專利名稱：Zn－Fe－ SiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面鍍覆有Zn-Fe-SiO2鍍層的鋼鐵零部件及表面電鍍方法與電解液，屬鋼鐵零部件及金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
腐蝕與防腐關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命安全，表面工程技術(shù)是解決機(jī)械零部件及材料腐蝕與防護(hù)最經(jīng)濟(jì)有效的手段和方法。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對機(jī)械零部件和材料表面的性能要求越來越高，表面處理技術(shù)也隨之有了迅速的發(fā)展。表面工程技術(shù)可以使用化學(xué)、物理或電化學(xué)方法來對零部件或材料表面進(jìn)行處理，使其表面形成各種防護(hù)層，提高零部件或材料的使用壽命。合金復(fù)合表面沉積(電沉積或化學(xué)沉積)因其與單金屬表面沉積相比具有較高的耐蝕性、硬度、致密性、耐磨性、耐高溫性、易焊性及漂亮的外觀，而得到了廣泛的應(yīng)用。
鍍鋅作為鋼鐵的防護(hù)性鍍層，因鋅的資源豐富價(jià)格便宜，得到了廣泛應(yīng)用。為了滿足對零部件或材料性能更高要求，國內(nèi)外都加大了對Zn-Ni、Zn-Fe、Sn-Zn、Zn-Co、Zn-Mn、Zn-Cr、Zn-Ti、Zn-Co-Cr、Zn-Co-Fe、Zn-Ni-P、Zn-Fe-P等鋅基合金鍍的研究與應(yīng)用，其中應(yīng)用較廣的主要是鋅和鐵族金屬形成的合金(Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Co)。研究表明，鋅基合金鍍層的防護(hù)性、裝飾性、硬度及其它機(jī)械性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的鋅鍍層，具有廣泛的應(yīng)用前景；特別是鋅鐵合金因具有較好的性價(jià)比，已在德國汽車工業(yè)普遍應(yīng)用。
近十多年來，人們對研發(fā)高耐蝕性鋅基合金鍍給予了極大關(guān)注。在不斷完善電沉積鋅基復(fù)合鍍的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了Zn-TiO2、Zn-Al2O3、Zn-SiO2、等性能較好的復(fù)合鍍層產(chǎn)品及工藝，為了使復(fù)合鍍層具有更好的耐蝕性和其他性能，近年來又開發(fā)了Zn-Fe-TiO2、Zn-Co-TiO2、Zn-Ni-TiO2等鈦系鋅基復(fù)合鍍層。
盡管如此，國內(nèi)外對固體顆粒與鋅基合金復(fù)合沉積的研究和應(yīng)用還很少，尤其是對Zn-Fe-SiO2的研究及應(yīng)用還未見報(bào)道?，F(xiàn)有Zn-Fe、Zn-Ni基多元非復(fù)合電鍍鍍層雖具有較好的致密性與裝飾性(外觀)，但其硬度、耐蝕性、耐磨性、耐高溫性仍不夠高，仍滿足不了某些特殊工作環(huán)境的需要；而Zn-SiO2等非金屬彌散顆粒復(fù)合鍍層的硬度、耐蝕性、耐磨性、耐高溫性較好，但其致密性、裝飾性(外觀)又較差。而且大多數(shù)鋅基合金(包括Zn-Fe合金、Zn-Fe-TiO2等)鍍層含F(xiàn)e量較低(Fe％＜1％)，因此必須經(jīng)過高鉻酸鈍化處理才能保證鍍層的高耐蝕性，鈍化工藝中具有很高毒性的鉻酸，給電鍍工藝及鍍液后處理帶來了很多困難，使安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)成本大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既有較高硬度、耐蝕性、耐磨性、耐高溫氧化性能，又有高致密性、裝飾性(外觀)、綜合性能優(yōu)良的Zn-Fe-SiO2基復(fù)合表面層的鋼鐵零部件；以及不需要鈍化處理就可獲得高耐蝕性、耐磨性鍍層，工藝簡單、安全、綜合成本低、環(huán)保的鋼鐵零部件Zn-Fe-SiO2表面電鍍方法及電解液。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容為該表面鍍覆有鍍層的鋼鐵零部件，其特殊之處是鍍層為Zn-Fe基體中夾雜有SiO2微粒的Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為87％至91％，鐵含量為8％至12％，SiO2含量為0.5％至1％。鍍層中還可含有稀土元素，形成Zn-Fe-SiO2-RE復(fù)合鍍層，該復(fù)合鍍層中以重量計(jì)鋅含量為82％至91％，鐵含量為8％至12％，SiO2含量為0.5％至1％。鍍層的厚度為10-2至20×10-3mm，稀土元素可以是所有稀土元素(即鈰、鑭、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、餌、銩、鐿、镥、鈧、釔)中的任一種或幾種的任意組合。鍍層厚度及各元素含量根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)確定。
