專利名稱：一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理中領(lǐng)域中的電鍍生產(chǎn)工藝，尤其是一種采用多層電鍍的工藝，使工件具有優(yōu)良防腐性能的生產(chǎn)工藝過(guò)程。上述的生產(chǎn)工藝不但可以應(yīng)用在金屬產(chǎn)品裝飾和防腐蝕中，同樣可以應(yīng)用到塑膠產(chǎn)品中。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)品的外觀要求不斷的提高。電鍍工藝作為一種傳統(tǒng)的表面處理工藝，在眾多的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在使用的電鍍工藝主要有兩種作用，一種是以外觀裝飾為主要目的的裝飾性電鍍；另外是以防腐蝕為主的功能性電鍍；在一些行業(yè)中還要求同時(shí)零件要具有上述的兩種功能。例如在汽車(chē)和摩托車(chē)生產(chǎn)的行業(yè)中，由于產(chǎn)品的外形在對(duì)購(gòu)買(mǎi)起到很大的促進(jìn)作用，所以要求要有美觀的外形。另外由于產(chǎn)品的特點(diǎn)，上述的產(chǎn)品要長(zhǎng)期的暴露在室外使用，加之我國(guó)地域廣大，南方和北方的氣候差異大，所以上述的產(chǎn)品要具有非常好的防腐蝕和裝飾性能。在現(xiàn)有的電鍍技術(shù)中，也有一些產(chǎn)品采用多層電鍍的工藝，但是使用其電鍍的效果，尤其是防腐蝕的能力有限。很難滿足在汽車(chē)和摩托車(chē)行業(yè)中，不斷提高的產(chǎn)品質(zhì)量要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供具有良好的防腐蝕和外觀裝飾效果的一種新的電鍍工藝方法，具有生產(chǎn)成本地，使用方便，不需進(jìn)行設(shè)備改動(dòng)或者更新即可使用的新生產(chǎn)工藝。
為了達(dá)到上述的技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案包括以下技術(shù)內(nèi)容一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝的工藝過(guò)程包括以下步驟A、首先在工件表面鍍制一層半光亮鎳的鍍層，其具體的工藝參數(shù)包括
成分 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 240-320g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 35-45g/L硼酸H3BO335-50g/L光亮劑WZ-1121 3-7g/L光亮劑WZ-1122 0.3-1g/L調(diào)節(jié)劑WZ-112E(醛類化合物) 0.5-1.2g/L潤(rùn)濕劑WZ-K2-4.2/L所述的溶劑為水PH值 3.8-4.5溫度 40-60℃陰極電流密度 3-10A/dm2陽(yáng)極電流密度 1-5A/dm2B、其次在上述的半光亮鎳鍍層外鍍制高硫鎳，其具體的工藝參數(shù)為組成 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳280-320g/L氯化鎳50-60g/L硼酸 35-40g/L高硫鎳WZ-HS 15-21g/L潤(rùn)濕劑WZ-Y1-3.2g/L所述的溶劑為水PH值 2.0-3.0陰極電流密度 2-3A/dm2時(shí)間 2-3min溫度 42-48℃
C、上述的高硫鎳鍍層的外側(cè)鍍制光亮鎳，其具體的工藝參數(shù)為成份 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳 230-340g/L氯化鎳 40-60g/L硼酸 35-50g/L柔軟劑WZ-111A8.5-14g/L主光劑WZ-111B0.5-0.9g/L潤(rùn)濕劑WZ-K 1.5-3.5g/L所述的溶劑為水PH 3.8-4.5溫度 50-60℃陰極電流密度 1-12A/dm2D、上述的光亮鎳的外側(cè)進(jìn)行鎳封電鍍，其具體的工藝參數(shù)為成分技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 300-350g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 50-70g/L硼酸H3BO340-50g/L光亮劑WZ-163M6-12g/L光亮劑WZ-103 4-7.5g/L載體WZ-ZT20-32g/L固體WZ-NF20-40g/L所述的溶劑為水陰極電流密度 3-5A/dm2溫度 52-57℃
