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镀层的结合力:金属的钝化问题

2018年03月14日 08:43:00   点击次数:309 次   作者:本站

金属的钝化性与电镀的关系十分密切。从许多书籍、手册中都可查到难镀材料的镀前特殊处理要求。这些材料之所以难镀,绝大部分都与其易钝性密切相关。第四讲已简单讨论过钝化与活化的问题,本讲考虑到这一问题对电镀的重要性,再作较详细的讨论。钝化与活化是相反的行为:钝化使金属的电极电位向正方向偏移,而活化则使其向负方向偏移。通过测定金属在不同介质中的电位一时间曲线,可判定其钝化与活化状态。钝化是因为在纯金属或合金表面形成了钝化层(多为氧化层)。当设法去掉钝化层后,纯金属或合金由钝化态转变为活化态。电镀时,镀层只有在完全处于活化的表面上沉积,才能得到好的结合力和外观。若表面存在钝化层,一方面拉大了镀层与基体金属原子间的距离,使万有引力下降:另一方面,不可能在两种金属原子之间形成金属键。

金属是否会钝化,与所处介质条件有关,但更主要的是取决于金属本身的性质。对此,可比较金属"钝性系数"的大小:钝性系数越大的金属,越易钝化,且钝化层越致密。部分金属的钝性系数为:钛,2.44;铝,0.82;铬,0.74;铍,0.73;钼,0.49;镁,O.47;镍,0.37;钻,0.20;铁,0.18;锰,0.13;锌,0.024;钙、铜、铅、锡,~0.00。钛是极易钝化的金属,而钙、铜、铅、锡则不易钝化。

在钝性系数小的金属中掺入一定质量分数的一种或几种钝性系数大的金属而形成合金,则会提高其易钝化性,从而提高耐蚀能力。例如,在钢中加入13%以上的铬则成为铁素体或马氏体不锈钢(如0Crl3和4Crl3);再掺入更易钝化的钛等,则成为更耐蚀的奥氏体不锈钢,典型的是不具铁磁性的lCrl8Ni9Ti不锈钢(含铬l8%、镍9%及少量的钛)。而含钼的不锈钢则具有较好的耐硫酸腐蚀性。电镀锌镍合金甚至锌铁合金的耐蚀性也比电镀纯锌要好得多。为了取代六价铬镀锌钝化,目前的三价铬钝化液中多要加入镍盐、钴盐。无铬钝化虽有不少研究,但其耐蚀性均不如含铬钝化。有人认为无铬钝化最有前途的还是采用钛盐、稀土金属,钼酸盐钝化则次之。在20世纪70年代末,笔者曾见过用硫酸氧钛作主盐的钛盐银白钝化产品,不但白度很高,且抗蚀性不错;但其缺点是为了保证钛离子处于高价态,要加入大量不稳定的双氧水,故未有推广。

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