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1、年 月 电 镀 与 环 保 第 卷 第 期 总 第 期上 述 例 配 制 镀 液 时 , 首 先 把 溶 解 于水 , 接 着 滴 加 溶 液 , 初 期 生 成 白 色 沉 淀 物 , 随 着溶 液 的 加 入 , 沉 淀 消 失 , 变 成 透 明 溶 液 。 然 后加 入 葡 萄 糖 酸 溶 液 , 生 成 络 合 物 溶 液 , 过 滤 以 后 加入 其 他 镀 液 成 份 , 并 用 溶 液 调 节 镀 液 。 从例 镀 液 中 获 得 的 含 有 适 量 硼 的 一 一 合 金 镀层 不 但 不 会 影 响 镀 层 的 耐 蚀 性 , 反 而 会 显 著 地 提 高 镀层 的 耐
2、蚀 性 、 耐 热 性 和 可 焊 性 等 性 能 。 镀 层 锡 含 量 约为 界 锡 以 生 汤结 论从 含 有 、 或 、 络 合 剂 和 还 原 剂 的化 学 镀 一 合 金 镀 液 中 可 以 获 得 沁 锡 以 上 的合 金 镀 层 和 多 锡 以 上 的 一 一 合 金镀 层 。 高 锡 含 量 的 一 一 和 一 一 合 金 镀 层 适用 于 电 子 元 器 件 引 线 、 磁 性 介 质 和 印 制 板 等 。收 稿 日 期 , 赶 化 学 转 化 膜 钢 铁 常 温 氧 化 一 磷 化 处 理 工 艺 的 研 究李 俊 林 腾 蛟 陈 兵 奎 重 庆 大 学 机 械 传 动
3、 国 家 重 点 实 验 室 , 摘 要 时 钢 铁 常 温 快 速 氧 化 一 碑 化 复 合 表 面 处 理 技 术 进 行 了 研 究 。 通 过 衬 主 要 成 膜 物 质 、 附 加 成 分 的确 定 , 研 制 成 了 一 种 新 型 的 氧 化 二 碑 化 复 合 处 理 液 。 该 处 理 液 系 统 具 有 性 能 稳 定 , 沉 渣 量 少 、 成 膜 结 合 力牢 固 、 抗 蚀 性 强 等 特 东 。 工 艺 操 作 方 便 , 具 有 推 广 应 用 价 值 。引 言钢 铁 碱 性 氧 化 膜 层 蓝 黑 、 美 观 , 但 膜 层 的 防 护 性能 很 低 , 在
4、使 用 价 值 上 , 多 数 是 作 为 油 漆 的 底 层 , 少 数情 况 下 作 为 在 大 气 条 件 下 必 须 涂 防 锈 油 的 装 饰 层 如枪 管 等 , 在 生 产 成 本 上 , 因 耗 能 大 而 显 得 价 高 。 随 着经 济 的 发 展 及 对 能 源 、 安 全 、 环 境 等 要 求 的 不 断 提 高 ,需 研 究 一 种 通 用 性 强 、 操 作 简 单 、 安 全 节 能 的 新 的 表 面处 理 技 术 。 为 此 , 我 们 研 究 了 钢 铁 常 温 发 黑 及 磷 化 复合 表 面 处 理 技 术 , 它 集 发 黑 及 磷 化 技 术 之
5、长 , 既 克 服 了发 黑 处 理 膜 层 较 薄 、 耐 蚀 性 差 等 缺 点 , 又 克 服 了 磷 化 处理 膜 硬 、 脆 、 表 面 粗 糙 等 缺 点 , 使 这 种 复 合 处 理 膜 具 有极 好 的 耐 蚀 性 、 耐 磨 性 、 优 良 的 润 滑 性 能 。工 艺 过 程 及 处 理 液 配 方一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 , 压 回 一 巨 国 一 任 习 一 任 困飞图 工 艺 流 程 图为 前 处 理 , 、 、 为 后 处 理复 合 氧 化 一 磷 化 处 理 的 工 艺 流 程 框 图 如 图 所 示 。可 见 , 常 温 氧