該鋼鐵零部件表面電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電鍍液中、并在對電鍍液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電鍍液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟，其特殊之處在于所述電鍍液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、以及SiO2微粒，電鍍液組成為FeSO4·7H2O 70～210g/L、ZnSO4·7H2O 25～100g/L、(NH4)2SO470～140g/L、檸檬酸20～70g/L、H3BO320～40g/L、抗壞血酸0.8～1.5g/L、SiO220～100g/L、添加劑0.5～5g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑1～3g/L；添加劑為聚乙二醇、硫脲、胡椒醛等中的一種或幾種的任意組合，共沉積促進(jìn)劑為堿土金屬鹽(如氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇、氯化鎂等)的一種或幾種的任意組合。鍍液中還可含有稀土鹽或稀土氧化物中的任一種或幾種的任意組合，其含量為1～15g/L；這些稀土鹽或稀土氧化物是稀土氯化鹽、稀土硫酸鹽、稀土氧化物，即鈰、鑭、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、餌、銩、鐿、镥、鈧、釔的氧化物、氯化鹽或硫酸鹽中的任一種或幾種的任意組合，如氯化鑭、氯化鈰、氯化釔、硫酸鈰、硫酸鑭、硫酸鐠、氧化鈰、氧化鐠、氧化銪、氧化鈧等。鍍液的pH值為3～5，電鍍的電流密度為1～8A/dm2、溫度為室溫。鍍液中SiO2粉末的粒度為0.5～0.9m，電鍍過程中對鍍液的攪拌速度為150～250rpm。
各組成物的含量或選取等工藝參數(shù)及施鍍時(shí)間可根據(jù)實(shí)際所需鍍層厚度、硬度、致密度等在給出范圍內(nèi)具體選擇。
該電鍍用電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、以及SiO2微粒，其組成為FeSO4·7H2O 70～210g/L、ZnSO4·7H2O 25～100g/L、(NH4)2SO470～140g/L、檸檬酸20～70g/L、H3BO320～40g/L、抗壞血酸0.8～1.5g/L、SiO220～100g/L、添加劑0.5～5g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑1～3g/L。添加劑為聚乙二醇、硫脲、香草醛、香豆素中的任一種或幾種的任意組合，共沉積促進(jìn)劑為堿土金屬鹽(如氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇、氯化鎂等)的一種或幾種的任意組合。電解液中還可含有稀土鹽或稀土氧化物中的任一種或幾種的任意組合，其含量為1～15g/L；這些稀土鹽或稀土氧化物是稀土氯化鹽、稀土硫酸鹽、稀土氧化物，即鈰、鑭、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、餌、銩、鐿、镥、鈧、釔的氧化物、氯化鹽或硫酸鹽中的任一種或多種的任意組合，如氯化鑭、氯化鈰、氯化釔、硫酸鈰、硫酸鑭、硫酸鐠、氧化鈰、氧化鐠、氧化銪、氧化鈧等。
各組成物的含量或選取等工藝參數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)具體選擇。
本發(fā)明采用Zn-Fe-SiO2復(fù)合層，使Zn、Fe基質(zhì)層中增加了高熔點(diǎn)、高硬度、耐磨、抗高溫的SiO2顆粒，從而使鍍層的硬度、耐磨性、耐高溫氧化性大幅提高；而且由于電鍍鍍液中Fe2+的數(shù)量大，使鍍層中Fe含量較大，使鍍層外觀光亮，具有的良好的致密性與裝飾性(外觀)的優(yōu)點(diǎn)。在酸性介質(zhì)中，鍍層與介質(zhì)的反應(yīng)主要是鋅、鐵與H+的反應(yīng)，鍍層的耐蝕性主要取決于基質(zhì)金屬與H+反應(yīng)的快慢程度，而鐵在酸中的活性比鋅差，所以鍍層中較高的Fe含量使其對酸的耐蝕性提高。SiO2顆粒在鍍層中的存在，既減小了鍍層中Zn、Fe與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，又可以阻礙空氣中的O2向鍍層中滲透，從而較大幅度地減緩了Zn(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3的生成，使鍍層耐蝕性大大提高。由于鍍層中較高的Fe含量以及SiO2顆粒的作用，使鍍層不需要鈍化處理就可以達(dá)到較高的耐蝕性，大大減化了生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，減少了環(huán)境污染，提高了生產(chǎn)安全性；由于共沉積促進(jìn)劑的加入，還簡化了SiO2的鍍前處理工藝。此外，由于稀土元素特殊的電子層結(jié)構(gòu)，使其具有突出的化學(xué)活性，在Zn-Fe復(fù)合電鍍液中加入RE，一方面可增大陰極極化，阻化合金電沉積，從而使晶粒細(xì)化，鍍層變得平整細(xì)致，耐蝕性提高；另一方面稀土合金元素直接與Zn-Fe形成含稀土化合物，可以使基體的結(jié)構(gòu)更致密，耐磨、耐蝕性能進(jìn)一步提高。
