摘要：本文實(shí)踐的角度分析了電鍍層提高鋼鐵基材的耐腐蝕性能的原理，對電鍍過程中各前后處理工藝對鍍層耐腐蝕性能的影響進(jìn)行了分析；重點(diǎn)分析了有效提高電鍍鉻層鋼鐵基材耐腐蝕性能的途徑及電鍍工藝參數(shù)對基材耐腐蝕性能的影響。

1 前言

電鍍是獲得金屬防護(hù)層的主要方法之一。根據(jù)對電鍍層的要求不同，電鍍層可分為防護(hù)性鍍層、防護(hù)裝飾性鍍層和滿足特殊要求的功能性鍍層。一般防護(hù)性鍍層是通過在基材表面電鍍防護(hù)性金屬層以達(dá)到保護(hù)基材不被腐蝕破壞的目的，為了達(dá)到防護(hù)要求，通常對電鍍層的基本要求有：

(1) 與基體金屬結(jié)合牢固，附著力好；

(2) 鍍層完整，結(jié)晶細(xì)致緊密，孔隙率低；

(3) 具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能；

(4) 具有符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鍍層厚度，而且鍍層分布要均勻。

為了滿足上述要求，需要在電鍍過程中選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，添加必要的輔助添加劑，以優(yōu)化電鍍的結(jié)晶過程，以期改善鍍層性能。另外，電鍍過程中還會增加必要的前處理和后處理工序，如除油、除銹、噴砂、鈍化封閉等，從而改善鍍前基材表面狀態(tài)，提高鍍層致密度及基材與基體金屬的結(jié)合力；改善鍍后鍍層表面分布狀態(tài)，強(qiáng)化鍍層對金屬的防護(hù)能力。

2 提高鍍鉻層對基體金屬防護(hù)性能的途徑分析

2.1 鍍層對基體金屬的防護(hù)機(jī)理

電鍍層通過兩個途徑實(shí)現(xiàn)對基體金屬的防護(hù)：物理防護(hù)和電化學(xué)防護(hù)。

物理防護(hù)：采用耐腐蝕性能比較好的鍍層將需要保護(hù)的基體金屬包裹起來，采用物理方法隔斷外界空氣及腐蝕性介質(zhì)對基體金屬的腐蝕。鍍層要實(shí)現(xiàn)對基體金屬的物理防護(hù)，需要做到結(jié)晶細(xì)致，無孔隙和裂紋，且具有一定的厚度。

電化學(xué)防護(hù)：采用相對于基體金屬為陽極性的鍍層對金屬進(jìn)行保護(hù)。一方面施鍍金屬對周圍介質(zhì)而言自身具有一定的耐腐蝕性能，另一方面，鍍層相對于基體金屬為陽極性，形成腐蝕時，鍍層自身首先溶解，從而分散腐蝕電流，以消除腐蝕介質(zhì)對基體的影響。

2.2 鍍鉻層的特點(diǎn)及防護(hù)性能

鉻是一種微帶天藍(lán)色的銀白色金屬，雖然電極電位很負(fù)，但是它有很強(qiáng)的鈍化性能，在大氣中很快鈍化，所以較鋼鐵基體零件，鍍鉻層是陰極性鍍層，它對于鋼鐵基體金屬的腐蝕防護(hù)屬于物理防護(hù)。

鉻層的沉積是在添加了添加劑的鉻酸溶液中實(shí)現(xiàn)的。鉻的沉積原理最普遍認(rèn)可的是膠體膜理論。在膠體膜的溶解和鉻金屬沉積交替中，形成的鍍鉻層是一種帶有微裂紋的鍍層，因此鍍層厚度和微裂紋的數(shù)量是影響鉻鍍層防護(hù)性能的重要因素。

3 提高鍍鉻層防護(hù)性能的途徑

3.1 鍍層厚度

試驗(yàn)表明，當(dāng)鍍層厚度小于5μm時，隨著鍍層厚度的增大，其耐蝕性也逐漸提高；當(dāng)鍍層厚度大于5μm時，鍍層因應(yīng)力而增大出現(xiàn)微裂紋，耐蝕性反而降低；當(dāng)鍍鉻層厚度增大到10μm以上時，起初形成的微裂紋被后來沉積的鉻層覆蓋，此時耐蝕性隨著鍍層厚度的增大而增大，所以，常規(guī)情況下，作為防護(hù)性的鍍鉻層厚度一般在20μm以上；

3.2 電鍍前后處理

鍍前鍍后的拋光也對鍍鉻層的耐腐蝕性能有一定的影響。鍍前經(jīng)過拋光后，去除了基體表面微觀尖角，提高了基體表面電化學(xué)活性，降低了電鍍過程中的析氫，宏觀上表現(xiàn)為鉻層的析氫減少，從而減少了鍍鉻層的氫脆，提高了零件的防護(hù)可靠性。

鍍后拋光處理可改善鍍層表面的微裂紋狀態(tài)，從而提高零件的耐腐蝕性能。拋光過程中，在拋光力的作用下，金屬零件表面摩擦產(chǎn)生高溫塑性變形，凸起的部分被壓入并流動，凹進(jìn)的部分被填平，部分的鉻層裂紋也被封死，從而使表面微觀平整性進(jìn)一步得到改善，進(jìn)而提高了基材的耐腐蝕性能。

3.3 電鍍工藝參數(shù)

溶液成分含量、溶液溫度、電流密度都對鍍鉻層的微裂紋有一定的影響尤其是溶液溫度。實(shí)驗(yàn)證明：在溶液成分一定情況下，當(dāng)溶液溫度達(dá)到68°以上時，在相對較低的電流密度下沉積的鉻鍍層裂紋數(shù)明顯變小變少，因而此狀態(tài)下鍍層的耐腐蝕性能也明顯提高。

4 結(jié)論

鋼鐵基材表面電鍍鉻是一種有效提高鋼鐵零部件耐腐蝕性能的方式。影響基材表面鍍鉻層耐腐蝕性能的因素較多，通過增加鍍鉻層厚度，調(diào)整電鍍工藝參數(shù)，增加前后處理工序均能有效提高電鍍鉻層的耐腐蝕性能。實(shí)驗(yàn)證明：鍍層厚度超過20μm；鍍液溫度68°以上，電流密度較低的情況下，可以得到性能優(yōu)異的鍍鉻層。增加鍍前鍍后拋光工藝，可有效改善鍍前基材表面狀態(tài)，整平封閉鍍后鍍層表面微裂紋，從而進(jìn)一步提高鍍層耐腐蝕性能。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 《電鍍手冊》. 國防工業(yè)出版社

[2] 高遠(yuǎn),程先華,湯斐然. 汽車減震器連桿鍍鉻及耐蝕性研究.

[3] 張升達(dá),王如星. 鍍鉻層耐蝕性能的探討.

【作者簡介】

趙士欽，1988年畢業(yè)于天津大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系電化學(xué)工學(xué)專業(yè)。畢業(yè)后進(jìn)入一家大型國企，從事內(nèi)燃機(jī)配件產(chǎn)品的表面處理技術(shù)服務(wù)工作。在工作過程中，曾多次在國家二級刊物上發(fā)表論文，分享自己在工作中解決實(shí)際問題的心得體會和工作經(jīng)驗(yàn)，也曾三次獲得內(nèi)燃機(jī)配付零件的耐磨減磨涂層的實(shí)用新型專利，2000年后，工作需要調(diào)動后，負(fù)責(zé)鍍鉻鍍鋅鍍鎳鍍銅技術(shù)服務(wù)、新產(chǎn)品新工藝的研發(fā)和表面處理車間的技改技措實(shí)施至今。