镀锌后浸涂封闭剂对镀层性能影响的研究.docx

40plating and finishingoct 2011vol 33 no 10 serial no 223文章编号: 1001-3849( 2011) 10-0040-03镀锌后浸涂封闭剂对镀层性能影响的研究 赵黎宁， 唐作琴， 曹银春， 吴志勇( 中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所， 四川 绵阳 621900)摘要: 为进一步提高镀锌层在不同环境下的使用性能，通过摩擦磨损试验、中性盐雾试验，发现镀锌零件在氰化镀锌后增加浸涂封闭剂工序，能有效封闭镀层表面的微孔，提高零件的抗腐蚀能力; 同时能降低镀层表面的摩擦系数和摩擦力，从而抑制磨损，能有效提高镀锌层的耐磨、耐蚀性能及 产品的抗变色性能，显著延长零件的使用寿命。关 键 词:中图分类号:封闭剂; 盐雾试验; 摩擦磨损文献标识码:o643aeffectof dipping sealant on the performance of zinc coatingzhao li-ning，tang zuo-qin，cao yin-chun，wu zhi-yong( institute of manufacturing technology， china academy of engineering physics， mianyang621900，china)abstract: in order to improve the performance of zinc coating under different conditions，tribologicaland neutral salt spray tests were conducted for the zinc coating dipped with sealant the results showedthat the treatment of dipping sealant after cyanide zinc plating could cover the micropores on the coatingsurface，and the corrosion resistance and color stability of coating were improved meanwhile，the fric-tion force and friction coefficient of coating were reduced，and the service life was extendedkeywords: sealant; salt spray test; friction and wear逐渐被同 行 认 同1。试 验发现镀锌封闭剂能有效 封闭镀层表 面 的 微 孔，提高零件的抗腐蚀能力; 同 时能降低镀层表面的摩擦系数和摩擦力，从而抑制 磨损，显著延长零件的使用寿命。本文针对镀锌后浸涂封闭剂的工艺进行了研 究，分析了镀后封闭对镀层耐蚀性和耐磨性的影响 作用，并通过相关试验验证其工艺改进后的效果。引 言镀锌作为典型的防护性镀层，在电镀工艺中占 有重要的 地 位。目 前在国内制造行业中镀锌产量 约占电镀总 产 量 的 50% 左 右。该镀种具有工艺简 单、操作性好、镀层有良好的经济防腐性能等特点， 已广泛应用于航空航天、汽车、摩托车、电子通讯及 计算机制造等领域。但是，由于锌镀层的耐磨性能 较低，以及在恶劣环境条件下还有待提高的耐腐蚀 性能又限 制 了 其 进 一 步 应 用。为了改善镀锌层的 综合性能，人们在镀锌前处理工序、电镀电源、电镀 槽液及添 加 剂 等 方面进行了多项改进。近 年 来 又 在镀锌后处理工艺方面开展了新工艺的研究应用; 其中镀锌后浸涂防护剂技术，由于工艺效果明显已11 1实验方法镀锌及钝化工艺工艺流程: 有机溶剂清洗 电化学除油 酸洗除锈氰化镀锌硝酸出光六价铬钝化。镀锌和钝化的工艺条件如下:1) 镀锌: 35 40 g / l zno; 90 100 g / l nacn;收稿日期: 2011-04-18修回日期: 2011-05-11电 镀 与 精 饰第 33 卷第 10 期( 总 223 期)412011 年 10 月60 70 g / l naoh; 5 10 g / l na2 s; j 为 0 5 摩擦磨损试验方法: 采 用 bo11-on-disk 模 式，对磨球为 d = 6mm 的 gcr15 球，载荷 1n，磨损半径:6mm，线 速 度: 6cm / s、角 速 度 95rad / s、磨 损 周 次:5 000。5 a / dm2 ; 为室温; a a= 1 2。a2)钝 化: 150 180 g / l cro3 ; 15 20 g / lh2 so4 ; 25 30 g / l hno3 ; 为 室 温; t ( 溶 液 中 5 8s，空气中 5 8s) 。2结果与讨论1 21 2 1试件浸涂封闭剂前处理镀锌后清洗2 1试件涂层的抗盐雾性能镀锌后的 零 件，必须用流动冷 水 彻 底 清 洗，并用纯净水 作 为 最 后 的 清 洗。