前处理工艺对不锈钢表面化学镀ni-p层结合力的影响

前处理工艺对不锈钢表面化学镀ni-p层结合力的影响

0前处理条件对不锈钢镀层结合力的影响不锈钢性能优异，在许多领域都得到了应用。然而，由于滁州重量（通常为200.250hv）低、耐腐蚀性差，当表面有微带时，它会形成腐蚀微电池，从而加速材料的腐蚀性。化学镀镍磷层有较高的硬度和较好的耐腐蚀性能,且具有与不锈钢类似的光泽感,因此,在不锈钢表面化学镀镍磷,既能保持不锈钢材料的外观不变,又能提高材料的表面硬度,保证产品的耐腐蚀性能和力学性能。不锈钢是一种表面极易钝化的金属,钝化使金属具有一定的耐蚀性,同时也使金属表面电极电位正移,不容易进行金属镀层的化学施镀。研究表明,如果不彻底除去不锈钢表面形成的钝化膜而直接化学施镀,会导致镀层结合力差甚至无法得到完整的镀层。关于易钝金属上的化学镀镍磷的前处理工艺,已有一些学者进行了探索、研究。高岩等、雷鸣等研究了前处理工艺对铝基金属化学镀镍磷层结合力的影响;郑臻等研究了前处理工艺对镁基金属表面化学镀镍磷层结合力的影响;康新婷研究了钛上镀银结合力的影响;章明研究了增强不锈钢镀银层结合力的方法。但是关于前处理对不锈钢化学镀镍磷层结合力的报道并不多见。为在不锈钢上获得结合强度高的化学镀镍磷镀层,本研究筛选了化学活化、化学活化+闪镀镍和阳极活化+闪镀镍3种前处理工艺,考察了化学镀镍磷镀层与不锈钢基体的结合力。1测试1.1样品和过程试验采用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti作为基材,试样规格为25mm×20mm×2mm。试样的前处理及施镀工艺流程为:(1)磨损(2)洗衣粉(3)碱性油(4)热水清洁(5)冷清洁(6)(7)将其放入加热的化学银器中进行化学银器成像(8)(9)2c2o7氧化(10)(11)1.2精密液体处理本研究采用酸性化学镀镍液工艺,其配方为:1.3工艺条件及材料本研究在综合文献的基础上,采用3种活化工艺,具体工艺条件见表1。在下面的讨论中,对应于活化前处理工艺1、2、3而得到的不锈钢镀件依次称为:1号镀件、2号镀件和3号镀件。1.4镀层结合力测试参考GB5270—85《金属基体上的金属覆盖层(电沉积层和化学沉积层)附着强度试验方法》,进行镀层结合力的定性判定。淬冷试验将试样放在马弗炉中,并于300℃下保温1h,然后取出,立即放入自来水中冷却,此过程重复4次后用10倍放大镜观察,最后根据镀层是否出现鼓泡或脱落现象来判定镀层结合力;划痕试验即用硬质钢刀在样品表面将镀层划成1mm×1mm格子100个,划痕一刀完成,深及基体,然后根据平行线或网格间是否有镀层脱落或从基体裂开来判定镀层结合力的好坏。2试验结果与讨论2.1化学镀镍磷镀层大、表面光亮度好,金属光泽,我国不锈钢试样的表面光亮度很采用不同前处理工艺条件获得的镀层外观差别不大,都具有金属光泽,且与原不锈钢试样的表面光亮度相当,只是经过闪镀镍后的化学镀镍磷镀层更光亮一些,仅经过化学镀镍磷后的镀层稍暗一些。2.2单向生长曲线为了检测3种镀层的耐磨性,在W40(0)砂纸上进行单向摩擦100次,结果见表2。因为材料的硬度与其耐磨性紧密相关,由表3可知,在相同的条件下,化学镀镍磷镀层的耐磨性比不锈钢的耐磨性更高。2.3镀层的腐蚀测定将不锈钢和1、2、3号镀件放入3.5%的NaCl溶液中,在35℃下浸泡168h后,计算其腐蚀失重,结果表明:不锈钢失重1.2mg,三个镀件均未失重,可见在不锈钢上化学镀镍磷合金可以提高其抗腐蚀能力。2.4化学镀镍磷层与不锈钢体的结合强度由表3结合力测试结果可以看出,仅采用化学活化前处理的化学镀镍磷层与不锈钢基体的结合强度不合格,而采用化学活化+闪镀镍和阳极活化+闪镀镍前处理的化学镀镍磷层与不锈钢基体的结合强度合格。2.5表面化学镀镍磷层材料的选择虽然使用热酸洗活化处理后得到的镀层均匀,无漏镀现象,镀层表面无花斑、麻点、起泡等现象,外观光亮平整,但是镀层结合力试验发现镍磷镀层与不锈钢基体的结合强度不合格。进行化学活化处理时发现,试样在1号活化液中进行处理时反应剧烈,处理后试样表面呈现一层灰黑色的膜,此膜降低了化学镀镍磷层与不锈钢基体间的结合力。根据软硬酸碱理论,不锈钢钝化层表面的铬离子和镍离子分别是硬酸和交界酸,与工艺1中所含的化学活化剂硬碱SO2−442-有强亲和力,易生成配阴离子,牢固地吸附在不锈钢表面,进而使基体表面与溶液之间又形成新的阻隔层。另外,清洗时也难免在洁净的表面生成新的钝化膜。在采用2号活化液进行处理时,随着不锈钢表面钝化膜的溶解,基体表面有气泡冒出,气泡的冒出又起到了松动不锈钢表面氧化膜的作用,从而获得一个洁净的不锈钢表面,同时,在很短时间内移入闪镀镍槽进行闪镀镍,避免了在不锈钢表面再形成钝化膜。在不锈钢阳极电解活化时,金属离子通过阳极溶解的方式进入溶液,再加上阳极副反应产物氧气的逸出,因此能迅速消除氧化膜,得到活化的表面。3除油工艺条件及注意事项(1)通过3种不同的前处理工艺都能成功地在不锈钢表面实现化学镀镍磷,且镀层均匀,无漏镀现象,镀层表面无花斑、麻点、起泡等现象,外观光亮平整。(2)在采用热的硫酸进行活化时,不锈钢表面形成的一层灰黑色的腐蚀产物是导致化学镀镍磷层与不锈钢基体结合强度不合格的主要原因。采用化学活化+闪镀镍和阳极活化+闪镀镍的前处理工艺,镍磷镀层与不锈钢基体之间的结合强度合格。将不锈钢试样用粗、中、细砂纸依次打磨,达到表面平整,光洁;室温下分顺逆流冲洗两次,每次2min;除去不锈钢表面的脏物、脂肪、油渍等。碱性除油配方及工艺条件见文献;在70～80℃条件下,冲洗2min;室温顺逆流冲洗两次,每次2min;采用3种不同的活化工艺进行活化前处理;施镀过程中,用磁力搅拌器控制搅拌速度,镀液干净透明,没有沉淀和分解现象。