6、化 一 磷 化 复 合 表 面 处 理 由 前 处 理 工序 、 复 合 处 理 工 序 及 后 处 理 工 序 三 部 分 组 成 , 每 道 工 序都 对 成 膜 质 量 有 重 要 影 响 , 缺 一 不 可 。前 处 理前 处 理 工 序 包 括 去 油 、 水 洗 、 去 锈 、 水 洗 , 目 的 是 除去 零 件 表 面 的 油 污 、 诱 斑 , 并 活 化 金 属 , 否 则 会 产 生 金属 表 面 不 易 形 成 转 化 膜 或 形 成 的 膜 层 起 花 斑 、 抗 蚀 性差 等 问 题 。去 油去 油 是 前 处 理 的 关 键 一 步 。 油 有 皂 化 类 和 非
7、 皂 化类 两 种 。 根 据 零 件 表 面 所 沾 污 油 的 不 同 种 类 及 工 厂 的实 际 情 况 , 可 采 用 下 列 方 法 。有 机 溶 剂 去 油 利 用 有 机 溶 剂 能 溶 解 油 脂 的特 点 把 油 污 除 去 。 常 用 的 溶 剂 有 煤 油 、 汽 油 、 三 氯 乙烯 、 四 氯 化 碳 等 。 其 优 点 是 速 度 快 , 操 作 方 便 。 缺 点 是除 油 不 彻 底 , 成 本 较 高 , 伴 有 刺 激 性 气 味 。化 学 除 油 在 碱 液 中 利 用 皂 化 、 乳 化 作 用 涂去 油 污 。 化 学 除 油 剂 的 配 方, ,
8、, , 温 度 , 、 , 时 不 必 采 用 高 浓 度 的 。 因 高 浓 度 会使 金 属 表 面 形 成 氧 化 膜 , 且 反 应 所 生 成 的 肥 皂 在 很 浓的 碱 中 几 乎 不 溶 解 而 吸 附 在 金 属 表 面 上 。金 属 清 洗 剂 清 洗 可 作 为 辅 助 去 油 工 序 , 使除 油 更 加 彻 底 。 其 配 方金 属 清 洗 剂 , 温 度 常 温 , ,时 间酸 洗钢 铁 表 面 的 铁 锈 或 氧 化 皮 会 影 响 成 膜 过 程 , 必 须认 真 清 除 。 去 除 氧 化 膜 用 酸 洗 的 方 法 。 即 使 表 面 无 锈的 零 件 ,
9、在 空 气 中 存 放 而 形 成 一 层 钝 化 膜 , 必 须 酸 洗 去除 , 此 过 程 亦 称 为 活 化 。酸 洗 液 配 方 叹 , ,非 离 子 表 面 活 性 剂 , 温 度 常 温 , 时 间酸 洗 速 度 随 玩 浓 度 升 高 而 加 快 , 但 浓 度 过大 , 浓 硫 酸 对 铁 有 钝 化 现 象 , 并 不 加 快 去 锈 速 度 。活 化 酸 洗, ,温 度 常 温 , 时 间常 温 氧 化 一 磷 化 处 理国 内 有 不 少 科 研 院 所 和 厂 矿 企 业 对 常 温 发 黑 工 艺进 行 了 研 究 。 但 均 存 在 一 些 问 题 , 如 溶 液
10、 稳 定 性 差 、 沉淀 量 多 、 膜 层 与 基 体 结 合 不 牢 固 且 易 粉 化 、 抗 蚀 性 有 限等 , 因 而 尚 处 于 研 究 试 制 阶 段 。 为 此 , 我 们 在 常 温 发黑 体 系 中 引 入 了 磷 化 成 分 , 使 处 理 液 能 同 时 进 行 黑 化与 磷 化 处 理 , 从 而 将 氧 化 、 磷 化 的 优 点 巧 妙 地 结 合 在 一起 , 克 服 各 自 的 缺 点 。将 经 前 处 理 后 的 工 件 用 吊 箱 装 好 , 浸 入 发 黑 液 中。 成 膜 后 , 取 出 工 件 用 水 漂 洗 。 盛 放 处 理 液的 容 器 不
11、 能 用 铁 制 品 , 须 采 用 陶 瓷 或 聚 氧 乙 烯 或 聚 氯乙 烯 。 吊 箱 内 壁 切 有 许 多 长 方 形 孔 隙 , 以 便 工 作 液 能在 间 隙 中 流 动 。 本 工 序 所 用 的 夹 具 、 吊 箱 等 , 不 能 与 前处 理 及 后 处 理 工 序 混 用 , 否 则 将 使 后 处 理 工 序 的 油 进入 前 处 理 工 序 , 增 加 去 油 负 担 。 另 外 , 处 理 液 的 值控 制 在 为 宜 。份 主 要 成 膜 物 质目 前 , 常 温 发 黑 处 理 液 有 铂 酸 盐 体 系 、 铬 酸 盐 体 系及 硒 酸 体 系 等 。 其