目的是彻底去除镀件 表面残留的 镀 液，使镀层表面洁净，不 至 于 因 污 染 而降低镀层的抗蚀性，并且清洁的表面有利于浸涂 封闭剂，避免浸涂封闭剂后零件表面发花现象2。1 2 2 烘干处理零件 镀锌后进行烘干处理 ( 50 60 ，10 15min) ，不但能使镀层孔隙中残留的水分被完全烘干，利于镀层 充 分 钝 化，使镀层的抗变色能力有一 定提高，在 一 定 程 度上增强镀层与基体的结合力， 而且有益于封闭剂的均匀浸涂3。2 1 1镀锌钝化层涂封闭剂耐盐雾性能试验图 1 为镀锌样件浸涂不同封闭剂试样( c) 、( b)和未浸涂封闭剂试样( a) 的盐雾试验后表面照片。1 3镀锌后浸涂封闭剂工艺选择镀锌浸封闭剂工艺的依据来自于镀锌层 三价铬钝化工艺，目前民用电子产品和出口电子产品的镀锌零件，因为按照相关规定镀层不能含六价 铬，所以锌层 钝 化 都是采用三价铬钝化工艺，但 若 是在钝化后不进行封闭处理，锌层的耐盐雾能力很 差，当采用封 闭 处 理 以 后，三价铬钝化后的锌层耐 盐雾能力有明显提高1。通过市场调查，采用了以下两种封闭剂进行实验。301b 镀锌钝化封闭剂( 外 购) ，sz-2003 镀锌封闭剂( 外购) 。实验的工艺流程: 镀锌钝化 浸涂封闭剂前处 理浸涂封闭剂热风吹干烘干。浸涂封闭剂的工艺条件为:hks-301b 封闭剂 浸涂 = 20 60 ; t浸涂 = 10 60s; ph = 8 0 9 0;10 30min。sz-2003 封 闭 剂 浸涂= 60 80 ;烘干t烘干=图 1 盐雾试验 580h 后样片外观试件经过 580h 的耐盐雾情况分析，( a) 试样出 现大面积黑斑，( b) 试样出现局部黑斑，( c) 试 样 基 本无黑斑，但存在局部钝化膜退色现象。可以看出 不同型号的 镀 锌 封 闭 剂，其耐蚀性能明显不同，浸 涂 hks-301b 镀锌封闭剂的试样耐盐雾性最优。2 1 2中性盐雾试验腐蚀评级试验结果的腐蚀评级如表 1 所示。腐蚀评级说明，三种镀锌试件均满足国军标防腐要求，但浸涂封闭剂可以更进一步提高镀层的防= 20 50 ; t浸涂 = 30 80s; ph = 7 510 20min。1 4性能测试 8 5;= 30 60 ;t烘干=烘干将未浸涂封闭剂的试样和分别浸涂了两种封闭剂的试样排列在一起，开展样件的中性盐雾试验，同时取样在 csm 精密摩擦、磨损试验机上进行了样件 耐磨损试验，所有样件镀锌层厚度选择10 12m。 盐雾试验参照 gb / t1025-1997 的要求进行;42plating and finishingoct 2011vol 33 no 10 serial no 223腐蚀性能。表 1 试样 nss 试验后的腐蚀评级看出样品 c 磨损很小，磨痕形貌信息均来自于样品本身表 面 粗 糙 度，没有发生明显 的 磨 损，样 品 a、b经 5 000 周次磨损后，形成明显的磨痕，经 过 计 算，样品经过5 000周次磨损后的磨痕宽度、磨损率如表2、表 3 所示。表 2 样品经过 5 000 周次磨损后的磨痕宽度均值 / m2 2试件涂层的耐磨损性能摩擦磨损试验是为了考证镀锌件浸涂封闭剂 后在一定 外 力 作 用下的耐磨损能力。测 试 结 果 如 图 2、图 3 所示表 3 样品经过 5 000 周次磨损后的磨损率图 2 样品磨损周期内的摩擦系数曲线试验结果表明，样品 c 的耐磨损性能优于样品b 及样品 a，样品 b 的耐磨损性能优于样 品 a，即 镀锌钝化层浸涂封闭剂后耐磨损 性能得到了显著提 高，并且不同的封闭剂其耐磨损性能不尽相同。3结 论1) 镀锌后浸涂封闭剂可以显著提 高 镀 锌 层 的耐盐雾性及耐磨损性能;图 3 样品经磨损试验后产生磨痕的横截面形貌2)保护剂干燥后膜层透明，对钝化膜的色泽影响不大，能满足使用要求;3) 不同厂家生产的保护 剂，其防护性能不同， 需通过试验进行选择;从图 2 样品在 1n 载荷经 5 000 周 次 磨 损 的 摩擦系数曲线，可以看出样品 b 在磨损中有涂层失效过程: 在 0 500 周 次 过 程 中，摩擦系数保持在 0 2左右，500 转后摩擦系数开始突变，达 到 0 6 左 右，同时在后期的磨损过程中有多 次摩擦系数突变过 程。样品 a 为无封闭剂的样品，体现为基材的磨损 特征，摩擦系数在 0 6 左右。样品 c 表现出优异的 耐磨 损 过 程，摩擦系数平滑且无突变，保 持 在 0 1 左右。样品经 过 5 000 周 次 的 磨 损 后，利 用 ambios xp-2 profile meter 测试了磨痕横截面形貌。图3 为样品经 5 000 周次磨损后产生磨痕的形貌，可以4)零件镀锌钝化后的清洗质量不合格，不但影响镀层的防腐能力，而且不利于浸涂封闭剂。参考文献12沈涪 接插件电镀m 国防工业出版社，2007: 78-86王 鸿 建 电 镀 工 艺 学m 哈尔滨工业大学出版社，1995: 68-72李 国 英 表 面 工 程 手 册m 机械工业出版社，2001:50-553样品磨损率 / ( mm3 n 1 m 1 )a0 001 12b0 000 85c未测出样品磨痕宽度 / m