一种钢材料镀锌镍工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种钢材料镀锌镍工艺，包括以下步骤：S1、清洁钢材料；S2、电镀锌镍：将S1中清洁后的钢材料放入锌镍电镀液中，电镀的电流密度为3～3.5A/dm2、电镀时间为20min～30min，完成电镀后，清洗得到镀锌镍钢材料；S3、除氢；S4、表面活化；S5、钝化；S6、封闭：将S5中钝化后的镀锌镍钢材料放入热水中进行封闭，即得封闭后的镀锌镍钢材料。利用本发明专利技术工艺制得的镀锌镍超高强度钢材料，耐蚀性能不低于360h；氢脆性能要通过200小时不发生断裂；镀层和基体的结合力应良好，进行弯曲结合力测试，不会产生镀层和基体剥离、起泡现象；疲劳强度优于同材料电镀的低氢脆镀镉工艺和无氰镀镉钛工艺。料电镀的低氢脆镀镉工艺和无氰镀镉钛工艺。料电镀的低氢脆镀镉工艺和无氰镀镉钛工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种钢材料镀锌镍工艺


[0001]本专利技术涉及钢材料表面防护工艺方法，特别是一种钢材料镀锌镍工艺。

技术介绍

[0002]超高强度钢材料目前已广泛的应用于航空制造领域，为了提高材料的耐腐蚀性能以及为喷漆提供很好的底层，基本上采用低氢脆镀镉、镀镉钛等工艺进行表面防护，成本高，重金属铬和镉也不能满足环保要求。相比之下，镀锌镍工艺具有耐蚀性强、绿色环保、镀液分散能力强、腐蚀性弱、废水处理方便、生产成本低等优点，近年来得到迅速发展，已在汽车行业和国外航空航天制造业有广泛的应用。开展超高强度钢镀锌镍工艺研究，将其应用在国内航空领域，成为镀镉(氰化镀镉和低氢脆镀镉)和镀镉钛的替代工艺，是本领域技术亟需解决的技术难题。
[0003]公开号为CN106637315A的专利公开了一种不含铬离子的锌镍合金自动电镀工艺，包括如下步骤：前处理：将待镀橡胶金属复合件或金属件表面油污、锈迹采用酸洗、电解除油、高温除油方式清除(高温除油温度为50
‑
60℃，浓度为40
‑
60g/L，时间为3
‑
5min；电解除油电压为4
‑
8V，浓度为20
‑
40g/L，温度为40
‑
60℃，时间为2
‑
3min；酸洗浓度为300
‑
500g/L，酸洗时间为2
‑
3min)。电镀：利用电化学反应使锌、镍两种金属离子在金属表面共沉积形成镀层；封闭：用封闭液渗透进镀层缝隙，在镀层表面形成一个有机或无机保护层，封闭时间为50
‑
80S，封闭液温度为40
‑
50℃；吹干；烘干；包装。该专利技术耐中性盐雾时间较短。该专利技术的工艺仅适用于普通的金属复合件，因为超高强度钢材料对氢脆特别敏感，因此，电镀前处理如果使用300
‑
500g/L高浓度的酸经过2
‑
3min长时间处理去除锈蚀，在此过程中不仅对材料有很大的腐蚀功能，同时也会产生大量的氢气，很大程度上增加了氢脆断裂的风险。因此仅能用于普通的金属材料件，绝对不能用于超高强度钢材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种钢材料镀锌镍工艺，耐蚀性能强，氢脆性能优异，镀层和基体的结合力良好，疲劳强度好。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种钢材料镀锌镍工艺，包括S1、清洁钢材料；S2、电镀锌镍；还包括以下步骤：
[0006]S3、除氢：将S2中的镀锌镍钢材料加热除氢；
[0007]S4、表面活化：在S2中电镀液中加入的酸，将S3中除氢后的镀锌镍的钢材料放入其中进行活化，完成活化后清洗，制得活化后的镀锌镍钢材料；
[0008]S5、钝化：将S4中制得的活化后的镀锌镍钢材料放入Cr
3+
溶液中钝化，完成钝化后清洗，制得钝化后的镀锌镍钢材料；
[0009]S6、封闭：将S5中钝化后的镀锌镍钢材料放入热水中进行封闭，即得封闭后的镀锌镍钢材料，封闭后的镀锌镍钢材料的镀层厚度为10μm～20μm；
[0010]其中，S2、电镀锌镍具体为：将S1中清洁后的钢材料放入锌镍电镀液中，电镀的电
流密度为3～3.5A/dm2、电镀时间为20min～30min，完成电镀后，清洗得到镀锌镍钢材料。
[0011]本专利技术在工艺流程的设计上，采用了电镀后先除氢再进行Cr
3+
溶液钝化。先除氢再钝化，首先可以防止先钝化后致密的钝化膜层对氢分子溢出的阻碍，有效降低氢脆断裂的风险；其次有效的保护钝化膜层不受除氢温度的影响产生变色、老化和损伤，确保镀层的外观和防腐性能。按照此流程可以实现超高强度钢材料的锌镍电镀，同样适用于普通钢材料。
