表4-1列出陽極電解活化-預鍍鎳溶液成分及工藝條件。 在日常工作中,活化液可在寬范圍內(nèi)長期使用,操作方便。活化液保持一定量的氯離子濃度和一定的酸度,酸度不可太高,以免造成對不銹鋼表面的過腐蝕,是保證活化的基本條件。適量的鎳離子是保持預鍍鎳的必要條件。最好通過溶液分析及時加以調(diào)整。溶液中鐵離子、鉻離子通過陽極溶解,逐漸增加是不可避免的。當雜質(zhì)含量達到10g/L的數(shù)量時,會影響活化和預鍍的質(zhì)量,此時溶液可采取局部更換。也可以將陽極活化和預鍍鎳分兩個槽使用,即由一步法更改為兩步法,這樣只要更換陽極活化槽即可,陽極活化槽液內(nèi)只含有鹽酸,預鍍鎳槽液成分不變,仍含有一步法所含有的氯化鎳和鹽酸。在操作上陽極活化后不經(jīng)水洗立即進行預鍍鎳,工藝條件不變。
1. 陽極活化機理
在電解活化液中含有鹽酸和氯化鎳,在活化液中氯離子濃度很高。在電解活化時,首先對不銹鋼表面鈍化膜進行陽極活化,陽極的電極過程為:
Fe-2e→Fe2+ (鐵溶解為鐵離子)
2Cl- - 2e → 2Cl → Cl2↑
在陽極活化過程中,初生態(tài)氯原子有很強的氧化性,它不斷氧化新形成的表面金屬鐵等為離子。氯離子與不銹鋼鈍化膜表面形成的鐵、鉻、鎳離子的配位體的穩(wěn)定常數(shù)又較高,因此,易生成配陰離子而不斷溶解,于是溶解過程易于進行,起到了陽極活化作用。同時,不銹鋼在陽極電解活化時,金屬離子沖破氧化膜進入溶液,使金屬與氧化膜之間起松動作用,與此同時,陽極初生態(tài)氯氣的逸出,使得鈍化膜更容易受到破壞,從而獲得活化潔凈的表面。
2. 預鍍鎳處理
在同一槽液中,利用換向閘刀開關(guān),將極性變換,原來的陽極變成陰極進行預鍍鎳。
陰極電極過程:溶液中的鎳離子接受電子轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘冁囋樱采w在陰極表面上。
Ni2++2e → Ni
在這短短的瞬間鍍上鎳,避免了在不銹鋼表面再形成鈍化膜。鎳層不要求一定的厚度,只要有一薄層覆蓋在整個不銹鋼表面上,避免再次鈍化表面,然后隨之再進行鍍其他鍍層,如鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍銀等,可達到結(jié)合力滿意的要求。
3. 電解活化-預鍍鎳后的鍍層結(jié)合力試驗
a. 常溫彎曲試驗
薄片狀不銹鋼鍍一定厚度的銅層后進行反復彎曲,直至不銹鋼鍍銅片折斷,觀察不銹鋼基體與鍍層的斷面不分層起皮為合格。
b. 低溫彎曲試驗
這是在更嚴酷的條件下進行的結(jié)合力試驗。將樣品按前節(jié)方法鍍好鍍層后,放在-196℃的液氮中浸泡,再拿到常溫中冷卻到常溫25℃,如此反復進行5次,然后在常溫下進行彎曲至折斷,或用銼刀摩擦鍍層等方法,不銹鋼基體與鍍層不起皮分層為合格。這種試驗適用于航天用鍍層的考驗。
c. 高溫試驗
這也是在更嚴酷的條件下進行的結(jié)合力試驗,即將鍍有鍍層的不銹鋼加熱至400~500℃,不耐高溫的錫、鋅鍍層可降低至200~300℃,然后冷卻至常溫,進行彎曲到折斷,或用尖銳鋼針劃鍍層,基體與鍍層之間不起皮分層為合格。