金属覆盖层工程用镍电镀层(一)

                                  金属覆盖层工程用镍电镀层(一)
    引言

    工程用镍电镀层具有多方面的应用,如提高硬度、耐磨性、耐蚀性、承载性能、抗热氧化性、抗腐蚀疲劳性能及其它表面性能的改进。电镀镍也在工程中用于修复磨损的或超差的机加工件以及与其它金属覆盖层组合为扩散阻挡层。工程用镍电镀层一般含镍高于99%,其通常采用不加添加剂的瓦特镍或氨基磺酸镍槽液进行电镀。附录A给出了典型槽液的组成、操作条件及镀层的机械性能。

    要求提高硬度、增强耐磨性、改善电沉积内应力及增强整平性能时,可以向溶液中加入如碳化硅、碳化钨、氧化铝、碳化铬的微粒及其它物质。当镀层最终使用温度为低温或中温时,可添加含硫有机添加剂来提高硬度和降低残余内应力。含硫镍电镀层在高温下暴露会导致镀层变脆和开裂,其影响与温度有关。热处理时间足够长时,150℃下这种影响可能很明显。

    一个显著的趋势是工程用镍合金电镀工艺的应用逐渐增多,这包括镍与钴、铁、锰、钼、磷、钨组成的二元合金。

    金属覆盖层工程用镍电镀层

    1范围

    本标准规定了黑色和有色金属上的工程用镍和镍合金电镀层的要求。

    本标准不适用于镍为小组分的二元镍合金电镀层。

    标识提供了一种表示工程用镍及镍合金电镀层的类型和厚度的方法。

    2规范性引用文件

    下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

    GB/T3138金属镀覆和化学处理与有关过程术语(modISO2079和ISO2080)

    GB/T4955金属覆盖层厚度测量阳极溶解库仑法(idtISO2177)

    GB/T5270金属基体上的金属覆盖层电镀和化学镀覆盖层附着力试验方法评述(idtISO2819)

    GB/T6461金属和其它无机覆盖层涂覆和未涂覆金属覆盖层的螺栓和螺杆的残余氢脆试验斜楔法(idtISO10587)

    GB/T6462金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法(idtISO1463)

    GB/T6463金属和其它无机覆盖层厚度测量方法评述(idtISO3882)

    GB/T7503金属覆盖层厚度测量扫描电镜法(idtISO9220)

    GB/T9790金属和其它无机覆盖层维氏和努氏显微硬度试验(modISO4516)

    GB/T12334金属和其它无机覆盖层厚度测量的定义和一般规则(idtISO2064)

    GB/T12335金属基体上的金属和其它无机覆盖层的腐蚀试验方法腐蚀实验试样和试件的评级(idtISO10289)

    GB/T12609电沉积金属覆盖层和相关精饰计数检验抽样程序(idtISO4519)

    GB/T13744磁性和非磁性基体上的镍电镀层厚度的测量(idt2361)

    GB/T15821金属覆盖层延展性测量方法评述(idtISO8401)

    GB/T16921金属覆盖层厚度测量X射线光谱法(idtISO3497)

    GB/T19349金属和其它无机覆盖层为降低氢脆危害性的钢铁前处理(idtISO9587)

    GB/T19350金属和其它无机覆盖层为降低氢脆危害性的钢铁涂覆后处理(idtISO9588)

    GB/T20015金属和其他无机覆盖层电镀镍、自催化镀镍、电镀铬及最后精饰自动控制喷丸

    硬化前处理(idtISO12686)

    GB/T20018金属和非金属覆盖层厚度测量β反向散射法(idtISO3543)

    ISO15274金属和其它无机覆盖层钢铁析氢的电化学测量藤壶电极法

    EN12508金属及合金的防护表面处理、金属和其它无机覆盖层词汇

    3术语和定义

    GB/T3138、GB/T12334、EN12508确立的术语和定义适用于本标准。

    4向供方提供的资料

    4.1必要资料

    按本标准订购电镀产品时,需方应在合同或订购合约中,或在工程图纸上书面提供以下资料:

    a)标识(见第5章);

    b)替代试样的要求(见6.1);

    c)主要表面,应在工件图纸上标明,也可用有适当标记的样品说明(见6.2);

    d)最后的表面精饰状态,如电镀的、打磨的、机加工的或抛光的。也可用需方提供或认可的样品来表明所要求的精饰状态,以便于比较(见6.2和6.3);

    e)缺陷的类型和大小,每类缺陷在表面或每平方分米表面上允许的数量(见6.2);

    f)表面上最小厚度有要求的附加部分(见6.4);

    g)测量厚度、结合强度、孔隙率的试验方法;如有需要,还应指明内应力和延展性的试验方法(依次见6.4,6.6,6.7,6.11和6.12);

    h)工件的抗拉强度及电镀前为减少内应力的热处理的要求(见6.8);

    i)电镀后降低氢脆的要求及氢脆试验方法(见6.9);

    j)抽样方案和接收水平(见第7章)。

    4.2附加资料

    适当时,需方应提供以下附加资料:

    a)基体金属的标准组成或规格、冶金学状态以及硬度(见5.3);

