專利名稱：Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤杭八㈠兎椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍領(lǐng)域，尤其涉及一種Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤?，以及一種使用該刷鍍?nèi)芤哼M(jìn)行的刷鍍方法。
背景技術(shù)：
電刷鍍是一種從電鍍(槽鍍)發(fā)展起來利用電化學(xué)原理在導(dǎo)電工件進(jìn)行金屬離子沉積形成鍍層的新技術(shù)。電刷鍍使用專用電源、鍍筆和刷鍍液，無需常規(guī)電鍍槽。在電刷鍍過程中，鍍筆外裹布包套，以一定的壓力與工件保持接觸并作相對運(yùn)動，在電流的作用下，使得金屬離子沉積在工件表面，從而完成刷鍍工作。電刷鍍技術(shù)由于具有設(shè)備簡單、工藝靈活、沉積速度快、鍍層和基體材料的結(jié)合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛使用于機(jī)械零部件的修復(fù)，對于大型機(jī)械的不解體現(xiàn)場修復(fù)或野外搶修具有尤其突出的實(shí)用價值。鋅鎳合金鍍層是一種新型的優(yōu)良防護(hù)性鍍層，適用于在惡劣的工業(yè)大氣和嚴(yán)酷的海洋環(huán)境中使用。鎳含量7 9%的鋅鎳合金耐蝕性是鋅鍍層的3倍以上；含鎳量13%左右的鋅鎳合金鍍層耐蝕性是鋅鍍層的5倍以上，它具有最好的耐蝕性。電沉積Zn-Ni合金的鍍液主要分為兩大類，即堿性和弱酸性氯化物鍍液。兩類鍍液各有其優(yōu)缺點(diǎn):弱酸性氯化物鍍液的優(yōu)點(diǎn)是電流效率高(95%以上)，沉積速度快，鍍層的耐蝕性、光亮度一般較堿性鍍液好。堿性鍍液的最大優(yōu)點(diǎn)是分散能力和深鍍能力較高，適合于復(fù)雜零件的電鍍，鍍液成分簡單，對設(shè)備腐蝕性小。它的缺點(diǎn)是電流效率較低，沉積速度慢。中國專利CN101550577B公開了一種鋼鐵零部件表面Zn-Ni合金電鍍方法，酸性鍍液中含有氯化銨，鍍液腐蝕性大，銨對魚類有毒；電鍍時須采用特制的脈沖電源，鍍覆Zn-Ni合金多層膜，設(shè)備及工藝控制復(fù)雜；電流密度低，電鍍速度慢(0.0004 mm/min),出光所需時間長(20-30分鐘)，鍍 層光亮度不高。中國專利CN94100815公開了一種堿性電鍍光亮鋅鎳合金的方法，鍍層雖有時達(dá)到鏡面光亮，但電流效率低(低至13.3%)，且電流越大，電流效率越低，有效電流密度不超過2A/dm2，這樣電鍍速度慢，能耗大，出光速度慢(需10-50 分鐘)。此外，上述發(fā)明中，為了使鍍層光亮都在溶液中加入了光亮劑，光亮劑在電鍍過程中分解消耗減少，一般只能憑經(jīng)驗(yàn)添加，影響鍍層的光亮一致性。另外，光亮劑的分解產(chǎn)物會夾雜在鍍層中，降低了鍍層的防腐能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種綠色節(jié)能環(huán)保、鍍層沉積速度快、刷鍍成品鏡面光亮的Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤阂约笆褂迷撊芤旱乃㈠兎椒?。本發(fā)明的目的通過提供如下的一種刷鍍?nèi)芤簛韺?shí)現(xiàn)，包括:導(dǎo)電鹽，濃度為50-60克/升；絡(luò)合劑，濃度為50-100克/升；鎳離子，濃度為20-50克/升；鋅離子，濃度為15-45
克/升。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電鹽為氯化鈉和氯化鉀的其中之一。
優(yōu)選的，所述絡(luò)合劑為檸檬酸和酒石酸的其中之一。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電鹽為氯化鈉，所述絡(luò)合劑為酒石酸，鎳離子與氯離子結(jié)合形成氯化鎳，鋅離子與氯離子結(jié)合形成氯化鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:氯化鎳:100-150克/升；氯化鋅:150-200克/升；氯化鈉:50-60克/升；酒石酸:50-100 克 / 升?；蛘?，所述導(dǎo)電鹽為氯化鈉，所述絡(luò)合劑為檸檬酸，鎳離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鎳，鋅離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:硫酸鎳:120-150克/升；硫酸鋅:150-200克/升；氯化鈉:50-60克/升；檸檬酸:50-100克/升?；蛘?，所述導(dǎo)電鹽為氯化鉀，所述絡(luò)合劑為酒石酸，鎳離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鎳，鋅離子與溶液中的氯離子結(jié)合形成氯化鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:硫酸鎳:200-250克/升；氯化鋅:150-200克/升；氯化鉀:50-60克