攪拌方式 強(qiáng)烈空氣攪拌電鍍時(shí)間 0.5-3分鐘槽電壓 3-9VPH值 3.4-4.0陽(yáng)極 電解鎳板陽(yáng)極電流密度 1.5-2.0A/dm2E、后進(jìn)行裝飾性鍍鉻工藝，其具體的工藝參數(shù)指標(biāo)為組分 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)鉻酐 150-220g/LCR3000A(含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)1-10g/L 18-45℃CR3000B(含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)8-16g/L所述的溶劑為水比重 15-20°Be溫度 30-40℃電流密度 5-20A/dm2陽(yáng)極 鉛/錫合金，93.7％陽(yáng)極面積 最少為工件面積的2-3倍抽風(fēng) 槽邊必須有高效的抽風(fēng)裝置所述的工藝過(guò)程中采用的最佳工藝過(guò)程為A、先在工件表面鍍制一層半光亮鎳的鍍層，其具體的工藝參數(shù)包括成分 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)
硫酸鎳NiSO4.6H2O 280g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 40g/L硼酸H3BO345g/L光亮劑WZ-1121 5-6g/L光亮劑WZ-1122 0.5-0.6g/L調(diào)節(jié)劑WZ-112E 0.8-0.95g/L潤(rùn)濕劑WZ-K3-3.2g/L所述的溶劑為水PH值 4溫度 55℃陰極電流密度 4.5A/dm2陽(yáng)極電流密度 2.2A/dm2B、其次在上述半光亮鎳鍍層外鍍制高硫鎳，其具體的工藝參數(shù)為組成 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳300g/L氯化鎳55g/L硼酸 38g/L高硫鎳WZ-HS 18-19g/L潤(rùn)濕劑WZ-Y2-2.1g/L所述的溶劑為水PH值 2.5陰極電流密度 2.5A/dm2溫度 45℃C、上述的高硫鎳鍍層的外側(cè)鍍制光亮鎳，其具體的工藝參數(shù)為成份 技術(shù)指標(biāo)
(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳280g/L氯化鎳50g/L硼酸 45g/L柔軟劑WZ-111A 10-12g/L主光劑WZ-111B 0.7-0.8g/L潤(rùn)濕劑WZ-K2-2.1g/L所述的溶劑為水PH4.2溫度 55℃陰極電流密度 4A/dm2D、上述的光亮鎳的外側(cè)進(jìn)行鎳封電鍍，其具體的工藝參數(shù)為成分 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 300g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 50g/L硼酸H3BO345g/L光亮劑WZ-163M 8-9.5g/L光亮劑WZ-103 5-5.5g/L載體WZ-ZT 25-27g/L固體WZ-NF130g/L所述的溶劑為水陰極電流密度 4A/dm2溫度 55℃攪拌方式 強(qiáng)烈空氣攪拌槽電壓5VPH值 3.8
陽(yáng)極 電解鎳板陽(yáng)極電流密度 2.0A/dm2E、最后進(jìn)行裝飾性鍍鉻工藝，其具體的工藝參數(shù)指標(biāo)為組分 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)鉻酐 200g/LCR3000A (含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)1-10g/L20℃-40℃添加不同的用量使用的溫度條件不同。
CR3000B(含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)8-16g/L所述的溶劑為水比重 18°Be溫度 35℃電流密度 12A/dm2陽(yáng)極鉛/錫合金，93.7％陽(yáng)極面積 最少為工件面積的2.5倍抽風(fēng) 槽邊必須有高效的抽風(fēng)裝置所述的CR3000A的組分為
所述的CR3000B的組分為
在所述的裝飾性鍍鉻工藝中使用CR3000A時(shí)與溫度之間的最佳配合條件為CR3000A溫度1-2.5g/L 18-25℃1.5-3.5g/L 25-32℃2-5g/L 32-40℃5-8g/L 40-60℃在所述的裝飾性鍍鉻工藝中使用CR3000A和CR3000B的最佳配合比例為CR3000A采用一份同比配合CR3000B五份。
所述的多層鍍鎳工藝中所鍍制的工件為金屬或者塑料。