    注:修复工件时,很难提供这些资料,因此镀层的质量难以保证(见6.10)。

    b)电镀前/后喷砂的必要性;

    c)前处理的任何要求或限制,如用蒸汽喷砂代替酸洗前处理;

    d)底电镀层和/或面层的要求(见5.5);

    e)表面精饰、硬度、结合力的要求(见6.3、6.5和6.6)。

    5标识

    5.1概述

    标识可能出现在工程图、订购单、合同或详细的产品说明中。

    标识按照规定的顺序明确指出了基体材料及其标准牌号(非强制性的)、减小应力的要求、底镀层的类型和厚度、镍或镍合金镀层的类型和厚度、面镀层的类型和厚度以及包括热处理在内的后处理。

    5.2组成

    标识应包括以下内容:

    a)术语“电镀层”;

    b)本标准的编号,即GB/T12332;

    c)连字符;

    d)基体金属的化学符号(见5.3);

    e)斜线(/);

    f)镍或镍合金镀层及底镀层和面镀层的符号,每一层之间按镀层的先后顺序用斜线分(/)开。镀层标识应包括镀层的以微米计的厚度(见5.5)和热处理要求(见5.4)。省去的或不作要求的步骤应用双斜线(//)标明。

    注:特种合金建议用该基体金属的化学符号后加标准牌号注明,如:UNS号,或等同的国家或地方牌号。其牌号置于<>内。

    例:Fe是高强度钢的UNS牌号。#hc360分页符#

    5.3基体金属的标识

    基体金属应用其化学符号表示。如果是合金,则应标明主要成分。

    例如:

    a)Fe表示铁和钢;

    b)Zn表示锌合金;

    c)Cu表示铜及铜合金;

    d)Al表示铝及铝合金。

    注:为确保表面预处理合适及镀层与基体金属之间的结合力,标明特种合金的成分和冶金学状态(回火、渗氮等)尤为重要。

    5.4热处理要求的标识

    热处理要求应按如下要求标注在方括号内:

    a)字母SR表示消除应力的热处理;字母ER表示降低氢脆敏感性的热处理;字母HT表示其它的热处理;

    b)在圆括号中标明最低温度,用℃计;

    c)热处理持续时间,用小时计;

    例如:[SR(210)1]表示在210℃下消除应力处理1小时。

    热处理有规定时,标识中应包括其要求(见5.6中的最后实例)。

    5.5金属镀层的类型和厚度

    电镀镍用镍的化学符号Ni后加以微米计的最小局部厚度表示。镍电镀层的类型用表1中给出的符号表示,并置于厚度数值的后面。

    对于镍合金电镀层,表2给出了表示合金电镀层的符号,在其后面的圆括号中标注合金镀层的主要成分的数值,再注明规定的以微米计的最小局部厚度的数值。

    例如:NiCo(35)25表示厚度为25μm、含钴质量分数为35℅的镍—钴合金电镀层。

    电沉积或以其它方式镀覆的金属底镀层和面镀层应用沉积金属的化学符号表示,后接镀层的最小局部厚度的数值(以微米计)。

    表1不同类型的镍电镀层的符号、硫含量及延展性

镍电镀层的类型
符号
硫含量
质量分数,℅
延展性

无硫
sf
< 0.005
> 8
含硫
sc
> 0.04

镍母液中分散有微粒的
无硫镍
pd
< 0.005
> 8
    表2电沉积二元镍合金的符号和主要成分

镍合金
符 号
主要成分
质量分数,℅
镍—钴
NiCo
5 ~ 50  钴
镍—铁
NiFe
10 ~ 30  铁
镍—锰
NiMn
约0.5  锰
镍—钼
NiMo
5 ~ 40  钼
镍—钨
NiW
5 ~ 40  钨
镍—磷
NiP
1~ 30  磷
    注:工程用镍电镀层常由瓦特镍和氨基磺酸镍槽液电沉积,附录A给出了槽液的主要成分。符号sf表示槽液不含硬化剂、光亮剂和减小应力的添加剂,镀层不含硫。符号sc表示槽液中可能含有硫或其它共沉积元素或化合物,这些物质用来增加镍层的硬度、减小粗糙度或控制内应力。为了电沉积钴、铁、锰或磷的镍合金,可对瓦特槽和氨基磺酸镍槽液进行调整。然而,无论是电沉积钼还是钨的镍合金槽液,都与瓦特镍和氨基磺酸盐槽液显著不同。据报道,已出现了适于电沉积镍-钼、镍-钨的槽液。关于镍合金电沉积的其它技术资料见参考文献[6]和[7]。#hc360分页符#

    5.6标识实例

    碳钢上电沉积的最小局部厚度为50μm、无硫的工程用镍电镀层标识为:

    电镀层GB/T12332-Fe//Ni50sf

    铝合金上电沉积的最小局部厚度为75μm、无硫的、镍层含有共沉积的碳化硅颗粒的工程用镍电镀层标识为:

    电镀层GB/T12332-Al//Ni75pd

    高强度钢上电沉积的最小局部厚度为25μm、无硫的工程用镍电镀层,电镀前在210℃下进行消除应力的热处理2小时,并在210℃下进行降低脆性的热处理22小时,该镍电镀层标识为:

    电镀层GB/T12332-Fe/[SR(210)2]/Ni25sf/[ER(210)22]

    为了便于订货,详细的产品说明书不仅包括标识,而且还应清楚地注明特定产品其它必要的使用要求。

    注:前面两个实例中的双分隔号表明电镀前和电镀后对热处理不作要求。

   

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