氯化鉀體系鍍鎘鈷合金及其電泳涂漆工藝

馮綠霞，郭崇武，彭超藝

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

目前，高耐蝕性鍍層包括鎘鍍層、鎘鈦合金鍍層以及鋅鎳合金鍍層，這些鍍層均需采用鈍化技術(shù)提高耐蝕性。然而，鈍化膜很薄，其抗摩擦和抗劃傷性較差，鍍件在裝配和使用中鈍化層容易受到損傷而失去防護(hù)性能。

軍艦和海上石油設(shè)備經(jīng)受著海洋環(huán)境的強(qiáng)腐蝕，其安全性面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為此，在研究和應(yīng)用氯化鉀無氰鍍鎘工藝的基礎(chǔ)上[1-7]，開發(fā)了具有更高耐蝕性的氯化鉀鎘鈷合金電鍍工藝[8-9]。為了克服鈍化膜抗劃傷性差的缺陷，又開發(fā)了在鎘鈷合金鍍層上電泳涂漆的新工藝。

1 工藝流程

在鋼鐵基體上鍍鎘鈷合金及電泳涂漆工藝流程如下：化學(xué)除油→水洗→除銹→水洗→陰極電解除油→水洗→陽極電解除油→水洗→活化→水洗→鍍鎘鈷合金→水洗→烘干→除氫(200 °C × 10 h)→出光(體積分?jǐn)?shù)為1.5%的硝酸)→水洗→磷化→水洗→填充保護(hù)劑→水洗→電泳涂漆→水洗→烘干→固化(120 ～ 140 °C ，40 ～ 70 min)→冷卻→檢驗(yàn)→包裝。

1.1 前處理

采用傳統(tǒng)的除油劑和鹽酸進(jìn)行除油、除銹與活化。

1.2 鍍鎘鈷合金

采用超邦化工最新開發(fā)的氯化鉀鎘鈷合金電鍍工藝：氯化鎘20 ～ 35 g/L，氯化鈷2 ～ 15 g/L，配位劑90 ～ 150 g/L，氯化鉀140 ～ 180 g/L，光亮劑1 ～ 2 mL/L，輔助劑20 ～ 40 mL/L，pH 6.5 ～ 7.5，操作溫度20 ～ 35 °C，陰極電流密度0.5 ～ 2.0 A/dm2，陰陽極面積比2∶(1 ～ 3)，陽極為鎘含量不低于99.97%的鎘板。鍍層厚度要求8 ～ 12 μm。

1.3 磷化

采用傳統(tǒng)的中溫鋅-鐵系磷化工藝[10]：馬日夫鹽30 ～ 40 g/L，六水合硝酸鋅80 ～ 100 g/L，磷酸二氫鋅30 ～ 40 g/L，游離酸4 ～ 7 點(diǎn)，總酸度60 ～ 80 點(diǎn)，操作溫度50 ～ 70 °C。要求磷化膜厚度1 ～ 2 μm，磷化膜過厚時電阻過高，不利于電泳涂漆。

1.4 填充

工件磷化后采用以下工藝進(jìn)行后處理：鉬酸鈉20 ～ 60 g/L，碳酸鈉4 ～ 6 g/L，溫度50 ～ 60 °C，浸漬時間5 ～ 10 min。磷化膜的耐蝕性不高，過去采用重鉻酸鉀或鉻酸酐溶液在70 ～ 90 °C 下進(jìn)行封閉處理。考慮到環(huán)保和節(jié)能的要求，本工藝采用鉬酸鈉溶液在50 ～ 60 °C 下對磷化膜進(jìn)行填充處理。

1.5 電泳涂漆

采用超邦化工的AKINI 120 電泳工藝進(jìn)行涂漆，電泳漆膜的厚度為8 ～ 12 μm。

電泳工藝成分和操作條件：AKINI 120 保護(hù)劑300 ～ 350 mL/L，AKINI PL IT 顏料5 ～ 15 g/L，操作溫度25 ～ 30 °C，槽電壓30 ～ 40 V，電泳時間60 ～ 90 s。AKINI PL IT 顏料包括多種顏色，鎘鈷合金鍍層的電泳漆中可加入黑色、橘黃色、軍綠色等顏料，顏料的加入量依據(jù)顧客要求的顏色深淺而定。

電泳槽中還可加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的羥基石墨烯膠體[11-12]15 ～ 20 g/L。石墨烯的引入能夠明顯增強(qiáng)電泳漆膜的耐蝕性等性能。

2 鍍層性能

2.1 抗劃傷性

用鍍層封閉劑制備的封閉膜的厚度一般為2 ～ 3 μm，鍍件在裝配和使用中封閉膜被劃傷后會失去對鍍層的保護(hù)作用，尤其是當(dāng)封閉膜和鈍化膜一同破裂后，鍍層及鍍件基體很快就會被腐蝕性介質(zhì)腐蝕。盡管目前無氰鍍鎘鈍化后加石墨烯封閉劑封閉的鍍層結(jié)構(gòu)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的耐蝕性[13]，但仍無法有效解決鈍化膜和封閉膜被劃傷后面臨的海洋強(qiáng)腐蝕問題。電泳漆膜的厚度一般為10 ～ 20 μm 左右，其抗劃傷能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鍍層封閉膜。因此，用本工藝制備的防護(hù)層能夠克服傳統(tǒng)封閉技術(shù)存在的缺陷。

2.2 結(jié)合力

按照J(rèn)B 2111-1977《金屬覆蓋層的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)，把鍍件加熱至190 °C 后放入室溫的水中驟冷，防護(hù)層無脫落，也沒有起泡，滿足結(jié)合力要求。

2.3 耐蝕性

按照GB/T 10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，5 000 h 后鍍件表面無白色腐蝕物生成。與傳統(tǒng)的重防腐型涂層相比，本防護(hù)層薄很多，具有制備成本低的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)語

采用鍍鎘鈷合金及電泳涂漆新工藝制備的防護(hù)層具有高抗摩擦性、高抗劃傷性和高耐蝕性，為解決我國制造業(yè)面臨的熱帶海洋強(qiáng)腐蝕問題提供了一種新的技術(shù)方案。