鍍鎳層的汗?jié)n腐蝕及防護(hù)

付 明， 張寶根

（1.中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽471003；2.西安中大科技有限公司，陜西 西安710048）

0 前言

電子產(chǎn)品的殼體部件大量使用鍍鎳。在使用過程中不可避免地要用手接觸，而鍍鎳層對手汗?jié)n的吸附能力較強(qiáng)，容易造成腐蝕。

人體汗?jié)n通常顯酸性，pH值在4.8～5.8之間［1］。它具有一定的腐蝕性，對于抗腐蝕能力不是很強(qiáng)的金屬會發(fā)生侵蝕作用。因此，有必要在此方面開展一些研究工作。

1 試驗

1.1 不銹鋼基體鍍鎳層的表面腐蝕試驗

試驗樣品為304不銹鋼板，尺寸為15mm×10 mm×1mm。鍍鎳工藝［2］為：硫酸鎳70～80g／L，硫酸鎳銨40～50g／L，硫酸鋅35～40g／L，硫氰酸鉀15～20g／L，pH值5.6～5.9，15～35℃。鍍層厚度為4～7μm。試片鍍后用去離子水清洗干凈，然后用乙醇脫水，于80℃下烘干。

（1）腐蝕介質(zhì)使用一次性蒸餾水配制，具體為［3］：①1mol／L尿素；②1mol／L NaCl；③9g／L乳酸；④1mol／L尿素＋1mol／L NaCl；⑤1mol／L NaCl＋9g／L乳酸；⑥1mol／L尿素＋9g／L乳酸；⑦1mol／L NaCl＋1mol／L尿素＋9g／L乳酸。使用的試劑均為分析純。

（2）對鍍鎳試片浸漬上述各類腐蝕介質(zhì)溶液，時間為48h，每4h記錄一次腐蝕狀況。

（3）腐蝕等級

按4級評價：（a）未腐蝕生成銹點；（b）輕微黃紅色、微灰暗色；（c）輕度變黃紅色、灰暗色，并有褐色膜或出現(xiàn)一個或幾個銹點；（d）黃紅色加深，或出現(xiàn)銹點擴(kuò)散嚴(yán)重且面積較大。

結(jié)果表明：①腐蝕介質(zhì)中，40h前的腐蝕等級為a，44～48h的腐蝕等級為b；②腐蝕介質(zhì)中，32h前的腐蝕等級為a，36～44h的腐蝕等級為b，48h的腐蝕等級為c；③腐蝕介質(zhì)中，20h前的腐蝕等級為a，24～44h的腐蝕等級為b，48h的腐蝕等級為c；④腐蝕介質(zhì)中，32h前的腐蝕等級為a，36h的腐蝕等級為b，40～48h的腐蝕等級為c；⑤腐蝕介質(zhì)中，32h前的腐蝕等級為a，36～40h的腐蝕等級為b，44～48h的腐蝕等級為c；⑥腐蝕介質(zhì)中，28h前的腐蝕等級為a，32～40h的腐蝕等級為b，44～48h的腐蝕等級為c；⑦腐蝕介質(zhì)中，24h前的腐蝕等級為a，28～36h的腐蝕等級為b，40～48h的腐蝕等級為c。

1.2 鋁及其合金基體鍍鎳層的表面腐蝕試驗

試驗樣品為YL12鋁板，尺寸為15mm×10 mm×1mm。鍍鎳工藝同前。

（1）腐蝕介質(zhì)：同1.1。

（2）對鍍鎳試片浸漬上述各類腐蝕介質(zhì)溶液，時間為48h，每4h記錄一次腐蝕狀況。

（3）腐蝕等級

按4級評價：（a）未腐蝕變暗；（b）輕微灰色、微灰暗色；（c）輕度灰暗色膜或出現(xiàn)一個或幾個黑色點；（d）灰色加深、加重，或出現(xiàn)黑點擴(kuò)散嚴(yán)重且面積較大。