[0012]本专利技术在后处理工艺方法上，采用了钝化后立即使用去离子热水封闭。钝化后的锌镍镀层在经过热水封闭后，可以封堵电镀产生的针孔，提高钝化膜层和电镀层的结合力，提高钝化膜层的光亮度和耐蚀性。
[0013]锌和镍离子共同在阴极上发生氧化还原反应沉积形成合金镀层，但是由于锌的标准电极电位(
‑
0.762V)比镍的标准电极电位(
‑
0.246V)负很多，在电镀时，阴极表面析氢，形成的Zn(OH)2吸附层阻碍了镍离子的通过，使得锌离子优先沉积。但是本专利技术主要采用了低电流密度进行电镀，使得反应速度减慢，析氢量减少，不会造成Zn(OH)2对镍离子的沉积的影响，形成锌镍共同沉积。
[0014]准确控制电流密度有效保证封闭后的镀锌镍钢材料的镀层厚度，从而进一步保证镀锌镍钢材料的疲劳强度良好。
[0015]在本专利技术的一个优选的实施例中，S2的锌镍电镀液中Zn
2+
浓度为0.1mol/L～0.17mol/L；Ni
2+
：0.017mol/L～0.024mol/L；Zn
2+
浓度/Ni
2+
浓度＝6:1～7:1；NaOH浓度为：100～140g/L；Na2CO3浓度：60～80g/L；电镀温度：20℃～28℃；沉积速率：0.5～0.8μm/min。
[0016]控制Zn
2+
浓度和Ni
2+
浓度，有利于Zn
2+
和Ni
2+
共同电镀，可以保证电镀过程中镀层沉积良好。
[0017]在本专利技术的一个优选的实施例中，S3中加热除氢的温度为180℃～200℃，时间为20～25h。
[0018]当零件在180℃～200℃条件下保持至少20～25h，金属晶格间的氢离子结合成氢分子从镀层中溢出。当除氢的温度高于200℃时，会产生锌脆。进一步优选地，S3中加热除氢的温度为180℃～190℃。
[0019]在本专利技术的一个优选的实施例中，S4中酸的浓度为10g/L～30g/L，活化的温度为20℃～30℃，活化的时间为1min～2min。
[0020]上述的表面活化条件下，表面活化在碱性条件下反应，除去氧化层，不会对表层进行腐蚀，不会影响镀层厚度。
[0021]在本专利技术的一个优选的实施例中，S5中Cr
3+
溶液浓度为0.035mol/L～0.045mol/L，pH为4～4.4，温度为23℃～28℃，时间为20s～30s。保证钝化后膜层连续。
[0022]在本专利技术的一个优选的实施例中，S6中热水的温度为100℃，封闭的时间为1min～2min。
[0023]100℃热水可以有效封堵电镀产生的针孔。热水封闭可以将镀层的耐蚀性提高到1500h以上，并且不会造成钝化膜层的老化和脱落。
[0024]在本专利技术的一个优选的实施例中，S1中分别包括有机溶剂清洗、去离子冷水洗、蒸汽除油、吹氧化铝、电化学除油、热水洗、去离子冷水洗、酸活化和去离子冷水洗。
[0025]S1中清洁钢材料可以有效的确保样件电镀前表面没有油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢材料镀锌镍工艺，包括S1、清洁钢材料；S2、电镀锌镍；其特征在于还包括以下步骤：S3、除氢：将S2中的镀锌镍钢材料加热除氢；S4、表面活化：在S2中电镀液中加入酸，将S3中除氢后的镀锌镍的钢材料放入其中进行活化，完成活化后清洗，制得活化后的镀锌镍钢材料；S5、钝化：将S4中制得的活化后的镀锌镍钢材料放入Cr
3+
溶液中钝化，完成钝化后清洗，制得钝化后的镀锌镍钢材料；S6、封闭：将S5中钝化后的镀锌镍钢材料放入热水中进行封闭，即得封闭后的镀锌镍钢材料，封闭后的镀锌镍钢材料的镀层厚度为10μm～20μm；其中，S2、电镀锌镍具体为：将S1中清洁后的钢材料放入锌镍电镀液中，电镀的电流密度为3～3.5A/dm2、电镀时间为20min～30min，完成电镀后，清洗得到镀锌镍钢材料。2.根据权利要求1所述的钢材料镀锌镍工艺，其特征在于，S2的锌镍电镀液中Zn
2+
浓度为0.1mol/L～0.17mol/L；Ni
2+
：0.017mol/L～0.024mol/L；Zn
2+
浓度/Ni
2+
浓度＝6:1～7:1；NaOH浓度为：100～140g/L；Na2CO3浓度：60～80g/L；电镀温度：20℃～28℃；沉积速率：0.5～0.8μm/min。3.根据权利要求1所述的钢材料镀锌镍工艺，其特征在于，S3中加热除氢的温度为180℃～200℃，时间为20～25h。4.根据权利要求1所述的钢材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，白亚玲，李博，王红霞，赵金航，杨夏苇，李江，
申请(专利权)人：中航飞机起落架有限责任公司，
类型：发明
国别省市：