通過(guò)采用上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明獲得了以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和效果首先，通過(guò)在電鍍的過(guò)程中采用采用多層鎳(半亮鎳、高硫鎳、亮鎳、鎳封)+套鉻工藝，增加鎳層之間的電位差，保護(hù)基體減緩腐蝕，大大增強(qiáng)了基體的抗蝕性。不導(dǎo)電顆粒的鎳封工藝時(shí)鉻層的腐蝕性盡量減小，在增強(qiáng)抗蝕性的同時(shí)，保證了良好的外觀。將上述的多個(gè)鍍層所具有的不同優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，使最終所形成的鍍層具有非常顯著防腐蝕效果和裝飾效果；在底層采用半光亮鎳鍍層，可以獲得極佳的整平能力和延展性，非香豆素型光劑，可用活性炭連續(xù)過(guò)濾，鍍液容易控制，長(zhǎng)時(shí)間操作不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，鍍層不含硫，具有極高的防腐能力；其次采用高硫鎳電鍍工藝，利用金屬防腐學(xué)中的犧牲陽(yáng)極理論，雖然所鍍制的鍍層只有1-2微米的鎳層，但是卻顯著提高了多層鎳體系的抗腐蝕性能；采用光亮鎳電鍍工藝，在上述的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高鍍層整體的防腐蝕效果；采用在上述的鍍鎳層的外側(cè)鍍制一層鎳封，鎳封電鍍工藝，是在瓦特鎳的基礎(chǔ)上，添加初級(jí)光亮劑、次級(jí)光亮劑、載體和固體微粒而形成的。這些添加劑由于良好的協(xié)同作用使得WZ-NF工藝發(fā)揮其良好的效果，鎳封電鍍工藝的本質(zhì)，就是利用彌散電鍍的原理，將無(wú)數(shù)不導(dǎo)電的固體微粒夾鍍到閃鍍層中使得套鉻后的表面形成無(wú)數(shù)微孔從而大大分散了鎳-鉻之間的腐蝕電流減緩鎳鍍層的腐蝕速度，提高了對(duì)基體金屬的防護(hù)能力；最后鍍制外層的鍍鉻層，進(jìn)行外觀的裝飾和美化。在上述的多個(gè)工藝過(guò)程中，本發(fā)明通過(guò)采用不同的溶液濃度、添加劑的種類選擇以及溫度、PH值、電流密度等工藝參數(shù)的優(yōu)化和選擇，不但提高了生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)使生產(chǎn)的成本顯著的降低。下面是本發(fā)明采用本發(fā)明生產(chǎn)工藝產(chǎn)品和原有產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比按照上述工藝的最佳條件，對(duì)鋼鐵件進(jìn)行多層鎳+鉻電鍍，根據(jù)GB/T10125-1997人造氣氛腐蝕試樣鹽霧試驗(yàn)的銅加速乙酸鹽霧CASS試驗(yàn)24小時(shí)GB/T6461-2002金屬基體上金屬和其他無(wú)機(jī)覆蓋層經(jīng)腐蝕試驗(yàn)后的試樣和試件的評(píng)級(jí)進(jìn)行評(píng)級(jí)，可達(dá)到保護(hù)9級(jí)以上(塑料件可達(dá)到保護(hù)10級(jí))，而使用單層、雙層或三層鍍鎳工藝均達(dá)不到此抗腐蝕要求。
具體實(shí)施方式現(xiàn)面對(duì)本發(fā)明中所采用的工藝方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明首先進(jìn)行的是半光亮鎳的鍍制工藝。該鍍層具有極佳的整平能力和延展性；非香豆素型光劑，可用活性炭連續(xù)過(guò)濾；鍍液容易控制，長(zhǎng)時(shí)間操作不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物；鍍層不含硫，具有極高的防腐能力。
具體使用的鍍液組成和作業(yè)條件如下
上述的各成分在鍍制工藝過(guò)程中的作用是1.硫酸鎳和氯化鎳硫酸鎳和氯化鎳是鍍液中的Ni2+的重要來(lái)源，它的含量是由陽(yáng)極迅速溶解來(lái)維持的。氯化鎳的濃度應(yīng)維持在35-45g/L的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。氯化鎳的含量高低對(duì)于陽(yáng)極腐蝕速度的快慢、鍍液導(dǎo)電性的大小、可采用陰極電流密度的大小都是極其重要的。氯化鎳的濃度過(guò)高，對(duì)鍍層的脆性、光亮性和整平性都有不利的影響。
2.硼酸對(duì)于維護(hù)鍍層的亮度、鍍層的延展性都具有極其重要的作用。
3.光亮劑WZ-1121調(diào)整WZ-1121在適宜的濃度，對(duì)鍍層的延展性、整平性很有好處，與WZ-1122相配合有助于產(chǎn)生均勻的半光亮鎳鍍層。其具體成分為(WZ-1121)
4.光亮劑WZ-1122主要作用是整平，在已定的電鍍?cè)O(shè)備中，鍍層的整平性主要依賴于WZ-1122的添加量，添加WZ-1122的方法也很重要，如過(guò)量添加時(shí)會(huì)引起鍍層的延展性，整平性降低。其具體成分為(WZ-1122)
5.調(diào)節(jié)劑WZ-112E用于提高半亮鎳與光亮鎳之間的電位差。其具體成分為(112E)
6.潤(rùn)濕劑WZ-K能降低溶液的表面張力，防止針孔的出現(xiàn)。其具體成分為(WZ-K)
