電鍍鋁車輪鍍層性能及其測試標准

來源: handler   發布時間: 2019-03-26   66 次浏覽   大小:  16px  14px  12px

鍍層結合力 

鍍層結合力是指鍍層與基體金屬的結合強度,即單位面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力。鍍層結合力不好 ,多數原因是鍍前處理不良所致;另外,鍍液成分與工藝規範不當或基體金屬與鍍層金屬的熱膨脹系數懸殊,均對 鍍層結合力有明顯影響。 評定鍍層與基體金屬結合力通常采用定性測量法,它以鍍層金屬和基體金屬的物理機 械性能不同爲基礎,即當試樣經受不均勻變形、熱應力和外力的直接作用後,檢查鍍層是否有結合不良的現象。

1. 1 鍍層附著力試驗  按ASTM B 571標准的要求進行鍍層附著力試驗(通常包括锉刀試驗、磨鋸試驗、劃線 劃格試驗等)時,銅–鎳–鉻複合鍍層不能起皮、剝落。 

1. 2 反向鋸刀試驗  按GM264M附錄A的規定進行反向鋸刀試驗時,鍍層與底材以及鍍層之間不允許有翹起或剝 落。 

1. 3 熱循環試驗(TCT)  GM264M中規定電鍍鋁車輪必須通過熱循環試驗,試驗按下列步驟進行: 步驟 1──CASS試驗至少66 h; 步驟2──(−30 ± 1.5) °C,1 h; 步驟3──(25 ± 5) °C,15 min;  步驟4──(85 ± 1.5) °C,1 h(車輪置于具有空氣循環的烤箱內); 步驟5──(25 ± 5) °C, 15 min;  步驟6──步驟2至步驟5組成一個熱循環,重複3次熱循環,即總共做4個循環,每個循環後均需檢驗車 輪,車輪必須無變形、龜裂、起泡、絲狀裂紋,要求鍍層與底材的結合力以及各鍍層之間的結合力良好。 

2. 鍍層厚度  GM4260P中規定的鍍層厚度測量方法有破壞檢測法與非破壞檢測法兩類,其中破壞檢測法有金相顯 微法(ASTM B 487)、幹涉測量法、質量–面積法、電化學法(ASTM B 504)等多種方法,非破壞檢測法有磁性 法、渦流法、X射線光譜法(ASTM B 568)等等。測量時至少應在有代表性的部位(圖1中的區域A和B)測量3個以上 厚度,計算其平均值作爲厚度測量結果。電鍍鋁車輪A、B區域的鍍層厚度不得低于如下要求:鉻層厚度≥0.25  μm,鎳層厚度≥40 μm,銅層厚度≥15 μm,鍍層總厚度≥50 μm。 

3. 鍍層的耐鹽霧性  var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120; 電鍍 鋁車輪的耐鹽霧性是指鍍層對鹽霧侵蝕的抵抗能力。作爲耐腐蝕試驗之一的耐鹽霧試驗方法,包括中性鹽霧(NSS) 試驗、醋酸鹽霧(ASS)試驗和銅加速醋酸鹽霧(CASS)試驗。中性鹽霧試驗被認爲是評定與海洋氣氛關系密切的材料 其有關性質的最有效方法;而醋酸鹽霧試驗和銅加速醋酸鹽霧試驗這兩種方法被認爲更適于鋼或鋅基壓鑄件上的裝 飾性鍍鉻、镉以及化學處理的鋁上的磷化或陽極氧化等。所以GM264M中的3.2.1規定“電鍍車輪必須按 ASTM B 368標准進行CASS試驗(銅加速的醋酸鹽霧試驗),且66 h後在指定表面(圖1中的區域A和B)不允許有腐 蝕現象”;而對于次要表面(圖1中的區域C、D和E),則規定“在66 h的CASS試驗後,按GM9102P所要求的,在空氣 吹幹後表面不允許有劃痕、剝離、剝落和大于1 mm的小泡”。 