12、 中 , 铬 酸 盐 体 系 因 毒 性 大 已 被 淘 汰钥 酸 盐 体 系 尚 无 法 解 决 膜 层 附 着 力 差 及 溶 液 稳 定 性 低等 问 题 , 因 此 多 采 用 硒 酸 体 系 。 磷 化 处 理 的 基 本 成 分为 马 日 夫 盐 , 即 由 锰 、 铁 、 锌 的 磷 酸 二 氢 盐 组 成 。 本 工艺 的 主 要 成 膜 物 质 经 实 验 研 究 为, 场 , 马 日 夫 盐, 酸 适 量其 成 膜 过 程 为强 酸 与 零 件 表 面 的 铁 离 子 发 生 反 应 , 使 铁 部分 溶 解铜 离 子 与 亚 硒 酸 作 用 生 成 硒 化 铜亚 铁 离
13、子 与 磷 化 成 分 相 作 用 , 生 成 磷 化 膜 。附 加 成 分仅 有 主 要 成 膜 物 质 , 虽 能 在 钢 铁 表 面 形 成 一 层 黑色 氧 化 膜 , 但 其 膜 层 较 疏 松 。 为 提 高 膜 层 与 基 体 的 结合 强 度 及 牢 固 程 度 , 还 需 加 入 其 它 辅 助 成 膜 物 质 , 如促 进 剂 、 络 合 剂 、 稳 定 剂 、 缓 冲 剂 等 。促 进 剂对 硒 铜 体 系 , 主 要 促 进 剂 为 对 苯 二 酚 、 硝 酸 按 、 硫酸 亚 铁 按 等 。 这 些 物 质 由 于 具 有 去 极 化 效 果 , 因 而 能加 速 氢
14、 的 放 电 速 度 , 使 界 面 酸 蚀 速 度 加 快 , 从 而 有 利 于硒 化 物 的 形 成 。但 复 合 氧 化 一 磷 化 处 理 液 中 不 仅 含 有 发 黑 促 进 剂 ,还 需 加 入 磷 化 促 进 剂 , 并 且 两 者 要 保 持 适 当 的 比 例 , 才能 使 磷 化 膜 、 黑 化 膜 按 一 定 的 方 式 形 成 。 在 磷 化 体 系中 采 用 的 促 进 剂 有 氟 化 物 、 硝 酸 锌 等 。 经 实 验 验 证 , 对于 本 复 合 处 理 工 艺 , 除 硫 酸 亚 铁 铁 因 具 有 自 催 化 作 用而 不 能 作 为 促 进 剂 外
15、, 其 它 物 质 均 可 采 用 。 其 配 方 为氟 化 物 , 硝 酸 锌 , 对 苯 二 酚, 硝 酸 按幻 缓 冲 剂缓 冲 剂 一 般 由 弱 酸 或 弱 碱 组 成 。 此 类 缓 冲 剂 加 入溶 液 后 , 使 溶 液 在 遇 到 强 酸 或 强 碱 时 , 溶 液 值 变 化幅 度 较 小 。 在 本 复 合 处 理 工 艺 中 , 由 于 基 体 的 溶 解一 而 消 耗 , 会 引 起 值上 升 , 为 防 止 值 上 升 过 快 , 可 在 溶 液 中 加 人 酸 性 缓冲 剂 弱 酸 或 弱 酸 的 酸 式 盐 。本 溶 液 中 的 成 膜 物 质 磷 酸 二 氢
16、盐 , 除 参 与 成 膜 外 ,还 能 提 供 十 , 有 一 定 的 缓 冲 作 用 。 因 此 , 它 既 是 成 膜物 质 又 是 缓 冲 剂 。 另 外 , 溶 液 中 还 可 加 入 作缓 冲 剂 。络 合 剂因 成 膜 物 质 铜 离 子 的 标 准 电 位 较 高 , 易 与 铁 发 生置 换 反 应 , 为 调 节 反 应 速 度 , 使 磷 叱 反 应 充 分 进 行 , 需加 入 能 与 沪 十 络 合 的 物 质 , 降 低 其 电 极 电 位 。 如 乙 二胺 、 磺 基 水 扬 酸 、 柠 檬 酸 及 其 盐 等 。溶 液 中 十 在 氧 化 性 气 氛 作 用 下 , 易 被 氧 化 成十 , 与 溶 液 中 的 谧 一 形 成 沉 淀 物 , 致 使 沉 淀 量 增加 。 为 减 少 沉 淀 量 , 保 证 溶 液 稳 定 , 亦 需 加 入 能 与相 络 合 的 物 质 , 如 一 、 酒 石 酸 、 甘 油 、 葡 萄 糖 酸 、 磺 基 水杨 酸 、 柠 檬 酸 及 其 盐 。实 验