/升；酒石酸:50-100克/升?；蛘?，所述導(dǎo)電鹽為氯化鉀，所述絡(luò)合劑為檸檬酸，鎳離子與溶液中的氯離子結(jié)合形成氯化鎳，鋅離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:氯化鎳:200-250克/升；硫酸鋅:150-200克/升；氯化鉀:50-60克/升；梓檬酸:50-100克/升。優(yōu)選的，所述的刷鍍?nèi)芤翰话ü饬羷９饬羷┰陔婂冞^程中分解消耗減少，一般只能憑經(jīng)驗(yàn)添加，影響鍍層的光亮一致性。另外，光亮劑的分解產(chǎn)物會夾雜在鍍層中，降低了鍍層的防腐能力。本發(fā)明的目的還通過提供一種刷鍍方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括將導(dǎo)電材料與電刷鍍機(jī)的負(fù)極接通，將鍍筆與電刷鍍 機(jī)的正極接通，移動鍍筆將刷鍍?nèi)芤核㈠兊綄?dǎo)電材料的欲鍍表面上，所述刷鍍?nèi)芤簽槿缜叭我舛嗡龅腻兯⑷芤?，所述電刷鍍機(jī)的工作電壓為5 10V。優(yōu)選的，所述鍍筆相對于導(dǎo)電材料的移動速度為10-15米/分。優(yōu)選的，在將導(dǎo)電材料與電刷鍍機(jī)的負(fù)極接通之前，清洗導(dǎo)電材料的表面，具體包括以下步驟，第一步:電凈；用電凈液TGY-1溶液，在正極性、電壓IOV至15V處理約30秒，待工件上水膜均勻推開后完成。然后用水沖洗。第二步:一次活化；用活化液THY-2溶液，在反極性，電壓IOV至15V處理約20秒，待表面呈均勻的灰黑色后完成。然后用水沖洗。第三步:二次活化；用活化液THY-3溶液，在反極性，電壓18V至20V處理約40秒，待表面呈均勻的銀灰色后完成。然后用水沖洗。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:溶液穩(wěn)定，質(zhì)保期長；原料中無任何污染源，對環(huán)境及人體健康危害??；刷鍍?nèi)芤河昧仙?，不含各種光亮劑，可方便地對零部件局部鍍覆，刷鍍速度快，生產(chǎn)效率高；鍍層出光速度快，色澤鏡面光亮，防護(hù)能力好；鍍層無須鍍后鈍化處理，可保持外觀不變色；使用絨布包套，對鍍層有拋光作用，鍍層出光速度快，3分鐘即可出光，鍍層外觀如鏡面樣光亮、穩(wěn)定，即使在空氣中長期存放仍保持特有的光澤。
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明之前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。本發(fā)明所用的鎳鹽、鋅鹽、導(dǎo)電鹽(氯化鈉或氯化鉀)及絡(luò)合劑(檸檬酸或酒石酸)等均為常規(guī)化學(xué)試劑，試劑等級均為化學(xué)級。本發(fā)明所用的電凈液TGY-1、活化液THY-2、活化液THY-3等均屬刷鍍常用溶液，生產(chǎn)廠家為南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司。本發(fā)明的刷鍍?nèi)芤阂枣圎}、鋅鹽為主成份，添加適量的導(dǎo)電鹽及絡(luò)合劑，鎳鹽、鋅鹽、導(dǎo)電鹽(氯化鈉或氯化鉀)及絡(luò)合劑(檸檬酸或酒石酸)分別溶解于純水中，最后混合配制成水溶液。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的刷鍍?nèi)芤航M成如下:導(dǎo)電鹽，濃度為50-60克/升；絡(luò)合劑，濃度為50-100克/升；鎳離子，濃度為20-50克/升；鋅離子，濃度為15-45克/升。刷鍍?nèi)芤褐?，所述?dǎo)電鹽為氯化鈉或氯化鉀；所述絡(luò)合劑為檸檬酸或酒石酸。下面列舉幾種優(yōu)選的配比方式。刷鍍?nèi)芤号浞揭?所述導(dǎo)電鹽為氯化鈉，所述絡(luò)合劑為酒石酸，鎳離子與氯離子結(jié)合形成氯化鎳，鋅離子與氯離子結(jié)合形成氯化鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:氯化鎳:100-150克/升；氯化鋅:150-200克/升；氯化鈉:50-60克/升；酒石酸:50-100克/升。