在進(jìn)行上述的各操作條件時(shí)，需要考慮以下內(nèi)容1.溫度為使鍍液整平性好，延展性高，在整個(gè)較寬的電流密度范圍內(nèi)保持鍍層均勻。溫度過(guò)低，限制了電流密度范圍，鍍層發(fā)灰；溫度過(guò)高雖能提高鍍層亮度，但會(huì)降低鍍層延展性和整平性。
2.空氣攪拌為獲得良好的電鍍結(jié)果，需要好的攪拌，攪拌用氣體由低吹風(fēng)機(jī)提供，并應(yīng)無(wú)油和固體灰塵，空氣攪拌要均勻，管道必須固定牢靠，并使工作溶液翻動(dòng)狀況均勻。
3.PH值最佳的PH值應(yīng)在3.8-4.5之間。過(guò)高會(huì)使鍍層的亮度降低，延展性下降；過(guò)低時(shí)，整平有損失，鍍層灰暗。
第二步就是進(jìn)行高硫鎳的鍍制工藝，WZ-HS高硫鎳電鍍工藝的原理源于金屬防腐學(xué)中的犧牲陽(yáng)極理論，即在半亮鎳與光亮鎳鍍層之間閃鍍一層薄(1-2微米)且含硫很高(0.15-0.3％)的鎳層，從而在多層鎳的體系中形成一個(gè)自然電位差極半光亮鎳＞光亮鎳＞高硫鎳。當(dāng)腐蝕電流通過(guò)光亮鎳層，抵達(dá)高硫鎳層時(shí)，由于高硫鎳的電位最負(fù)，因此腐蝕首先在高硫鎳層橫向進(jìn)行，減少了光亮鎳層的腐蝕點(diǎn)，既便以后腐蝕漸漸進(jìn)入光亮鎳層，由于高硫鎳與半光亮鎳之間的電位差比半光亮鎳與光亮鎳之間的電位差更大，因而腐蝕不容易穿越半光亮鎳鍍層到達(dá)基體。根據(jù)上述原理，高硫鎳鍍層雖薄，卻顯著提高了多層鎳體系的抗腐蝕性能。
WZ-HS工藝采用獨(dú)特的添加劑，使鍍層的含硫量較高(大于0.15％)且均勻恒定，對(duì)于大多數(shù)金屬雜質(zhì)不敏感，尤其是鋅和鐵。其工藝的控制及維護(hù)十分簡(jiǎn)單。
在這個(gè)工藝過(guò)程中所使用的溶液成分劑操作條件的具體內(nèi)容如下
下在電鍍過(guò)程中需要注意到一下問(wèn)題的問(wèn)題1.鍍層的含硫量是添加劑WZ-HS的濃度及溶液PH值來(lái)控制。因此為確保鍍層總含硫量的穩(wěn)定，必須有規(guī)律、周期性補(bǔ)充WZ-HS添加劑。
2.當(dāng)電流密度為1-3A/dm2時(shí)鍍層硫含量變化不大，若繼續(xù)升高電流密度，鍍層的含硫量則會(huì)降低。
接下來(lái)進(jìn)行的是光亮鎳的鍍制工藝其鍍液組成和作業(yè)條件如下
下面說(shuō)明一下各成分1、添加劑WZ-111A是本工藝中的初級(jí)光亮劑。它的作用是輔助WZ-111B在非常寬闊的電流密度范圍內(nèi)得到光亮、平整的鍍層，防止高電流密度區(qū)燒焦或生瘤并使鍍層具有良好的延展性。其具體成分為
2、添加劑WZ-111B為本工藝的次級(jí)光亮劑，也是主光亮劑。一般情況下，鍍層出現(xiàn)光亮度差、整平能力低以及表面模糊不清的缺陷，均是由于鍍液中WZ-111B的含量不足所致。WZ-111B系多種化合物組成，它包括炔屬醇雙乙氧基化合物、炔屬醇單乙氧基化合物、炔胺類化合物以及部分氮雜環(huán)化合物等。它的基本特征是既保持優(yōu)良的出光整平能力，又比任何單一種類的光亮劑更具優(yōu)良的韌性或延展性，并能保障低電流密度區(qū)也具有良好的覆蓋能力和整平能力。其具體成分為111B
3、潤(rùn)濕劑WZ-K及WZ-Y本工藝可使用兩種潤(rùn)濕劑，WZ-K用于空氣攪拌的鍍液，WZ-Y用于陰極移動(dòng)的鍍液，前者屬于低泡型表面活性劑，后者屬于高泡型表面活性劑。WZ-K(Y)在鍍液中的有效濃度為1-3mL/L。濃度過(guò)低，溶液的表面張力過(guò)大，起不到消除針孔或麻點(diǎn)的作用；如果使用濃度過(guò)高，也會(huì)造成低電流區(qū)發(fā)暗，同時(shí)濃度過(guò)高會(huì)造成泡沫太多，從而影響正常作業(yè)。其具體成分為WZ-K
在進(jìn)行上述的各操作條件時(shí)，需要考慮以下內(nèi)容1.溫度為了達(dá)到良好的電鍍效果，希望把鍍液溫度維持在55-60℃范圍內(nèi)。在此溫度范圍內(nèi)可允許采用較高的電流密度。
2.PH值鍍液的整平性最好的PH值是在工作范圍的上限，但PH值過(guò)高會(huì)因電極反應(yīng)過(guò)堿而析出氫氧化物，造成麻點(diǎn)或粗糙。降低PH值用6-10％的稀硫酸，升高PH值最好用布袋裝入碳酸鎳來(lái)進(jìn)行。
接下來(lái)進(jìn)行的是WZ-NF鎳封電鍍工藝鎳-鉻層之間的腐蝕行為歷來(lái)為電鍍工作者所關(guān)注。從本世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的多層鎳套鉻工藝，就是基于這種腐蝕行為的研究而發(fā)展出來(lái)的。
鉻表面很容易形成一層薄薄的鈍化態(tài)的氧化鉻膜，使得鉻層能夠耐受大部分大氣腐蝕的條件。早期人們嘗試無(wú)裂紋鍍鉻的方法，由于工藝條件太苛刻，并要求鉻層太厚，且無(wú)法滿足二次加工的需要，所以這項(xiàng)研究在抗蝕鍍鉻行業(yè)中并未得到大量推廣和應(yīng)用。