4. 多層電鍍鎳的厚度和電位差  ASTM B 764《多層鎳鍍層中單層的同步厚度和電化學電勢測定方法(STEP試驗 )》是對覆蓋層厚度測量陽極溶解庫侖法(ISO 2177)的改進,也叫陽極溶解或電化學退鍍法。試驗所得到的數據 顯示于如圖2所示的記錄圖上,此圖是以鎳層厚度(退鍍時間)爲X軸,以鎳層的毫伏值(電位)爲Y軸的標繪圖。各層 的厚度(或時間差)在曲線上逐級階或分段測定,而電化學電位差則由Y軸上曲線幅度的變化來確定。曲線有一小的分段或級階發生于鎳層厚度約3 μm處,然後在厚度約14 μm處出現較大的級階,最後在約 36 μm處出現大的電位變化。曲線的第一部分代表厚度爲3 μm的閃鍍鎳,其後爲11 μm  厚的光亮鎳和22  μm厚的半光亮鎳。從半光亮鎳層的毫伏讀數中減去光亮鎳層的毫伏讀數便可得到兩者之間的電化學電位差。圖2 中,光亮鎳730 mV,半光亮鎳875 mV,兩者的差值爲145 mV,即光亮鎳比半光亮鎳負145 mV。

5. 鍍層 孔隙率的測定  鍍層的孔隙是指從鍍層表面直達基體金屬的細小孔道,孔隙的大小影響鍍層的防護能力。GM264M 要求腐蝕試驗後應根據ASTM B 456規定的兩種方法測定不連續鉻鍍層單位面積上鎳封顆粒數:  (1) 用 Dubpernell鍍銅的方法測定鍍鉻層中不連續點的數目(ASTM B 456附件X4),要求微孔數應有10 000 個/cm2。  (2) 在腐蝕試驗後測定活化點的數目(ASTM B 456附件X5),要求活化點的數目爲2 000個/cm2。  允許在CASS試驗後和測試活化點前脫去鉻鍍層。

6. 鍍層內應力的測定  電鍍後,鍍層産生的內應力使陰極薄片向陽極彎曲(張應力)或背向陽極彎曲(壓應力)。 一般來說,鍍層總是有內應力的,它的存在將影響鍍層的性能。比如,鍍層應力較高會導致細薄柔軟的被鍍制件( 或鑄件本身)變形;而對于粗厚、不易變形的制件,則會造成鍍層裂紋、起泡、剝落等現象。在外力作用下,鍍層 的內應力還會降低制件的抗疲勞強度和加速應力腐蝕斷裂,這些都直接影響産品的質量。鍍層內應力的測定采用 ASTM B 636推薦的螺旋計法。試驗測得電鍍鋁車輪的銅和鎳鍍層的宏觀內應力不大,一般在±100 MPa範圍內。

鍍層結合力 

鍍層結合力是指鍍層與基體金屬的結合強度,即單位面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力。鍍層結合力不好 ,多數原因是鍍前處理不良所致;另外,鍍液成分與工藝規範不當或基體金屬與鍍層金屬的熱膨脹系數懸殊,均對 鍍層結合力有明顯影響。 評定鍍層與基體金屬結合力通常采用定性測量法,它以鍍層金屬和基體金屬的物理機 械性能不同爲基礎,即當試樣經受不均勻變形、熱應力和外力的直接作用後,檢查鍍層是否有結合不良的現象。

1. 1 鍍層附著力試驗  按ASTM B 571標准的要求進行鍍層附著力試驗(通常包括锉刀試驗、磨鋸試驗、劃線 劃格試驗等)時,銅–鎳–鉻複合鍍層不能起皮、剝落。 

1. 2 反向鋸刀試驗  按GM264M附錄A的規定進行反向鋸刀試驗時,鍍層與底材以及鍍層之間不允許有翹起或剝 落。 

1. 3 熱循環試驗(TCT)  GM264M中規定電鍍鋁車輪必須通過熱循環試驗,試驗按下列步驟進行: 步驟 1──CASS試驗至少66 h; 步驟2──(−30 ± 1.5) °C,1 h; 步驟3──(25 ± 5) °C,15 min;  步驟4──(85 ± 1.5) °C,1 h(車輪置于具有空氣循環的烤箱內); 步驟5──(25 ± 5) °C, 15 min;  步驟6──步驟2至步驟5組成一個熱循環,重複3次熱循環,即總共做4個循環,每個循環後均需檢驗車 輪,車輪必須無變形、龜裂、起泡、絲狀裂紋,要求鍍層與底材的結合力以及各鍍層之間的結合力良好。 

