pH值对低温镀铁层性能的影响

杨 森

（辽宁工程技术大学矿业技术学院,辽宁兴城 125100）

pH值对低温镀铁层性能的影响

杨 森

（辽宁工程技术大学矿业技术学院,辽宁兴城 125100）

研究了不同p H值条件下所得低温镀铁层的沉积速率、显微硬度和腐蚀速率等性能。结果表明:当p H值为1.0时,镀层获得最佳的综合性能;随着p H值的上升,显微硬度下降;p H值较高时,所得镀层的显微硬度、耐蚀性和结合强度都比较差,且沉积速率较慢。

低温镀铁;p H值;沉积速率;显微硬度;耐蚀性

0 前言

镀铁被普遍用来修复因腐蚀、磨损的轴、缸套等零部件。目前已被用于修复农机、船舶,内燃机车[1],油田、矿山、冶金机械上的柴油机曲轴[2],汽轮机转子、缸套、十字头等大型零部件。

影响低温镀铁工艺的参数很多[3-5]。为保证镀层的质量,需了解各因素对镀铁层性能的影响。本文研究了pH值对低温镀铁层性能的影响。这对于低温镀铁修复工艺具有一定的现实意义和应用价值。

1 实验

1.1 实验设备

FA 1 104N型分析天平,HX-1型显微硬度仪,FDYE-03E型盐雾实验机,HH-4型恒温水浴锅,自制不对称交-直流电源。

1.2 工艺流程

1.3 工艺规范

1.4 检测方法

（1）根据 GB 5928-1986《轻工产品金属镀层和铝氧化膜的厚度测试方法》,采用测重法测量镀层的厚度,再计算沉积速率。

（2）根据 GB 5934-1986《轻工产品金属镀层的硬度测试方法》,采用显微硬度法测量镀层和基体的硬度。

（3）根据 GB 5938-1986《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀实验方法》,采用中性盐雾实验法（NSS）对试样施镀部分进行腐蚀,测定腐蚀速率。

（4）根据 GB 5933-1986《轻工产品金属镀层的结合强度测试方法》,采用锉刀法和弯曲法定性检测镀层的结合强度。

2 结果与讨论

2.1 pH值对镀铁层沉积速率的影响

图1为p H值对镀层沉积速率的影响。

如图1所示:当p H值为1.0时,沉积速率最大。这是由于当p H值为0.8时,镀液酸度增加,镀液中氢离子的浓度也相对增大,氢离子在阴极上放电更多,氢析出得更容易;过多的氢析出,导致铁的析出变得困难,使镀层的沉积速率降低。而在p H值为1.2时,沉积速率相对较低。这是由于p H值高时,氢离子相对缺乏使OH-的浓度有所升高,镀液中的 Fe3+与OH-的反应机率加大,则会形成Fe（OH）3沉淀,对电镀过程中铁的沉积产生阻碍作用,降低了沉积速率。所以在p H值为1.0时,沉积速率最快。

图1 p H值对镀层沉积速率的影响

2.2 pH值对镀铁层显微硬度的影响

图2为p H值对镀层显微硬度的影响。

图2 p H值对镀层显微硬度的影响

如图2所示:当p H值为0.8时,显微硬度最高。由于在p H值相对较低时,能使镀层的渗氢量增加,渗入镀层的氢使镀层晶格扭歪,进一步增大了铁镀层的内应力,使镀层硬度提高。所以p H值升高时,显微硬度降低。在p H值为1.2时,产生的Fe（OH）3增多,而 Fe（OH）3是胶体物质,具有强吸附性能,会吸附带正电荷的亚铁离子和氢离子,显正电性。施镀时,在电场力的作用下向阴极移动。随着亚铁离子和氢离子在阴极放电析出,Fe（OH）3被裹夹着进入镀层,引起镀层微裂纹粗大,导致显微硬度降低得更多些。

2.3 pH值对镀铁层耐蚀性的影响

图3为p H值对镀层耐蚀性的影响。

图3 p H值对镀层耐蚀性的影响

如图3所示:在p H值为1.0时,其耐蚀性最好。这是由于在p H值低时,镀层中含氢量较高,会有大量的氢气泡滞留在镀层表面上,氢气泡长期滞留的部位会出现气洞或缝隙,这样易导致腐蚀,使镀层的耐蚀性下降。而pH值较高时,易形成Fe（OH）3沉淀,被夹带入镀层中,造成了镀层组织疏松,应力增大,脆性也变大,这样会降低镀层的耐蚀性能。所以镀液p H值为1.0时,镀铁层耐蚀性最好。

2.4 pH值对镀铁层与基体结合强度的影响

对不同p H值条件下得到的镀层,采用锉刀法、弯曲法观察镀层表面。可以看出:p H值分别为0.8和1.0时,得到的镀层结合强度都很好,无鼓泡、起皮和脱落等现象。只是在p H值为1.2时,得到的镀层略有起皮现象。这是由于p H值高时,生成的Fe（OH）3夹入镀层中,造成镀层微裂纹粗大且相对疏松,使镀层的结合力有所下降。

综合以上分析可以得出:p H值为1.2时所得镀层的沉积速率、显微硬度、耐蚀性和结合强度都比另两组的差;在p H值为1.0时,其沉积速率和耐蚀性均为最好,硬度虽然不及p H值为0.8时所得的镀层,但是相差不大。综合考虑p H值为1.0为最佳选择。

3 结论

（1）通过实验对比得出:镀液p H值为1.0时,所得镀铁层获得最佳的综合性能。

（2）p H值较高时,所得镀层的沉积速率、显微硬度、耐蚀性和结合强度都比较差。

[1] 刘维波,张小鹏,刘增利.机车曲轴镀铁修复疲劳对比试验研究[J].实验力学,2003,18（3）:378-382.

[2] 戴善生.柴油机曲轴低温镀铁修复工艺[J].机车车辆工艺,2005（3）:12-13,24.

[3] 殷锦捷,杨森.铁的质量浓度对低温镀铁工艺的影响[J]电镀与环保.2008,28（1）:15-16.

[4] 刘忆,杨森,殷锦捷,等.低温镀铁时电流密度对镀层性能的影响[J].电镀与涂饰,2008,28（2）:15-16.

[5] 杨森,殷锦捷,刘忆,等.温度对低温镀铁工艺的影响[J].电镀与环保.2008,28（2）:24-25.

Effects of pH Value on Performances of Deposit in Low-Temperature Iron Plating Process

YANGSen

（Mining Industry and Technology Institute,Liaoning Engineering and Technology University,Xingcheng 125100,China）

The deposition rate,microhardness and corrosion rate,etc.of low-temperature iron coating obtained at different p H values were studied.The results show that the best comprehensive performance can be achieved when p H=1.0.The microhardness were reduced with the increasing of p H value,and deposition rate,microhardness,corrosion resisitance and bonding strength were worse at higher p H value.

low-temperature iron plating;p H value;deposition rate;microhardness;corrosion resistance

TQ 153

A

1000-4742（2010）01-0006-02

2009-09-14