由于鍍鉻層不可能沒(méi)有不均勻的非連續(xù)點(diǎn)，因此工業(yè)大氣中的酸雨和沿海潮濕空氣中的鹽份，很容易在鉻層的裂縫或小孔處于鎳層構(gòu)成非常小的活潑的腐蝕電池。在這種電池中，鉻層為陰極，鎳層為陽(yáng)極。我們假設(shè)在一個(gè)單位面積S上，只存在一條裂紋或一個(gè)小孔，由于陰極上的電流I會(huì)全部集中在陽(yáng)極的這一點(diǎn)，則該點(diǎn)的電流密度為i＝I/s。如果在上述表面S上，增大鉻層的微孔數(shù)，即增大了比表面，也就是當(dāng)該處的微孔數(shù)為n時(shí)，則腐蝕電流密度為in＝I/Sn(n.＞1)。可見(jiàn)，當(dāng)腐蝕電流不變時(shí)，表面積越小，電流密度就越大，腐蝕穿透鎳層達(dá)到基體的速率就越快；反之，表面有無(wú)數(shù)微孔，即鎳的暴露面無(wú)限增大，則作為陽(yáng)極的鎳層被腐蝕穿透的速率就越低。舉一個(gè)例子，當(dāng)鎳槽中只掛一個(gè)鈦籃，而鈦籃中只放入一個(gè)面積為100dm2的鎳板，當(dāng)500A的電流流經(jīng)陽(yáng)極時(shí)，鎳板很快就溶盡了；若在相同的鈦籃中填滿小鎳冠，使比表面達(dá)到1000dm2，仍然使用500A的電流，此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)極溶解的速率大大降低了。這個(gè)道理和我們所講的增加鉻層表面的微孔數(shù)從而減緩腐蝕速度，其概念是相同的。
WZ-NF鎳封電鍍工藝的本質(zhì)，就是利用彌散電鍍的原理，將無(wú)數(shù)不導(dǎo)電的固體微粒夾鍍到閃鍍層中使得套鉻后的表面形成無(wú)數(shù)微孔從而大大分散了鎳-鉻之間的腐蝕電流減緩鎳鍍層的腐蝕速度，提高了對(duì)基體金屬的防護(hù)能力。
WZ-NF鎳封電鍍工藝，是在瓦特鎳的基礎(chǔ)上，添加初級(jí)光亮劑、次級(jí)光亮劑、載體和固體微粒而形成的。這些添加劑由于良好的協(xié)同作用使得WZ-NF工藝發(fā)揮其良好的效果。其主要的特點(diǎn)為*微孔數(shù)高。電鍍1分鐘，平均微孔數(shù)可達(dá)40000-60000孔/cm2；*鍍層不易倒光。由于采用特殊的載體和光亮劑，即使固體濃度達(dá)到40g/L，電鍍3分鐘鍍層也不會(huì)倒光；*與WZ系列光亮鎳配合使用，工序之間無(wú)須增設(shè)中間水洗；*分散能力強(qiáng)。對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，無(wú)論是高電流區(qū)還是低電流區(qū)均可獲得連續(xù)而均勻分布的微孔型鍍層；*鍍層中的有機(jī)硫含量低，所以比普通光亮鎳易于套鉻；*鍍層應(yīng)力小，可用于塑料制品套鉻，完全可以通過(guò)熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)。
下面說(shuō)明一下各添加劑的主要作用1.WZ-163M其化學(xué)成分為
WZ-163M為該工藝中的初級(jí)光亮劑，其作用是增加鍍液的分散能力和鍍層的韌性，并能防止高電流區(qū)粗糙和保持鍍層有較寬的光亮范圍。
2.WZ-103
WZ-103為該工藝中的次級(jí)光亮劑，它是由乙氧基炔類化合物、氮雜環(huán)化合物、炔胺類化合物以及炔丙基磺酸鹽等構(gòu)成。其本身就是一種出光速度快、整平能力強(qiáng)的鍍鎳光亮劑，與WZ-163M相配合，使鎳封鍍層不易倒光。
3.WZ-NF其化學(xué)成分為以下兩種NF-1
NF-2
WZ-NF是該工藝中的固體組分，它是形成微孔鉻的主要材料，其濃度對(duì)于鉻層中的微孔數(shù)有很大影響。在本工藝中，當(dāng)WZ-NF的濃度為20-40g/L時(shí)，鍍層的微孔數(shù)為30000-50000孔/cm2。當(dāng)WZ-NF的濃度一定時(shí)，鍍層上的微孔數(shù)也受到其他操作條件的控制，例如PH的高低、電流密度的大小、電鍍時(shí)間的長(zhǎng)短，均對(duì)微孔的多少也即WZ-NF在陰極上的析出量有直接的影響。
4.WZ-ZT其成分為
WZ-ZT是本工藝中對(duì)固體微粒在陰極上的沉積起關(guān)鍵作用的組分。它的主要成分為一種分子量較大的雙苯胺化合物。這種雙苯胺化合物由于含有羧酸基團(tuán)，因而具有陽(yáng)離子表面活性劑的作用。它本質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)載體，使原本中性的固體顆粒帶上正電荷而更好地在陰極上沉積。WZ-ZT不屬于任何類型的光亮劑，但它對(duì)于鍍層的延展性是同樣有效的。WZ-ZT在鍍液中的濃度范圍很寬，即使多加兩倍以上也不會(huì)出現(xiàn)不良影響。但濃度過(guò)低會(huì)影響與鉻層的結(jié)合力。
