認為鎢含量高，產生的耐磨金屬晶體量就高，其實不然。在實驗中，較高的鎢含量會出現鍍層起砂的現象，即顆粒過多，粘合不夠。這一點仍需在實驗和生產中驗證。

    堿性鎳鎢磷配方由硫酸鎳、鎢酸鈉、亞磷酸及配位劑組成，潤濕劑的選擇取決于產品的電鍍方式，與酸性鎳鎢磷的配制方法相同，區別在于需加入大量的堿性配位劑和普通堿性溶液來提高pH至7.0~7.5，工作溫度65~70°C。

    此配方具有與酸性鎳鎢磷同樣的特點，金屬無氧化，配位劑加入較合理，但長期生產中也會發生有機物積留而影響鍍速的情況，但不會出現不溶性沉淀，處理較簡單。

    堿性鎳鎢的配方由硫酸鎳、鎢酸鈉和配位劑組成，是鎢合金電鍍體系中最簡單的配方。配制方法與上述無區別，工作環境一致。長期工作同樣存在有機物積累問題，處理方式與堿性鎳鎢磷相同。這2個鍍種的優勢是分散和整平能力較強。一般情況下，酸性鎳鎢磷和鐵鎳鎢完全覆蓋金屬表面需達到30μm以上，而鎳鎢和堿性鎳鎢磷在20μm就可完全覆蓋。一般內孔電鍍中首先要求防腐蝕性能，鐵鎳鎢并不適用，而酸性鎳鎢磷受工藝限制，堿性鎳鎢磷和鎳鎢就成為首選。

責任編輯：李玲珊

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