耐蚀复合镀层和多层镍-铬镀层

类别

性 能 和 应 用

一、耐蚀复合镀层

1.复合电镀层

(1)锌-铝复合镀层(镀液由ZnSO₄、250^#铝粉及抑制铝粉溶解的物质等组成)

具有很高的耐蚀性。镀层中锌与铝组成腐蚀电池，因铝表面存在氧化膜，故铝为阴极。由于氧在铝上的扩散速率低，电子转移受阻，致使电极过程减慢，金属锌的阳极溶解速度下降。该复合镀层的耐蚀寿命远远高于锌镀层及电镀锌后进行扩散处理的镀层。用镀层的腐蚀失重代表其腐蚀速度，试验测得电镀锌层、电镀锌后扩散处理层、电镀Zn-Al复合镀层的腐蚀速度依次为30～40g/(m²·日)，20～25g/(m²·日)、2～5g/(m²·日)。锌-铝复合镀层的焊接性也比电镀锌好；在其上涂装后的协同效果比锌镀层上涂装好得多

锌-氧化铝复合镀层的耐蚀性也优于镀锌层，其中Al₂O₃的粒径可取1～5μm

(2)Ni-Pd复合镀层

该镀层的化学稳定性高于普通镍镀层，这是由于钯的标准电极电位比镍正得多，在腐蚀微电池中，钯是阴极。在复合镀层中只要含有不到1%(体积分数)的钯微粒，即可使基质金属镍强烈地阳极化，结果引起镍层阳极钝化，提高了复合镀层的化学稳定性

根据相同的原理，除钯之外，还可向复合镀层中引入比较便宜的铜、石墨或导电的金属氧化物(Fe₃O₄、MnO₂等)微粒，也能起到提高以镍、钴、铁、铬、铝为基质金属的复合镀层的化学稳定性的作用

(3)69Fe-16Ni-Cr复合镀层

目前，按照不锈钢中Fe、Ni、Cr合金元素的比例，电沉积出Fe-Ni-Cr三元合金尚较难实现，但若将铬以微粒形式悬浮于镀液中，电沉积出(Fe-Ni)-Cr复合镀层，则比较容易。这种复合镀层再经过热处理扩散后可形成与不锈钢成分相近的合金

天津大学郭鹤桐等人根据这个思想，采用复合电镀法[镀液由FeSO₄、NiSO₄及金属铬粉(平均粒径为3μm)等成分组成]制取了69Fe-16Ni-Cr的复合镀层。将这种复合镀层在氮保护气氛中以950℃×16h进行扩散热处理，其耐蚀性能较未经热处理的复合镀层提高了20倍，已接近304不锈钢

该镀层的耐蚀性较单一γ相的304不锈钢稍差，是由于热处理后的组织为以γ相为主，兼有一定量α相和Fe，Cr)₂₃C₆合金碳化物的混合组织

2.复合机械镀锌层

机械镀

是把冲击介质(如玻璃球)、促进剂、光亮平整剂、金属粉和工件一起放入镀覆用的滚筒中，并通过滚筒滚动时产生的动能，把金属粉冷压到工件表面上而形成镀层的工艺

适用机械镀的多是软金属，常用的是锌、镉、锡及其合金

机械镀因具有镀层无氢脆、耗能小、污染少、生产效率高、成本低等优点，在国外应用相当普遍。但普通机械镀锌外观不如电镀层平滑、光亮，存在微小的凹凸及厚度不均匀等问题，从而影响了镀层的致密性和耐蚀性

复合机械镀

是一种机械镀过程中添加少许惰性聚合物颗粒的复合机械镀工艺，使镀层表观及性能得到了改善

其主要工艺步骤仍然是：脱脂漂洗酸洗漂洗闪镀镀锌分离漂洗干燥。唯一不同的就是在镀锌过程中，随着锌粉的加入，添加一定量的惰性聚合物颗粒，如聚乙烯。该微粒粒径为0.5～5μm，加入量为锌粉的5%～10%。微粒的加入可起到润滑和填充作用，能有效地提高锌粉的利用率，显著增加镀层的耐蚀性和耐磨性

二、多层镍-铬镀层

性能特征

多层镍-铬镀层具有优良的耐蚀性和外观，不仅大大提高了防护装饰性，而且可以采用较薄镀层而节约了金属

从单层镍到双层镍、三层镍体系，其耐蚀性和外观依次得以改善。单层镍体系在铬层缺陷处开始针孔腐蚀，并迅速穿透镍层至基体；双层镍体系腐蚀向横向伸展，腐蚀坑呈“平底”特征；三层镍体系腐蚀点较小，当其中铬层为微孔铬时腐蚀呈分散状，延缓了腐蚀向纵深发展。据报道，厚度为30.5μm的双层镍耐蚀性优于厚度为51μm的单层镍，也优于40μm铜-镍-铬镀层

类型

目前常采用的多层镍-铬组成类型有：

半光亮镍-光亮镍-铬

半光亮镍-光亮镍-镍封-铬

半光亮镍-高硫镍-光亮镍-镍封-铬

应用

现今多层镍-铬镀层已成为在严酷环境下使用的钢铁零件的防护装饰性镀层。在摩托车、汽车等户外交通工具上得到越来越广泛的应用