其具體的工藝參數(shù)為(一)工藝規(guī)范成分 操作范圍硫酸鎳NiSO4.6H2O 300-350g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 50-70g/L硼酸H3BO340-50g/L光亮劑WZ-163M6-12g/L光亮劑WZ-103 4-7.3g/L載體WZ-ZT20-32g/L固體WZ-NF1 20-40g/L陰極電流密度 3-5A/dm2溫度 52-57℃攪拌方式 強(qiáng)烈空氣攪拌電鍍時(shí)間 0.5-3分鐘槽電壓 3-9VPH值 3.4-4.0陽(yáng)極 電解鎳板陽(yáng)極電流密度 1.5-2.0A/dm2最后時(shí)在進(jìn)行鎳封溶液作業(yè)中的注意事項(xiàng)1.PH值鎳封溶液應(yīng)嚴(yán)格保持PH值在3.4-4.0之間。PH過(guò)高，除了導(dǎo)電性下降、陽(yáng)極溶解不均勻外，還會(huì)使某些堿性金屬的鹽類在高PH值的情況下形成較大的親水性的顆粒而吸附在陰極表面。另外，由于這些顆粒是膠狀的，會(huì)影響固體顆粒WZ-NF的良好分布。這兩種結(jié)果都會(huì)造成鎳封鍍層的花斑以及與鉻層的結(jié)合力不亮，但PH值過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致鎳封層光亮度不夠。
2.空氣攪拌鎳封溶液的攪拌，采用低壓無(wú)油風(fēng)機(jī)強(qiáng)烈空氣攪拌，以保證溶液中的固體顆粒(WZ-NF)充分接觸工件的各個(gè)部位。鎳封溶液在終止操作時(shí)，溶液溫度應(yīng)保持在35℃以上，并以少量空氣鼓動(dòng)溶液，以防止沉降的固體堵塞空氣攪拌的小孔。此外，為了防止其它固體顆粒和油污進(jìn)入鍍液，要求將風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口用金屬網(wǎng)加紗布包扎。
3.鉻層厚度鎳封層的鉻層厚度最好為0.25-0.5微米，鉻層厚度太薄，即低于0.25微米，則鉻層達(dá)不到其應(yīng)具備的物理性能；若鉻層太厚，大于0.5微米，則會(huì)導(dǎo)致部分鎳封威力被“覆蓋”而影響微孔的非連續(xù)性，從而降低微孔鉻的抗腐蝕性能。
最后一步是進(jìn)行最外層的鍍鉻工藝構(gòu)過(guò)程，其所使用的溶液組成如下
下面是CR3000A在不同濃度下所使用的最佳溫度CR3000A 溫度1-2.5g/L 18-25℃1.5-3.5g/L 25-32℃2-5g/L 32-40℃5-8g/L 40-60℃CR3000B 8-16g/L需要注意的是在裝飾性鍍鉻工藝中使用CR3000A和CR3000B的最佳配合比例為CR3000A采用一份同比配合CR3000B五份。在滿足上述的條件的前提下CR3000A和CR3000B使用相同的條件進(jìn)行配置，例如重量比、濃度比都可以。
工藝簡(jiǎn)述本工藝為六價(jià)鉻的裝飾性電鍍工藝，特別適用于處理形狀復(fù)雜的工件，例如汽車(chē)、摩托車(chē)中的各種黃銅、鐵及鋅壓鑄的工件，以及各種塑料零件。
本工藝具有極其出色的分散能力，特別是在25-35℃的溫度范圍內(nèi)。由于操作的電流密度范圍很寬，對(duì)于各種面積較大、形狀復(fù)雜的工件，均可以在較低的電流密度下操作，因而可以很好地保持零件鍍鉻的一致性，這一點(diǎn)對(duì)于自動(dòng)生產(chǎn)線尤為重要。
其中的主要成分CR3000A的組分為
所述的CR3000B的組分為
本工藝無(wú)需特殊的分析控制手段，因?yàn)槿芤褐械你t酐與三價(jià)鉻的濃度對(duì)于操作來(lái)說(shuō)是不重要的，這樣就可以極大地降低實(shí)驗(yàn)室的分析成本。
操作條件及設(shè)備比重 15-20°Be(CrO3為200g/L時(shí)，波美度為18°Be)溫度 30-40℃(最佳為35℃)電流密度 5-20A/dm2陽(yáng)極 鉛/錫合金，93.7％陽(yáng)極面積 最少為工件面積的2-3倍抽風(fēng) 槽邊必須有高效的抽風(fēng)裝置本工藝所用的設(shè)備與含氟六價(jià)鉻電鍍工藝相同，包括陽(yáng)極材料、槽體保護(hù)、加熱冷卻系統(tǒng)和攪拌循環(huán)泵。
本發(fā)明中所公開(kāi)的電鍍工藝流程，不但使用于鍍制金屬零件，同樣也適用于非金屬零件的鍍制，經(jīng)過(guò)上述的工藝鍍制的零件，不但表面的光潔度好，同時(shí)具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般鍍制工藝所能達(dá)到的耐腐蝕要求。
另外在在上述的實(shí)施例中，需要說(shuō)明一下其中所使用的材料的化學(xué)成分，半亮鎳炔醇類；調(diào)整劑醛類；高硫鎳帶苯環(huán)的磺化物；亮鎳炔醇類和吡啶類；鉻含氟有機(jī)物、有機(jī)酸。
例如鋼鐵件-摩托車(chē)擋泥板，塑料件-ABS材料的汽車(chē)進(jìn)風(fēng)罩①具體的操作條件可以按照權(quán)利要求中的最佳工藝值，操作時(shí)間是半亮鎳16min，高硫鎳3min，亮鎳12min，鎳封2min，鉻2min②均使用陰極電鍍，即去除“陽(yáng)極電流密度”一項(xiàng)中的技術(shù)操作工序。