刷鍍?nèi)芤号浞蕉?所述導(dǎo)電鹽為氯化鈉，所述絡(luò)合劑為檸檬酸，鎳離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鎳，鋅離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:硫酸鎳:120-150克/升；硫酸鋅:150-200克/升；氯化鈉:50-60克/升；檸檬酸:50-100克/升。刷鍍?nèi)芤号浞饺?所述導(dǎo)電鹽為氯化鉀，所述絡(luò)合劑為酒石酸，鎳離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鎳，鋅離子與溶液中的氯離子結(jié)合形成氯化鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:硫酸鎳:200-250克/升；氯化鋅:150-200克/升；氯化鉀:50-60克/升；酒石酸:50-100克/升。刷鍍?nèi)芤号浞剿?所 述導(dǎo)電鹽為氯化鉀，所述絡(luò)合劑為檸檬酸，鎳離子與溶液中的氯離子結(jié)合形成氯化鎳，鋅離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為:氯化鎳:200-250克/升；硫酸鋅:150-200克/升；氯化鉀:50-60克/升；檸檬酸:50-100克/升。本發(fā)明的各實(shí)施例中，刷鍍?nèi)芤壕话ü饬羷?。刷鍍?nèi)芤旱氖褂梅椒?，即刷鍍方法包?首先，清洗導(dǎo)電材料的表面；然后，在導(dǎo)電材料表面鍍過渡層、鍍工作層；最后，將導(dǎo)電材料與電刷鍍機(jī)的負(fù)極接通，將鍍筆與電刷鍍機(jī)的正極接通，移動鍍筆將刷鍍?nèi)芤核㈠兊綄?dǎo)電材料的欲鍍表面上，刷鍍?nèi)芤旱膬?yōu)選工作參數(shù)范圍為:PH值4-5，電壓5-15伏，作為刷筆的陰極移動速度為10-15米/分。具體的，前述清洗導(dǎo)電材料表面的步驟主要包括:
第一步:電凈；用電凈液TGY-1溶液，在正極性、電壓10-15V，處理約30秒，待工件上水膜均勻推開后完成。然后用水沖洗。第二步:一次活化；用活化液THY-2溶液，在反極性，電壓10-15V，處理約20秒，待表面呈均勻的灰黑色后完成。然后用水沖洗。第三步:二次活化；用活化液THY-3溶液，在反極性，電壓18 — 20 V處理約40秒，待表面呈均勻的銀灰色后完成。然后用水沖洗。最后使用刷鍍?nèi)芤哄冧\鎳合金鍍層，即使用前述配方的刷鍍?nèi)芤海谡龢O性，電壓優(yōu)選5 IOV刷鍍導(dǎo)電材料表面，作為陰極的鍍筆移動速度為10-15米/分。電流密度約為20 40 A/dm2。刷鍍速度(鍍層沉積速度)大于0.005 mm/min。在本發(fā)明中，導(dǎo)電材料表面粗糙度越低，越有利于獲得更光亮的整平效果；優(yōu)選，導(dǎo)電材料表面粗糙度Ra小于等于3.2 ym，能獲得鏡面效果。另外，刷鍍鍍層時，包裹陽極的材料最好使用絨布包套，且包裹陽極時有絨毛的一面向外，這樣，絨布包套對鍍層有拋光作用，鍍層出光速度快，3分鐘即達(dá)鏡面光亮。鍍層無須鍍后鈍化處理，可保持外觀不變色；鍍層外觀如鏡面樣光亮、穩(wěn)定，即使在空氣中長期存放仍保持特有的光澤。本發(fā)明并不限于前述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)精髓的啟示下，還可能做出其他變更，但只要其實(shí)現(xiàn)的功能與本發(fā)明相同或相似，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。`
權(quán)利要求
1.一種Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤?，其特征在于，包? 導(dǎo)電鹽，濃度為50-60克/升，所述導(dǎo)電鹽為氯化鈉或氯化鉀； 絡(luò)合劑，濃度為50-100克/升，所述絡(luò)合劑為檸檬酸或酒石酸； 鎳離子，濃度為20-50克/升； 鋅離子，濃度為15-45克/升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤?，其特征在于，所述?dǎo)電鹽為氯化鈉，所述絡(luò)合劑為酒石酸，鎳離子與氯離子結(jié)合形成氯化鎳，鋅離子與氯離子結(jié)合形成氯化鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為: 氯化鎳:100-150克/升； 氯化鋅:150-200克/升； 氯化鈉:50-60克/升； 酒石酸:50-100克/升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤?，其特征在于，所述?dǎo)電鹽為氯化鈉，所述絡(luò)合劑為檸檬酸，鎳離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鎳，鋅離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為: 硫酸鎳:120-150克/升; 硫酸鋅:150-200克 /升； 氯化鈉:50-60克/升； 檸檬酸:50-100克/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤?，其特征在于，所述?dǎo)電鹽為氯化鉀，所述絡(luò)合劑為酒石酸，鎳離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鎳，鋅離子與溶液中的氯離子結(jié)合形成氯化鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為: 硫酸鎳:200-250克/升； 氯化鋅:150-200克/升； 氯化鉀:50-60克/升； 酒石酸:50-100克/升。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤海涮卣髟谟?，所述?dǎo)電鹽為氯化鉀，所述絡(luò)合劑為檸檬酸，鎳離子與溶液中的氯離子結(jié)合形成氯化鎳，鋅離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成硫酸鋅，所述刷鍍?nèi)芤旱腜H值為4-5，各組成成分的濃度為: 氯化鎳:200-250克/升； 硫酸鋅:150-200克/升； 氯化鉀:50-60克/升； 檸檬酸:50-100克/升。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的任意一種Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤海涮卣髟谟?，所述的刷鍍?nèi)芤翰话ü饬羷?br> 7.一種刷鍍方法，該方法包括將導(dǎo)電材料與電刷鍍機(jī)的負(fù)極接通，將鍍筆與電刷鍍機(jī)的正極接通，移動鍍筆將刷鍍?nèi)芤核㈠兊綄?dǎo)電材料的欲鍍表面上，其特征在于，所述刷鍍?nèi)芤簽闄?quán)利要求6中的任意一項(xiàng)所述的鍍刷溶液，所述電刷鍍機(jī)的工作電壓為5 10伏。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的刷鍍方法，其特征在于，所述鍍筆相對于導(dǎo)電材料的移動速度為10-15米/分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的刷鍍方法，其特征在于，在將導(dǎo)電材料與電刷鍍機(jī)的負(fù)極接通之前，清洗導(dǎo)電材料的表面，具體包括以下步驟: 第一步:電凈；用電凈液TGY-1溶液，在正極性、電壓IOV至15V處理約30秒，待工件上水膜均勻推開后完成，然后用水沖洗； 第二步:一次活化；用活化液THY-2溶液，在反極性，電壓IOV至15V處理約20秒，待表面呈均勻的灰黑色后完成，然后用水沖洗； 第三步:二次活化；用活化液THY-3溶液，在反極性，電壓18V至20V處理約40秒，待表面呈均勻的銀灰色后完成，然后用水沖洗。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的刷鍍方法，其特征在于，所述鍍筆使用絨布包裹，且絨布的有絨毛的一面朝外?！?br> 全文摘要
本發(fā)明提供了一種Zn-Ni合金刷鍍?nèi)芤杭八㈠兎椒?，包括?dǎo)電鹽，濃度為50-60克/升；絡(luò)合劑，濃度為50-100克/升；鎳離子，濃度為20-50克/升；鋅離子，濃度為15-45克/升。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在溶液穩(wěn)定，質(zhì)保期長；原料中無任何污染源，對環(huán)境及人體健康危害??；刷鍍?nèi)芤河昧仙?，不含各種光亮劑，可方便地對零部件局部鍍覆，刷鍍速度快，生產(chǎn)效率高；鍍層出光速度快，色澤鏡面光亮，防護(hù)能力好；鍍層無須鍍后鈍化處理，可保持外觀不變色；使用絨布包套，對鍍層有拋光作用，鍍層出光速度快，3分鐘即可出光，鍍層外觀如鏡面樣光亮、穩(wěn)定，即使在空氣中長期存放仍保持特有的光澤。
文檔編號C25D5/06GK103243360SQ20121003120
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者薛伯生, 魏龍泉, 王金 申請人:南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司