因此，該表面鍍覆有Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層的鋼鐵零部件具有硬度、耐蝕性、耐磨性、耐高溫氧化性、致密性及綜合性能高的優(yōu)點(diǎn)，該電鍍工藝及電解液具有高效率、低成本、低能耗、短流程、環(huán)保性的優(yōu)點(diǎn)。


附圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1表面鍍覆有Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層的鋼管，其鍍層為Zn-Fe基體中夾雜有SiO2微粒的Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為87％，鐵含量為12％，SiO2含量為1％，鍍層的厚度為10-2mm。
該鋼管的表面電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電鍍液中、并在對電鍍液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電鍍液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電鍍液中SiO2粉末的粒度為0.9m，鍍液的pH值為3，施鍍的電流密度為5A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為0.5小時(shí)、對鍍液的攪拌速度為180rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、以及SiO2微粒，其具體組成為FeSO4·7H2O 210g/L、ZnSO4·7H2O 25g/L、(NH4)2SO4140g/L、檸檬酸20g/L、H3BO320g/L、抗壞血酸0.8g/L、SiO2100g/L、聚乙二醇1g/L、硫脲2g/L、胡椒醛2g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鈣3g/L。
實(shí)施例2表面鍍覆有Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層的鐵軌，其鍍層為Zn-Fe基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為91％，鐵含量為8％，SiO2含量為1％，鍍層的厚度為20×10-3mm。
該鐵軌的表面電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電鍍液中、并在對電鍍液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電鍍液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電鍍液中SiO2粉末的粒度為0.9m，鍍液的pH值為5，施鍍的電流密度為6A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為2.5小時(shí)、對鍍液的攪拌速度為250rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、以及SiO2微粒，其具體組成為FeSO4·7H2O 70g/L、ZnSO4·7H2O 100g/L、(NH4)2SO470g/L、檸檬酸70g/L、H3BO330g/L、抗壞血酸1.5g/L、SiO2100g/L、聚乙二醇0.5g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鈣3g/L。
實(shí)施例3表面鍍覆有Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層的泵室內(nèi)襯，其鍍層為Zn-Fe基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為89.5％，鐵含量為10％，SiO2含量為0.5％，鍍層的厚度為12×10-3mm。
該泵室內(nèi)襯的Zn-Fe-SiO2表層電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電解液中、并在對電解液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電解液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電鍍液中SiO2粉末的粒度為0.7m，鍍液的pH值為3，施鍍的電流密度為4A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為1小時(shí)、對解液的攪拌速度為180rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、以及SiO2微粒，其具體組成為FeSO4·7H2O 180g/L、ZnSO4·7H2O 80g/L、(NH4)2SO4100g/L、檸檬酸40g/L、H3BO340g/L、抗壞血酸1.2g/L、SiO220g/L、硫脲0.3g/L、香草醛0.2g/L，SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鍶1g/L。