上述多層鍍鎳工藝中所鍍制的工件為金屬或者塑料。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于上述的工藝過(guò)程包括以下步驟A、首先在工件表面鍍制一層半光亮鎳的鍍層，其具體的工藝參數(shù)包括成分技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 240-320g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 35-45g/L硼酸H3BO335-50g/L光亮劑WZ-1121 3-7g/L光亮劑WZ-1122 0.3-1g/L調(diào)節(jié)劑WZ-112E (醛類化合物) 0.5-1.2g/L潤(rùn)濕劑WZ-K 2-4.2/L所述的溶劑為水PH值3.8-4.5溫度40-60℃陰極電流密度3-10A/dm2陽(yáng)極電流密度1-5A/dm2B、其次在上述的半光亮鎳鍍層外鍍制高硫鎳，其具體的工藝參數(shù)為組成技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳 280-320g/L氯化鎳 50-60g/L硼酸35-40g/L高硫鎳WZ-HS 15-21g/L潤(rùn)濕劑WZ-Y 1-3.2g/L所述的溶劑為水PH值2.0-3.0陰極電流密度2-3A/dm2時(shí)間2-3min溫度42-48℃C、上述的高硫鎳鍍層的外側(cè)鍍制光亮鎳，其具體的工藝參數(shù)為成份技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳 230-340g/L氯化鎳 40-60g/L硼酸35-50g/L柔軟劑WZ-111A 8.5-14g/L主光劑WZ-111B 0.5-0.9g/L潤(rùn)濕劑WZ-K 1.5-3.5g/L所述的溶劑為水PH 3.8-4.5溫度50-60℃陰極電流密度1-12A/dm2D、上述的光亮鎳的外側(cè)進(jìn)行鎳封電鍍，其具體的工藝參數(shù)為成分技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 300-350g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 50-70g/L硼酸H3BO340-50g/L光亮劑WZ-163M 6-12g/L光亮劑WZ-1034-7.5g/L載體WZ-ZT 20-32g/L固體WZ-NF20-40g/L所述的溶劑為水陰極電流密度 3-5A/dm2溫度 52-57℃攪拌方式 強(qiáng)烈空氣攪拌電鍍時(shí)間 0.5-3分鐘槽電壓 3-9VPH值 3.4-4.0陽(yáng)極 電解鎳板陽(yáng)極電流密度 1.5-2.0A/dm2E、后進(jìn)行裝飾性鍍鉻工藝，其具體的工藝參數(shù)指標(biāo)為組分 技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)鉻酐 150-220g/LCR3000A(含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)1-10g/L18-45℃CR3000B(含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)8-16g/L所述的溶劑為水比重 15-20°Be溫度 30-40℃電流密度 5-20A/dm2陽(yáng)極 鉛/錫合金，93.7％陽(yáng)極面積 最少為工件面積的2-3倍抽風(fēng) 槽邊必須有高效的抽風(fēng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于所述的工藝過(guò)程中采用的最佳工藝過(guò)程為A、先在工件表面鍍制一層半光亮鎳的鍍層，其具體的工藝參數(shù)包括成分技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 280g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 40g/L硼酸H3BO345g/L光亮劑WZ-1121 5-6g/L光亮劑WZ-1122 0.5-0.6g/L調(diào)節(jié)劑WZ-112E 0.8-0.95g/L潤(rùn)濕劑WZ-K 3-3.2g/L所述的溶劑為水PH值4溫度55℃陰極電流密度4.5A/dm2陽(yáng)極電流密度2.2A/dm2B、其次在上述半光亮鎳鍍層外鍍制高硫鎳，其具體的工藝參數(shù)為組成技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳 300g/L氯化鎳 55g/L硼酸38g/L高硫鎳WZ-HS 18-19g/L潤(rùn)濕劑WZ-Y 