[發明專利]一種鋅鎳合金電解液及其鍍層的制備方法

無效

• 申請號: 201110362502.5
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102383155A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 林志峰;李相波;許立坤
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D5/22
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 隋臻瑋

技術領域：

本發明涉及一種鋅鎳合金電解液及其鍍層的制備方法，該電解液及鍍層適用于鋼鐵零部件及其他金屬材料表面防腐、防磨保護等，屬鋼鐵零部件及金屬材料表面處理技術領域。

背景技術：

鋼鐵材料是機械零部件常用的材料之一，但其耐蝕性較差限制了其使用。為了提高鋼鐵材料的耐腐蝕性，常在其表面通過電沉積技術制備一層保護性鍍層。鋅鍍層是常見的鍍層之一，其具有良好的耐蝕及裝飾性。鋅基鍍層在表面鍍層工業應用十分廣泛。其缺點在于鋅比較活潑，其較高的腐蝕速率需要更高的厚度以達到腐蝕防護的需要。此外，鋅腐蝕后產生大體積的腐蝕產物能夠引起鋅與基體金屬的分離同時可能使材料產生氫脆。

越來越多的電沉積制鋅研究關注于鋅合金鍍層，即含有少量其他元素的合金，如錳、鐵和鎳等。當在鋅鍍層中添加其他元素之后，其腐蝕速率和腐蝕電位均會發生變化，合金對鋼鐵材料仍具有陽極保護作用，但其腐蝕速率更低。研究表明當鋅鎳鍍層中鎳的含量在12-15wt％時，其耐蝕性最好。當鎳的含量更低時，鍍層腐蝕速率更高；而當鎳的含量更高時，鍍層將會失去陽極保護作用，其對基體材料的保護只限于阻擋保護作用。

鋅鎳電解液常用的添加劑有很多，如表面活性劑、酰胺類物質等。這些添加劑能夠改善鍍層結晶致密度，改善電解液分散能力和覆蓋能力，從而獲得性能優越的鍍層。但這些添加劑往往存在功能單一的缺點，如表面活性劑能夠使晶粒細化等。因此常見的電解液中多選用一種或幾種添加劑來更好地改善鍍層性能，如中國專利申請200910094368.8(張英杰等)，一種鋅鎳合金電解液中選用平平加、糖精和十二烷基磺酸鈉等一種或幾種進行組合以獲得穩定鍍層；OMI國際公司和荏原-烏迪萊特株式會社申請的中國專利，公開號CN87103500，鋅-鎳合金電解液及方法，選用酰胺類物質、糖精鈉等來獲得穩定的鍍層，多種物質的添加使得溶液成分比較復雜。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，更好地提高鋅鎳合金的耐蝕性和簡化溶液組成，提供一種鋅鎳合金電解液及其鍍層的制備方法。

為了實現上述發明目的，在本電解液中除了常用的用來電沉積鋅鎳合金的物質-鋅鹽、鎳鹽、銨鹽等物質外，主要采用了另一種添加劑-正硅酸乙酯，其在電解液中主要有兩種作用：正硅酸乙酯能夠在溶液中水解生成硅酸和乙醇，硅酸間存在的氫鍵能夠抑制溶液中氫離子得電子，從而抑制氫氣生成而使得鍍層更加均勻；同時，硅酸在電極表面生成少量的二氧化硅，能夠起到調節鍍層組分，改善鍍層耐蝕性作用。正硅酸乙酯的加入能夠明顯提高鍍層的耐蝕性。

本發明的鋅鎳合金電解液包含作為鋅源及鎳源的氯化鋅和氯化鎳、導電鹽氯化銨、緩沖劑硼酸以及鹽酸和添加劑正硅酸乙酯，具體組成為：氯化鋅15～50g/L，六水氯化鎳20～90g/L，氯化銨50～80g/L，硼酸5～15g/L，鹽酸3～9g/L，正硅酸乙酯5～20g/L。

該電解液的配制方法為：將除添加劑正硅酸乙酯之外的上述物質按照所需濃度用蒸餾水配制，然后在配好的溶液中加入5～20g/L正硅酸乙酯，并在磁力攪拌器攪拌下以1000r?min^-1左右的攪速攪拌10-40min，使添加劑充分水解，水解溫度為40℃，水解完成后使電解液溫度降至室溫后備用。

該鋼鐵材料表面制備鋅鎳合金鍍層的方法為：將基體材料進行砂紙打磨、依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗后放入電解液中，并在磁力攪拌器攪拌下以恒定電流進行電沉積；電解液包含作為鋅源及鎳源的氯化鋅和氯化鎳、導電鹽氯化銨、緩沖劑硼酸以及鹽酸和添加劑正硅酸乙酯，具體組成為：氯化鋅15～50g/L，六水氯化鎳20～90g/L，氯化銨50～80g/L，硼酸5～15g/L，鹽酸3～9g/L，正硅酸乙酯5～20g/L。

電解液pH值為3～4，采用的電流為10～40mA?cm^-2，電解時間為10～40min，電解液溫度為室溫；以碳鋼為陰極，鉑鈮絲電極為陽極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極。

電解液中各組分的含量、pH、電流密度、電解時間及溫度等參數可根據所需鍍層厚度、硬度、耐蝕性等在給定范圍內選擇。

本發明方法制備的鋅鎳合金電解液能夠明顯提高鋅鎳鍍層的耐蝕性，延長了鍍層使用壽命。本制備方法工藝簡單，成本低廉，操作方便，重現性好且無需大型昂貴設備。所制備的鋅鎳合金鍍層可應用于金屬材料表面處理等領域。

附圖說明：

圖1為未添加正硅酸乙酯和添加正硅酸乙酯的鋅鎳合金的陽極極化曲線圖。

具體實施方式：

下面通過具體實施例對本發明方法做進一步闡述。