實(shí)施例4表面鍍覆有Zn-Fe-鈰-SiO2復(fù)合鍍層的鋼板，其鍍層為Zn-Fe-鈰基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為91％、鐵含量為8％、SiO2含量為0.5％、鈰含量為0.5％，鍍層的厚度為20×10-3mm。
該鋼板的Zn-Fe-鈰-SiO2表層電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電鍍液中、并在對電解液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電解液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電解液中SiO2粉末的粒度為0.5m，鍍液的pH值為3.5，施鍍的電流密度為8A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為2.5小時(shí)、對解液的攪拌速度為150rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、SiO2微粒、以及氯化鈰，其具體組成為FeSO4·7H2O 70g/L、ZnSO4·7H2O 100g/L、(NH4)2SO470g/L、檸檬酸70g/L、H3BO340g/L、抗壞血酸1.5g/L、SiO220g/L、胡椒醛0.5g/L、聚乙二醇0.5g/L、硫脲1g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鈣0.5g/L、氯化鎂0.5g/L，氯化鈰1g/L。
實(shí)施例5表面鍍覆有Zn-Fe-鑭-釔-SiO2復(fù)合鍍層的齒輪，其鍍層為Zn-Fe-鑭-釔基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為82％、鐵含量為12％、SiO2含量為1％、鑭含量為3％、釔含量為2％，鍍層的厚度為15×10-3mm，該齒輪的Zn-Fe-鑭-釔-SiO2表層電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電解液中、并在對電解液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電鍍液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電鍍液中SiO2粉末的粒度為0.6m，電解液的pH值為3.5，施鍍的電流密度為1A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為1.5小時(shí)、對電解液的攪拌速度為160rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、SiO2微粒、以及硫酸鑭、硫酸釔，其具體組成為FeSO4·7H2O 210g/L、ZnSO4·7H2O 25g/L、(NH4)2SO4140g/L、檸檬酸20g/L、H3BO330g/L、抗壞血酸1.1g/L、SiO2100g/L、硫脲0.2g/L、聚乙二醇0.3g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鋇2g/L、氯化鎂1g/L，硫酸鑭9g/L、硫酸釔6g/L。
實(shí)施例6表面鍍覆有Zn-Fe-鑭-鐠-鈧-SiO2復(fù)合鍍層的曲軸，其鍍層為Zn-Fe--鑭-鐠-鈧基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為87％、鐵含量為10％、SiO2含量為0.7％、鑭含量為1.5％、鐠含量為0.3％、鈧含量為0.5％，鍍層的厚度為17×10-3mm。
該曲軸的Zn-Fe-鑭-鐠-鈧-SiO2表層電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電解液中、并在對電解液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電解液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電解液中SiO2粉末的粒度為0.7m，電解液的pH值為4，施鍍的電流密度為5.5A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為2小時(shí)、對電解液的攪拌速度為200rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、SiO2微粒、以及氧化鑭、氧化鐠、氧化鈧，其具體組成為FeSO4·7H2O 140g/L、ZnSO4·7H2O 60g/L、(NH4)2SO4110g/L、檸檬酸40g/L、H3BO320g/L、抗壞血酸0.8g/L、SiO280g/L、香草醛2g/L、香豆素1g/L、聚乙二醇1g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鋇1.5g/L、氯化鎂0.5g/L、氯化鈣0.5g/L，氧化鑭4.5g/L、氧化鐠1g/L、氧化鈧1.5g/L。