2-2.1g/L所述的溶劑為水PH值2.5陰極電流密度2.5A/dm2溫度45℃C、上述的高硫鎳鍍層的外側(cè)鍍制光亮鎳，其具體的工藝參數(shù)為成份技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳 280g/L氯化鎳 50g/L硼酸45g/L柔軟劑WZ-111A 10-12g/L主光劑WZ-111B 0.7-0.8g/L潤(rùn)濕劑WZ-K 2-2.1g/L所述的溶劑為水PH 4.2溫度55℃陰極電流密度4A/dm2D、上述的光亮鎳的外側(cè)進(jìn)行鎳封電鍍，其具體的工藝參數(shù)為成分技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)硫酸鎳NiSO4.6H2O 300g/L氯化鎳NiCl2.6H2O 50g/L硼酸H3BO345g/L光亮劑WZ-163M 8-9.5g/L光亮劑WZ-1035-5.5g/L載體WZ-ZT 25-27g/L固體WZ-NF1 30g/L所述的溶劑為水陰極電流密度4A/dm2溫度55℃攪拌方式強(qiáng)烈空氣攪拌槽電壓 5VPH值3.8陽(yáng)極電解鎳板陽(yáng)極電流密度2.0A/dm2E、最后進(jìn)行裝飾性鍍鉻工藝，其具體的工藝參數(shù)指標(biāo)為組分技術(shù)指標(biāo)(下面所述的比例為每升溶劑中所含的溶質(zhì)的重量)鉻酐200g/LCR3000A (含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)1-10g/L20℃-40℃添加不同的用量使用的溫度條件不同。CR3000B (含氟有機(jī)物、有機(jī)酸)8-16g/L所述的溶劑為水比重18°Be溫度35℃電流密度12A/dm2陽(yáng)極鉛/錫合金，93.7％陽(yáng)極面積最少為工件面積的2.5倍抽風(fēng)槽邊必須有高效的抽風(fēng)裝置
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2任意一個(gè)所述的一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于所述的CR3000A的組分為
。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2任意一個(gè)所述的一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于所述的CR3000B的組分為
。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2任意一個(gè)所述的一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于在所述的裝飾性鍍鉻工藝中使用CR3000A時(shí)與溫度之間的最佳配合條件為CR3000A溫度1-2.5g/L 18-25℃1.5-3.5g/L 25-32℃2-5g/L 32-40℃5-8g/L 40-60℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2任意一個(gè)所述的一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于在所述的裝飾性鍍鉻工藝中使用CR3000A和CR3000B的最佳配合比例為CR3000A采用一份同比配合CR3000B五份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或者2任意一個(gè)所述的一種具有優(yōu)良防腐性能的多層鍍鎳工藝，其特征在于所述的多層鍍鎳工藝中所鍍制的工件為金屬或者塑料。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬表面處理中領(lǐng)域中的電鍍生產(chǎn)工藝，尤其是一種采用多層電鍍的工藝，使工件具有優(yōu)良防腐性能的生產(chǎn)工藝過(guò)程。上述的生產(chǎn)工藝不但可以應(yīng)用在金屬產(chǎn)品裝飾和防腐蝕中，同樣可以應(yīng)用到塑膠產(chǎn)品中。在本發(fā)明中在上述的電鍍工藝中，采用多種不同的電鍍液的配方以及鍍液濃度、電流強(qiáng)度、電鍍時(shí)所采用的溫度等多種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的綜合控制，同時(shí)優(yōu)選出其中的最佳參數(shù)范圍，使上述的電鍍工藝可以鍍制出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品的前提下，達(dá)到減少原料的消耗和提高生產(chǎn)效率等多重效果。
文檔編號(hào)C25D5/10GK101063218SQ200610035169
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者王海粟 申請(qǐng)人:深圳市天澤科技實(shí)業(yè)有限公司