一、不銹鋼化學(xué)鎳鎢磷合金層能提高其硬度和耐磨性


  不銹鋼由于硬度較低（200~250HV),耐磨性較差，在不銹鋼制品表面化學(xué)鍍鎳形成的非晶鍍層，在保持不銹鋼原有光澤度的前提下，能提高表面硬度，鎳磷鍍層表面硬度能提高1倍多（約500HV多），而鎳鎢磷鍍層表面硬度能提高2倍多（約700HV)。



二、不銹鋼上化學(xué)鍍鎳鎢磷的前處理


試樣采用316L不銹鋼的前處理。


1. 手工去除機(jī)械加工時(shí)留下的污物。


2. 順逆流2次冷水漂洗，2min.


3. 堿性除油： 含清潔的堿性脫脂浴，70~80℃,15~20min.


4. 熱水沖洗： 70~80℃, 2min.


5. 順逆流2次冷水漂洗，2min.


6. 酸洗： 鹽酸20%~40%(體積分?jǐn)?shù)）溶液，室溫，3~5min.


7. 冷水沖洗。


8. 活化： 硝酸15%~25%(體積分?jǐn)?shù)），鹽酸25%~35%(體積分?jǐn)?shù)），水 45%~55%(體積分?jǐn)?shù)），60℃,15~30min.


9. 熱水沖洗： 70~80℃ 2min.


10. 分順逆流2次冷水漂洗，2min.


11. 預(yù)鍍鎳 


   工藝為：氯化鎳  200~250g/L   、 電流密度  16A/d㎡  、溫度    室溫  、鹽酸（37%) 120~150mL/L  、陽(yáng)極  鎳板  、 時(shí)間   2~3 分鐘



三、化學(xué)鍍鎳


表 29.jpg



四、化學(xué)鍍層成分及性能


1. 兩種化學(xué)鍍層成分


 鍍層成分見表4-30.


表 30.jpg


 鍍層成分采用能量色散譜儀（EDS)進(jìn)行分析。


2. 兩種鍍層結(jié)構(gòu)


 采用Philips X'pert MPD Pro型X射線衍射儀進(jìn)行分析，圖譜見圖4-18。由 圖4-18可以看出，2種鍍層的X射線衍射圖為饅頭包狀，是典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征，只是Ni-WP 鍍層的峰比Ni-P鍍層的峰要尖銳，說(shuō)明Ni-W-P 鍍層結(jié)構(gòu)中微晶態(tài)成分占相當(dāng)一部分，分析認(rèn)為這與鍍層中磷含量相對(duì)較低有關(guān)。


圖 18.jpg


3. 鍍層外觀


  試樣施鍍1.5小時(shí)后，2種鍍層都較光滑，有金屬光澤，與原不銹鋼試樣的表面光亮度相當(dāng)。與原不銹鋼樣品相比，Ni-P鍍層的顏色略發(fā)黃，Ni-W-P 鍍層略帶銀白色。


4. 鍍層硬度及耐磨性


 ①. 硬度


  采用Microhardness Tester HV-1000型顯微硬度儀測(cè)得各鍍層的硬度值，見表4-31 。


表 31.jpg


  由表4-31可見，化學(xué)鍍兩種合金鍍層Ni-P和Ni-W-P鍍層的硬度比不銹鋼的硬度分別各提高1~2倍。


 ②. 耐磨性


  耐磨性采用牛皮紙?jiān)阱儗由蠁蜗蚰Σ?，由于硬度提高，與不銹鋼相比，兩種化學(xué)鍍層的耐磨性能和抗劃傷性能有顯著的改善。


5. 結(jié)合力


  采用ASTM B571標(biāo)準(zhǔn)中的熱淬實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)判定。


  ①. 熱淬實(shí)驗(yàn)


  將試樣放入250℃的烘箱中加熱1h后立即放人冷水中，測(cè)試結(jié)果顯示，兩種鍍層都未出現(xiàn)鼓泡或開裂現(xiàn)象，說(shuō)明2種鍍層與基體間的結(jié)合力可以滿足ASTM標(biāo)準(zhǔn)中熱淬實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。


  ②. 網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)


   采用刀尖在試樣表面劃間距0.5mm的多條平行線或矩形網(wǎng)格，刀尖劃痕深至基體，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，2種鍍層均無(wú)開裂脫落現(xiàn)象，說(shuō)明鍍層與基體間的結(jié)合力達(dá)到ASTM標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。


  不銹鋼屬于難鍍基體，要獲得結(jié)合力強(qiáng)的鍍層，對(duì)前處理而言，浸酸活化與預(yù)鍍鎳是否成功是關(guān)鍵所在。浸酸活化的3個(gè)因素：酸的種類、濃度及活化時(shí)間是否成功是關(guān)鍵所在。其中活化時(shí)間最難把握，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致過(guò)腐蝕而失去光澤，使基體鈍化從而加速氧化膜的生成。時(shí)間過(guò)短，又難以除去附著在基體表面上的致密氧化物薄膜，從而影響鍍層結(jié)合力，時(shí)間以15~30min為最佳。對(duì)預(yù)鍍鎳而言，電流密度是關(guān)鍵，其值過(guò)高，生成結(jié)構(gòu)疏松發(fā)黑的鎳層，其值過(guò)低，也能有效獲得致密且附著力好的鎳層，影響后續(xù)化學(xué)鎳層的質(zhì)量。通過(guò)霍爾槽實(shí)驗(yàn)，對(duì)不銹鋼表殼的電流密度值在10~16A/d㎡之間，對(duì)不同產(chǎn)品，其預(yù)鍍鎳電流密度都要通過(guò)霍爾槽實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。


6. 耐腐蝕性


  在3%氯化鈉溶液中，不銹鋼、2種化學(xué)鍍層的試樣在168 小時(shí)后，用肉眼觀察3個(gè)試樣均無(wú)腐蝕現(xiàn)象。沒有用稱重法進(jìn)行腐蝕速率的定量計(jì)算，只用肉眼進(jìn)行定性判斷。