2. 鍍層厚度  GM4260P中規定的鍍層厚度測量方法有破壞檢測法與非破壞檢測法兩類,其中破壞檢測法有金相顯 微法(ASTM B 487)、幹涉測量法、質量–面積法、電化學法(ASTM B 504)等多種方法,非破壞檢測法有磁性 法、渦流法、X射線光譜法(ASTM B 568)等等。測量時至少應在有代表性的部位(圖1中的區域A和B)測量3個以上 厚度,計算其平均值作爲厚度測量結果。電鍍鋁車輪A、B區域的鍍層厚度不得低于如下要求:鉻層厚度≥0.25  μm,鎳層厚度≥40 μm,銅層厚度≥15 μm,鍍層總厚度≥50 μm。 

3. 鍍層的耐鹽霧性  var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120; 電鍍 鋁車輪的耐鹽霧性是指鍍層對鹽霧侵蝕的抵抗能力。作爲耐腐蝕試驗之一的耐鹽霧試驗方法,包括中性鹽霧(NSS) 試驗、醋酸鹽霧(ASS)試驗和銅加速醋酸鹽霧(CASS)試驗。中性鹽霧試驗被認爲是評定與海洋氣氛關系密切的材料 其有關性質的最有效方法;而醋酸鹽霧試驗和銅加速醋酸鹽霧試驗這兩種方法被認爲更適于鋼或鋅基壓鑄件上的裝 飾性鍍鉻、镉以及化學處理的鋁上的磷化或陽極氧化等。所以GM264M中的3.2.1規定“電鍍車輪必須按 ASTM B 368標准進行CASS試驗(銅加速的醋酸鹽霧試驗),且66 h後在指定表面(圖1中的區域A和B)不允許有腐 蝕現象”;而對于次要表面(圖1中的區域C、D和E),則規定“在66 h的CASS試驗後,按GM9102P所要求的,在空氣 吹幹後表面不允許有劃痕、剝離、剝落和大于1 mm的小泡”。 

4. 多層電鍍鎳的厚度和電位差  ASTM B 764《多層鎳鍍層中單層的同步厚度和電化學電勢測定方法(STEP試驗 )》是對覆蓋層厚度測量陽極溶解庫侖法(ISO 2177)的改進,也叫陽極溶解或電化學退鍍法。試驗所得到的數據 顯示于如圖2所示的記錄圖上,此圖是以鎳層厚度(退鍍時間)爲X軸,以鎳層的毫伏值(電位)爲Y軸的標繪圖。各層 的厚度(或時間差)在曲線上逐級階或分段測定,而電化學電位差則由Y軸上曲線幅度的變化來確定。曲線有一小的分段或級階發生于鎳層厚度約3 μm處,然後在厚度約14 μm處出現較大的級階,最後在約 36 μm處出現大的電位變化。曲線的第一部分代表厚度爲3 μm的閃鍍鎳,其後爲11 μm  厚的光亮鎳和22  μm厚的半光亮鎳。從半光亮鎳層的毫伏讀數中減去光亮鎳層的毫伏讀數便可得到兩者之間的電化學電位差。圖2 中,光亮鎳730 mV,半光亮鎳875 mV,兩者的差值爲145 mV,即光亮鎳比半光亮鎳負145 mV。

5. 鍍層 孔隙率的測定  鍍層的孔隙是指從鍍層表面直達基體金屬的細小孔道,孔隙的大小影響鍍層的防護能力。GM264M 要求腐蝕試驗後應根據ASTM B 456規定的兩種方法測定不連續鉻鍍層單位面積上鎳封顆粒數:  (1) 用 Dubpernell鍍銅的方法測定鍍鉻層中不連續點的數目(ASTM B 456附件X4),要求微孔數應有10 000 個/cm2。  (2) 在腐蝕試驗後測定活化點的數目(ASTM B 456附件X5),要求活化點的數目爲2 000個/cm2。  允許在CASS試驗後和測試活化點前脫去鉻鍍層。

6. 鍍層內應力的測定  電鍍後,鍍層産生的內應力使陰極薄片向陽極彎曲(張應力)或背向陽極彎曲(壓應力)。 一般來說,鍍層總是有內應力的,它的存在將影響鍍層的性能。比如,鍍層應力較高會導致細薄柔軟的被鍍制件( 或鑄件本身)變形;而對于粗厚、不易變形的制件,則會造成鍍層裂紋、起泡、剝落等現象。在外力作用下,鍍層 的內應力還會降低制件的抗疲勞強度和加速應力腐蝕斷裂,這些都直接影響産品的質量。鍍層內應力的測定采用 ASTM B 636推薦的螺旋計法。試驗測得電鍍鋁車輪的銅和鎳鍍層的宏觀內應力不大,一般在±100 MPa範圍內。