該鍍層腐蝕參數(shù)測試結(jié)果為(與鐵基體、鍍鋅、鍍鋅-鐵比較)

實(shí)施例7表面鍍覆有Zn-Fe-釹-钷-釤-SiO2復(fù)合鍍層的鐵欄，其鍍層為Zn-Fe-釹-钷-釤基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為88.6％、鐵含量為9％、SiO2含量為0.9％、釹含量為0.5％、钷含量為0.5％、釤含量為0.5％，鍍層的厚度為16×10-3mm。
該鐵欄的Zn-Fe-釹-钷-釤-SiO2表層電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電解液中、并在對電解液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電解液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電鍍液中SiO2粉末的粒度為0.7m，電解液的pH值為4.5，施鍍的電流密度為5.5A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為2小時(shí)、對電解液的攪拌速度為220rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、SiO2微粒、以及氧化釹、氯化钷、硫酸釤，其具體組成為FeSO4·7H2O 110g/L、ZnSO4·7H2O 90g/L、(NH4)2SO485g/L、檸檬酸55g/L、H3BO325g/L、抗壞血酸0.9g/L、SiO290g/L、香草醛2g/L、香豆素1g/L、聚乙二醇1g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鋇1.5g/L、氯化鎂0.5g/L、氯化鈣0.5g/L，氧化釹1.5g/L、氯化钷1.5g/L、硫酸釤1.5g/L。
實(shí)施例8表面鍍覆有Zn-Fe-銪-釓-鋱-鏑-鈥-餌-銩-鐿-镥-釔-SiO2復(fù)合鍍層的齒輪，其鍍層為Zn-Fe-銪-釓-鋱-鏑-鈥-餌-銩-鐿-镥-釔基體中夾雜有SiO2微粒的復(fù)合鍍層，鍍層中以重量計(jì)鋅含量為82％、鐵含量為12％、SiO2含量為1％、銪含量為0.5％、釓含量為0.5％、鋱含量為0.5％、鏑含量為0.5％、鈥含量為0.5％、餌含量為0.5％、銩含量為0.5％、鐿含量為0.5％、镥含量為0.5％、釔含量為0.5％，鍍層的厚度為14×10-3mm，該齒輪的Zn-Fe-銪-釓-鋱-鏑-鈥-餌-銩-鐿-镥-釔-SiO2表層電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電解液中、并在對電解液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電解液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟。電解液中SiO2粉末的粒度為0.6m，鍍液的pH值為4，施鍍的電流密度為1.5A/dm2、溫度為室溫、時(shí)間為1.5小時(shí)、對電解液的攪拌速度為170rpm。
該電解液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、SiO2微粒、以及氯化稀土鹽、硫酸稀土鹽和稀土氧化物。其具體組成為FeSO4·7H2O 200g/L、ZnSO4·7H2O25g/L、(NH4)2SO4130g/L、檸檬酸20g/L、H3BO325g/L、抗壞血酸1g/L、SiO2100g/L、硫脲0.3g/L、聚乙二醇0.2g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑氯化鋇1g/L、氯化鎂2g/L，硫酸銪1.5g/L、硫酸釓1.5g/L、氧化鋱1.5g/L、硫酸鏑1.5g/L、氯化鈥1.5g/L、氯化餌1.5g/L、氧化銩1.5g/L、氧化鐿1.5g/L、硫酸镥1.5g/L、氯化釔1.5g/L。
