联系我们

丹阳荣可达电镀有限公司

联系人: 胡先生

手机: 13357771058

电话: 0511-86331318

传真: 0511-86331618

邮箱: huyijun@roncanda.com

网址: www.dyrkddd.com

地址: 丹阳市丹北镇常麓工业园电镀园区5栋1楼

详细信息

您的当前位置: 首页 > 公司新闻 > 详细内容

720小时盐雾三元合金厂家为你介绍钢铁基体电镀锌合金的研究现状

来源:www.dyrkddd.com 发表时间:2017-06-16

在钢铁表面上电镀金属镀层是防止其腐蚀的有效方法。在室温条件下,最常用的防腐镀层是锌、镉等阳极性镀层。利用阳极性镀层的机械保护和电化学保护的双重保护作用可防止或减轻钢铁基体的腐蚀。即使阳极性镀层本身存在表面缺陷(如孔隙、裂纹等),如果缺陷的尺寸不太大,阳极性镀层仍具有保护基体金属免遭腐蚀的能力。
    虽然镀锌层、特别是经过钝化处理的镀锌层,在中性大气腐蚀环境中对钢铁基体有较好的防护作用,但是在更为苛刻的腐蚀性环境中(如海洋性大气环境等)服役的装备,或对耐蚀性有更高要求零部件的电镀加工(如飞机起落架防腐等),人们倾向于选用具有更好耐蚀性的镉镀层作为钢铁基体的防腐蚀镀层。但是,由于在镀镉液剧毒金属镉及镉的化合物都是剧毒物质,与食物、饮品或人体相接触零部件的表面防腐绝对不能使用镀镉技术。镀镉层只能用在镀锌层不能满足耐蚀要求、且不与人体或食物相接触的场合。镉及其化合物昂贵的价格也是镀镉工艺的应用范围受到限制的另一重要原因。因此,近年来很少看到关于镀镉工艺研究与应用的新报道。
    为了研制出耐蚀性比锌高,毒性比镉小的无毒或低毒的镀层,自20世纪80年代起,以锌作为主要组成元素的锌基合金电镀工艺及其耐蚀性的研究方兴未艾。结果表明,锌基合金镀层是阳极性镀层,且被公认为是一类具有广泛应用前景的新型代镉防腐蚀镀层。为了研制具有更好防腐性能的新型镀层,20世纪90年代后期,出现了一类以防腐为目的的组分调制锌基多层镀层,其耐蚀性能优于相同厚度的纯锌镀层。本文就当前锌基合金镀层、组分调制锌基多层镀层的研究与应用现状进行评述。
    1·锌基合金镀层概论
    一般认为,在常温下的腐蚀性环境中,钢铁基体上的纯锌镀层具有较高的电化学活性,在与钢铁基体之间形成腐蚀微电池时很容易发生阳极溶解。为了降低纯锌镀层电化学活性,科技工作者在进行锌基合金镀层成份设计过程中,倾向于选用电位较正的元素作为形成锌基镀层的合金化元素。含有这类元素的锌基合金包括Zn-Sn合金,Zn-Fe合金、以及锌与其它铁族元素形成的合金镀层等。多数研究结果表明,此类锌基合金镀层比纯锌镀层有更高的耐蚀性,适当的钝化处理还可以进一步提高锌基合金镀层的耐蚀性。
    在深入研究锌基合金镀层的组成特性时发现了“异常共沉积”现象。与常见的合金共沉积理论相悖,在异常共沉积所形成的合金镀层中,电位负的元素(如锌)的质量分数较高,电位正的元素(如镍等)的质量分数则偏低。例如,在汽车工业广泛应用的耐蚀性Zn-Ni合金镀层中,锌元素的质量分数远高于镍元素镍质量分数[w(Ni)约为13%]。
        
    Cary等人认为,在锌与电位较正元素形成的锌基合金镀层中,由于电位较正元素的存在,使锌基合金镀层的自腐蚀电位正移,增加了镀层的化学稳定性,从而显著地提高了锌基合金镀层的耐蚀性。工业应用结果还表明,锌与铁族元素形成的合金镀层不仅具有更好的耐蚀性及可焊性,而且还具有良好的可涂装性和机械性能。
    与上述锌基合金镀层成份设计思路相反,也有研究者从事锌与电位更负的活性元素进行共沉积的理论与应用研究。在此类锌基合金中,Zn-Mn合金电镀工艺研究就是其中一个典型的例子,盐雾腐蚀试验结果表明,钢铁基体上的Zn-Mn合金为阳极性镀层,其耐蚀性能优于纯锌镀层。一般认为,空气中的氧与Zn-Mn合金中的锰在镀层表面形成γ-Mn2O3保护膜是Zn-Mn合金镀层具有较高耐蚀性的原因。由于锰的氧化物多呈棕褐色(与铁锈的颜色相似),所以Zn-Mn合金镀层在使用中存在变色问题。例如,Zn-Mn合金镀层的大气暴露试验研究发现,在不到一个星期的时间内,Zn-Mn合金镀层就由刚出槽时的银白色逐渐变成铁锈红色,甚至是暗褐色。即使是其所保护的钢铁基体并未发生腐蚀,可是,从外观上看,镀件似乎已经是锈迹斑斑。暴露在空气中的时间越长,变色越严重。Zn-Mn合金的生产成本高、电流效率低、镀液不稳定等缺点也是限制Zn-Mn合金镀层商业应用的主要原因。
    有资料报道,w(Cr)为10%左右的Zn-Cr合金镀层也具有很好的耐蚀性。由于Zn-Cr电镀工艺尚不成熟,至今很少有人将其投入实际应用。此外,也有关于锌基三元合金镀层制备及性能研究的报道,但未引起人们的普遍关注。综上所述,虽然有各种各样关于锌基合金镀层研究与应用的报道,相比之下,研究最多、应用最广的仍是锌与铁族元素形成的耐蚀锌基合金镀层。
    2含有铁族元素的锌基合金镀层
    2.1Zn-Fe合金
    近年来,关于Zn-Fe合金电镀工艺及其性能研究的报道越来越多,较好的可焊性、可涂装性、耐蚀性以及较低的氢脆敏感性是Zn-Fe合金镀层所具有的突出特点。
    Zn-Fe合金镀层在大气环境中有很好的耐蚀性,用作代锌镀层可防止黑色金属的腐蚀,适当的钝化处理还可以使其耐蚀性进一步提高。在Zn-Fe合金镀层中,w(Fe)变化范围很宽(0.1%~25.0%),含铁量不同的镀层,性能有明显的差异,例如,含铁量不同的Zn-Fe合金具有不同的可钝化能力,如w(Fe)<1%的Zn-Fe合金镀层易于钝化,而w(Fe)>1%的Zn-Fe合金就很难钝化。据此,人们常将Zn-Fe合金分为低铁Zn-Fe合金[w(Fe)<1%]和高铁Zn-Fe合金[w(Fe)>1%]两大类。
    一般情况下,作为耐蚀性镀层使用的Zn-Fe合金镀层多是低铁锌基合金。与纯锌镀层相比,Zn-Fe合金镀层中铁元素的存在,可使镀层的自腐蚀电位正移,降低了镀层与钢铁基体之间的电位差,减少了形成腐蚀微电池的驱动力,从而使其显示出良好的耐蚀性。此外,在腐蚀介质中,Zn-Fe合金镀层具有较大的极化电阻也是减少镀层腐蚀速率的重要原因。因此,作为耐蚀性面层使用的Zn-Fe合金镀层多是低铁[w(Fe)>1%]Zn-Fe合金镀层,而且是在对其进行钝化处理后再投入使用。