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表面工程钢铁防护电镀新技术应用与展望
双击自动滚屏 发布者:中国电镀网 发布时间:2016-11-19 阅读:8895

概述了钢铁基体防护技术的发展,综合了锌铁合金电镀方方面面的应用,分析了代替热浸镀 锌与装饰电镀底层的可行性,展现了锌铁合金工艺的广阔应用前景。

关键词:电镀锌 电镀锌铁合金

1、前言

表面工程涉及面广,从航空、航海、机械、电 子、冶金、交通、石化、建筑到人们生活的方方面 面无所不包。也就是说一切有表面、界面领域都在 此范围。需要表面处理的材质有金属非金属两大 类,处理方法因材质而异、本文就是黑色的金属钢 铁结构件与制件表面的电镀防护新技术一一锌铁合 金的应用展望进行论述。这里还需指出:本文是作 者参加上世纪末的99年第六届海峡两岸表面精饰 联谊会时为会议论文集撰写的,未寄电镀杂志发表 过。最近在世界华人文化协会、世界华人文化中 心、《海内外经济纵横》杂志社“关于共和国60 周年优秀成果奖”评选的获奖通知联合字第2009 号中指出:《表面工程钢铁防护电镀新技术应 用与展望)论作,该文在学术界产生了深远影响, 为有关专家学者研究领域提供重要的依据和参考价 值,经联合专家评审委员会审核评定,该成果被荣 获“共和国建国六十周年优秀成果特别金奖”。 恍辉岁月》专题部于2009年12月关于人选枝; 辉岁月一共和国建设功臣经典文库》审批意见函,编办审字第010189号文指出:您(指笔者)所惠 寄的参考论文(作品〗《表面工程钢铁防护电镀新技 术应用与展望已妥收。经专题部专家审定您的此 篇文章观点鲜明、论据充分,论证有力,具有较高 理论价值及实践指导意义,决定全文入选恍辉岁 月一共和国建设功臣精典文库)一书中,并获优秀作品特等奖,在此向您表示祝贺!

2、概述

钢铁腐蚀从表面开始。据统计,全世界每年生 产的钢铁约有十分之一由于腐蚀成铁锈而损失。美 国历年公布的腐蚀调查表明,腐蚀造成的损失是惊 人的,从1975年的700亿美元到1995年的3000 亿美元。我国机电系统1990年调查27个省市约 400个机械企业,腐蚀损失达116亿元:1996年石化系统作过调查统计,我国每年腐蚀损失约1800 亿元。就这些数据表明,加强防护技术的开发应用,对持续发展国民经济至关重要。有腐蚀腐蚀技术。钢铁腐蚀的防护,是在钢铁基体表面形 成保护层以提高耐蚀性能’这层保护有涂层与镀层 两大类。

传统的涂层指油漆,它在远古时期称为大漆, 应用历史长,经久不衰。不过在操作上已从刷漆到 喷漆’在漆料上从液体到固体粉末又到各种防腐涂 料。尽管防护性能比原来的油漆有显著提高,但由 于这些都是有机涂层,一旦孔隙或有裂纹时,腐蚀 介质渗人基体,便会加速局部腐蚀,如果腐蚀物在 界面堆积,便导致基体和涂层分离剥落。因此有机 涂层难以满足高防护性能要求,于是又出现了锌和 铝金属的无机热喷涂技术,这样的涂层便满足了长 效防护质量的要求。现以有机和无机涂层实例作比 较:英国某大桥桥体的全部油漆工程用24个工人 不停地油漆,需三年才能完成,然后再重新开始, 每三年循环一次。也就是说,整个大桥每天都有油 漆工在进行施工。美国某大型变电站全部钢架铁塔 均喷涂锌一一铝涂层,30年来涂层全部完好。我国 西安市五路口环形天桥1986年喷涂铝涂层,至今 防护层仍完好无损。

镀层有热浸镀层与电镀层之分,但都是金属锌 的镀层。前者在高温下将金属锌溶融成液态,此时工件浸人锌液形成镀层:后者是将金属锌的化合物溶解成水溶液,在电场作用下,通过电沉积形成的 镀层。两者的防护性能,前者热浸镀锌远远优于后 者电镀锌,因而广泛用于防护性能要求很高的钢铁 结构件领域。

作为钢铁防护镀层的电镀有锌、镉、锡三种工 艺,主要是镀锌工艺。镀镑是各种电镀中最早的工 艺,始于19世纪,到20世纪30年代,镀锌才有 铬酸盐钝化,至此工艺走向完善,形成铸酸盐氰化 物镀锌体系,防护性能进一步提高。在镀锌工艺的 酸碱两类溶液中,碱性无氰锌酸盐与酸性的钾盐是 当前国内镀锌的主流。随着时代的发展,许多产品 的防护性能要求更高也更严格,单金属锌键层已不 适应新的要求,于是电镀防护领域,出现了锌铁合 金取代镀锌的工艺。

锌铁合金的研究始于20世纪50年代。当时国 外有人曾从氯化物镀锌液中得到镜面光亮的锌铁合 金镀层,想以此代替亮镍层而达到节镍效果,但所 用电流相当高,低于6六时,所得镀层粗糙不 平,难以应用于生产。70年代由于汽车工业的高速 发展,日、美等汽车出口国,考虑到车体用的镀锌 钢板满足不了汽车在高寒所谓盐砂地带行驶的防护 性能要求,于是着重研究了在钢铁基体上镀2 或20—灿合金,以此取代锌镀层来提高抗 蚀性。这一研究取得突破进展,很快用于汽车工 业。国内锌铁合金的研究是在两次镍危机冲击下为 寻找代镍层而开展研究的。70年代着手研究的锌铁 合金镀液为焦磷酸盐型。得到锌铁合金镀层虽能作 镀铬底层,但需抛光或镀铜后才能套铬,工艺麻 烦,电源要求严格,镀液也易于出现故障,因而未 用于生产。1988年国际市场镍价成倍上涨.波及国 内,这是第二次镍冲击,于是国内再次出现铸铁合 金研究热,并取得成功。本工艺就是此时研究, 1992年应用于工业生产的。锌铁合金有酸碱两类溶 液,碱性主要是锌酸盐体系,酸性主要是氯化物体 系。镀层有高低两种铁含量,大于…为高铁含量, 不能常规钝化,小于IX为低铁量,可常规钝化,普遍认为镀层铁含量0.2-0.87。的防护性能最优异, 最佳值0.47。已形成共识。防护性能优异,是由于镀 层含有少量铁,与锌形成固溶体合金,在腐蚀环境 中,锌铁合金的电位仍比铁负,但与锌比,电位却 比锌正,在同等腐蚀条件下,与&电偶的电位 差,远比20-1^、211—1^、与IV的电位差负, 故前者腐蚀速度远大于后者。不仅如此,20-1^合 金键层的晶粒比纯锌层均匀、细小、更致密,在腐 蚀介质中,必然比锌层有更高的抗蚀性。与此同时, 由于合金镀层中除锌外,还有一定量的铁析出而存 在于经钝化处理的钝化膜中,钝化膜在干燥收缩变 小时,裂纹难于达到键层表面,因而延缓了腐蚀进 程,抗蚀性能提高叱有的文章指出:锌铁合金能提 高对漆膜的粘附能力,具有良好的焊接加工性、抗 蠕变性、易磷化性以及优良的抗蚀性能其抗蚀性为 纯锌层的3-5倍!

 
 

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