本發(fā)明Zn-Fe-SiO2鍍層與Zn、Zn-Fe鍍層在5％NaCl溶液中耐蝕性的比較結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種表面鍍覆有鍍層的鋼鐵零部件，其特征在于所述鍍層為Zn-Fe基體中夾雜有SiO2微粒的Zn-Fe-SiO2復(fù)合鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵零部件，其特征在于所述鍍層的厚度為10-2至20×10-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵零部件，其特征在于所述鍍層中以重量計(jì)鋅含量為87％至91％，鐵含量為8％至12％，SiO2含量為0.5％至1％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的鋼鐵零部件，其特征在于零件部表面的鍍層中還可含有稀土元素，形成Zn-Fe-SiO2-RE復(fù)合鍍層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼鐵零部件，其特征在于所述稀土元素可以是所有稀土元素中的任一種或幾種的任意組合，Zn-Fe-SiO2-RE復(fù)合鍍層中以重量計(jì)鋅含量為82％至91％，鐵含量為8％至12％，SiO2含量為0.5％至1％。稀土元素含量為0.5～5％。
6.一種鋼鐵零部件表面電鍍方法，包括在進(jìn)行電鍍之前對所述零部件進(jìn)行打磨水洗、除油，然后水洗、除銹蝕、再經(jīng)水洗后放入電鍍槽電鍍液中、并在對電鍍液攪拌下進(jìn)行電鍍的步驟，還包括在進(jìn)行電解之后從電鍍液中取出所述零部件進(jìn)行水洗、烘干的步驟，其特征在于所述電鍍液包含有作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的H3BO3、以及SiO2微粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電鍍方法，其特征在于鍍液的組成為FeSO4·7H2O 70～210g/L、ZnSO4·7H2O 25～100g/L、(NH4)2SO470～140g/L、檸檬酸20～70g/L、H3BO320～40g/L、抗壞血酸0.8～1.5g/L、SiO220～100g/L、添加劑0.5～5g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑1～3g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電鍍方法，其特征在于鍍液中所述添加劑為聚乙二醇、硫脲、胡椒醛中的一種或幾種的任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電鍍方法，其特征在于鍍液中共沉積促進(jìn)劑為堿土金屬鹽的一種或幾種的任意組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求6～9任一項(xiàng)所述的電鍍方法，其特征在于鍍液中還可含有稀土鹽或稀土氧化物。
11.如權(quán)利要求10所述的電鍍方法，其特征在于所述的稀土鹽或稀土氧化物為稀土氯化鹽、稀土硫酸鹽、稀土氧化物中的任一種或幾種的任意組合，其在鍍液中的含量為1～15g/L。
12.根據(jù)權(quán)利要求6-11任一項(xiàng)所述的電鍍方法，其特征在于鍍液的pH值為3～5，電鍍的電流密度為1～8A/dm2、溫度為室溫。
13.根據(jù)權(quán)利要求6-12任一項(xiàng)所述的電鍍方法，其特征在于鍍液中SiO2粉末的粒度為0.5～0.9m，電鍍過程中對鍍液的攪拌速度為150～250rpm。
14.一種電鍍用電解液，其特征在于所述電解液包含作為主鹽的Fe及Zn的硫酸鹽、作為配合劑的檸檬酸、作為導(dǎo)電鹽的(NH4)2SO4、作為緩沖劑的檸檬酸H3BO3、以及SiO2微粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電解液，其特征在于所述電解液的組成為FeSO4·7H2O 70～210g/L、ZnSO4·7H2O 25～100g/L、(NH4)2SO470～140g/L、檸檬酸20～70g/L、H3BO320～40g/L、抗壞血酸0.8～1.5g/L、SiO220～100g/L、添加劑0.5～5g/L、SiO2共沉積促進(jìn)劑1～3g/L。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解液，其特征在于所述添加劑為聚乙二醇、硫脲、香草醛、香豆素中的任一種或幾種的任意組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解液，其特征在于電解液中共沉積促進(jìn)劑為堿土金屬鹽的一種或幾種的任意組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求14～17任一項(xiàng)所述的電解液，其特征在于電解液中還可含有稀土鹽或稀土氧化物。
19.如權(quán)利要求18所述的電解液，其特征在于所述的稀土鹽或稀土氧化物為稀土氯化鹽、稀土硫酸鹽、稀土氧化物中的任一種或幾種的任意組合，其在電解液中的含量為1～15g/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面鍍覆有Zn－Fe－SiO
文檔編號C25D3/56GK1563504SQ200410022309
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月12日
發(fā)明者張英杰, 范云鷹, 章江洪, 陳陣 申請人:昆明理工大學(xué), 張英杰