氯化钾体系镀镉钴合金及其电泳涂漆工艺

冯绿霞，郭崇武，彭超艺

（广州超邦化工有限公司，广东 广州 510460）

目前，高耐蚀性镀层包括镉镀层、镉钛合金镀层以及锌镍合金镀层，这些镀层均需采用钝化技术提高耐蚀性。然而，钝化膜很薄，其抗摩擦和抗划伤性较差，镀件在装配和使用中钝化层容易受到损伤而失去防护性能。

军舰和海上石油设备经受着海洋环境的强腐蚀，其安全性面临严峻的挑战。为此，在研究和应用氯化钾无氰镀镉工艺的基础上[1-7]，开发了具有更高耐蚀性的氯化钾镉钴合金电镀工艺[8-9]。为了克服钝化膜抗划伤性差的缺陷，又开发了在镉钴合金镀层上电泳涂漆的新工艺。

1 工艺流程

在钢铁基体上镀镉钴合金及电泳涂漆工艺流程如下：化学除油→水洗→除锈→水洗→阴极电解除油→水洗→阳极电解除油→水洗→活化→水洗→镀镉钴合金→水洗→烘干→除氢(200 °C × 10 h)→出光(体积分数为1.5%的硝酸)→水洗→磷化→水洗→填充保护剂→水洗→电泳涂漆→水洗→烘干→固化(120 ～ 140 °C ，40 ～ 70 min)→冷却→检验→包装。

1.1 前处理

采用传统的除油剂和盐酸进行除油、除锈与活化。

1.2 镀镉钴合金

采用超邦化工最新开发的氯化钾镉钴合金电镀工艺：氯化镉20 ～ 35 g/L，氯化钴2 ～ 15 g/L，配位剂90 ～ 150 g/L，氯化钾140 ～ 180 g/L，光亮剂1 ～ 2 mL/L，辅助剂20 ～ 40 mL/L，pH 6.5 ～ 7.5，操作温度20 ～ 35 °C，阴极电流密度0.5 ～ 2.0 A/dm2，阴阳极面积比2∶(1 ～ 3)，阳极为镉含量不低于99.97%的镉板。镀层厚度要求8 ～ 12 μm。

1.3 磷化

采用传统的中温锌-铁系磷化工艺[10]：马日夫盐30 ～ 40 g/L，六水合硝酸锌80 ～ 100 g/L，磷酸二氢锌30 ～ 40 g/L，游离酸4 ～ 7 点，总酸度60 ～ 80 点，操作温度50 ～ 70 °C。要求磷化膜厚度1 ～ 2 μm，磷化膜过厚时电阻过高，不利于电泳涂漆。

1.4 填充

工件磷化后采用以下工艺进行后处理：钼酸钠20 ～ 60 g/L，碳酸钠4 ～ 6 g/L，温度50 ～ 60 °C，浸渍时间5 ～ 10 min。磷化膜的耐蚀性不高，过去采用重铬酸钾或铬酸酐溶液在70 ～ 90 °C 下进行封闭处理。考虑到环保和节能的要求，本工艺采用钼酸钠溶液在50 ～ 60 °C 下对磷化膜进行填充处理。

1.5 电泳涂漆

采用超邦化工的AKINI 120 电泳工艺进行涂漆，电泳漆膜的厚度为8 ～ 12 μm。

电泳工艺成分和操作条件：AKINI 120 保护剂300 ～ 350 mL/L，AKINI PL IT 颜料5 ～ 15 g/L，操作温度25 ～ 30 °C，槽电压30 ～ 40 V，电泳时间60 ～ 90 s。AKINI PL IT 颜料包括多种颜色，镉钴合金镀层的电泳漆中可加入黑色、橘黄色、军绿色等颜料，颜料的加入量依据顾客要求的颜色深浅而定。

电泳槽中还可加入质量分数为1.5%的羟基石墨烯胶体[11-12]15 ～ 20 g/L。石墨烯的引入能够明显增强电泳漆膜的耐蚀性等性能。

2 镀层性能

2.1 抗划伤性

用镀层封闭剂制备的封闭膜的厚度一般为2 ～ 3 μm，镀件在装配和使用中封闭膜被划伤后会失去对镀层的保护作用，尤其是当封闭膜和钝化膜一同破裂后，镀层及镀件基体很快就会被腐蚀性介质腐蚀。尽管目前无氰镀镉钝化后加石墨烯封闭剂封闭的镀层结构已经达到了相当高的耐蚀性[13]，但仍无法有效解决钝化膜和封闭膜被划伤后面临的海洋强腐蚀问题。电泳漆膜的厚度一般为10 ～ 20 μm 左右，其抗划伤能力远远高于传统的镀层封闭膜。因此，用本工艺制备的防护层能够克服传统封闭技术存在的缺陷。

2.2 结合力

按照JB 2111-1977《金属覆盖层的结合强度试验方法》进行热冲击试验，把镀件加热至190 °C 后放入室温的水中骤冷，防护层无脱落，也没有起泡，满足结合力要求。

2.3 耐蚀性

按照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾试验，5 000 h 后镀件表面无白色腐蚀物生成。与传统的重防腐型涂层相比，本防护层薄很多，具有制备成本低的优点。

3 结语

采用镀镉钴合金及电泳涂漆新工艺制备的防护层具有高抗摩擦性、高抗划伤性和高耐蚀性，为解决我国制造业面临的热带海洋强腐蚀问题提供了一种新的技术方案。