結(jié)果表明：①腐蝕介質(zhì)中，4～48h的腐蝕等級均為a；②腐蝕介質(zhì)中，44h前的腐蝕等級為a，48h的腐蝕等級為b；③腐蝕介質(zhì)中，32h前的腐蝕等級為a，36～44h的腐蝕等級為b，48h的腐蝕等級為c；④腐蝕介質(zhì)中，32h前的腐蝕等級為a，36～40h的腐蝕等級為b，44～48h的腐蝕等級為c；⑤腐蝕介質(zhì)中，28h前的腐蝕等級為a，32～44h的腐蝕等級為b，48h的腐蝕等級為c；⑥腐蝕介質(zhì)中，36h前的腐蝕等級為a，40～44h的腐蝕等級為b，48h的腐蝕等級為c；⑦腐蝕介質(zhì)中，24h前的腐蝕等級為a，28～40h的腐蝕等級為b，44～48h的腐蝕等級為c。

1.3 不銹鋼基體鍍鎳層涂敷保護(hù)材料后的表面腐蝕試驗

試驗樣品為304不銹鋼板，尺寸為15mm×10 mm×1mm。鍍鎳工藝同前。

（1）腐蝕介質(zhì)使用一次性蒸餾水配制，具體為：①1mol／L NaCl；②1mol／L尿素；③9g／L乳酸。使用的試劑均為分析純。

（2）對鍍鎳試片涂敷LP-1068C和SP-2068C保護(hù)材料，然后浸漬上述各類腐蝕介質(zhì)溶液，時間為48h，每4h記錄一次腐蝕狀況。

（3）腐蝕等級：同1.1。

結(jié)果表明：涂敷LP-1068C保護(hù)材料的鍍鎳試片，在3種腐蝕介質(zhì)中腐蝕48h，腐蝕等級均為a；涂敷SP-2068C保護(hù)材料的鍍鎳試片，僅在①腐蝕介質(zhì)中腐蝕48h時的腐蝕等級為b，其余的均為a。

1.4 鋁及其合金基體鍍鎳層涂敷保護(hù)材料后的表面腐蝕試驗

試驗樣品為YL12鋁板，尺寸為15mm×10 mm×1mm。鍍鎳工藝同前。

（1）腐蝕介質(zhì)：同1.3。

（2）對鍍鎳試片涂敷LP-1068C和SP-2068C保護(hù)材料，然后浸漬上述各類腐蝕介質(zhì)溶液，時間為48h，每4h記錄一次腐蝕狀況。

（3）腐蝕等級：同1.2。

結(jié)果表明：涂敷LP-1068C保護(hù)材料的鍍鎳試片，在3種腐蝕介質(zhì)中腐蝕48h，腐蝕等級均為a；涂敷SP-2068C保護(hù)材料的鍍鎳試片，除了在①和②腐蝕介質(zhì)中腐蝕48h，③腐蝕介質(zhì)中腐蝕44h和48h時的腐蝕等級為b，其余的均為a。

1.5 中性鹽霧試驗

根據(jù)《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗 鹽霧試驗》（GJB4.11—1983）做鹽霧試驗。

（1）試驗樣品為304不銹鋼板，尺寸為15mm×10mm×1mm。鍍鎳工藝同前。

未涂敷任何材料的鍍鎳試片標(biāo)記為A，涂敷LP-1068C和SP-2068C的分別標(biāo)記為B和C。各取三組進(jìn)行試驗，結(jié)果見表1。

表1 不銹鋼板上鍍鎳層的鹽霧試驗結(jié)果

（2）試驗樣品為YL12鋁板，尺寸為15mm×10mm×1mm。鍍鎳工藝同前。

未涂敷任何材料的鍍鎳試片標(biāo)記為A，涂敷LP-1068C和SP-2068C的分別標(biāo)記為B和C。各取三組進(jìn)行試驗，結(jié)果見表2。

2 接觸電阻測定

接觸電阻按照GB5095—85中的毫伏法測定，目的是在小于擊穿膜電阻的電流1mA和開路電壓20mV的情況下，真實反映保護(hù)膜存在時接觸電阻的變化［4］。

表2 鋁板上鍍鎳層的鹽霧試驗結(jié)果

試驗施力裝置用天平，具體如圖1所示。在天平一端固定探頭，另一端放置燒杯以備接滴定管中滴下的水滴。測量前探頭不接觸試片，調(diào)節(jié)滴定管使其按20滴／mL（即每滴0.05g）滴定。滴定開始后由于天平失去平衡，探頭必然接觸試片。其目的是檢測在小接觸壓力下保護(hù)膜存在是否破壞試片的導(dǎo)電性［5］。

圖1 施力裝置

3 結(jié)果與討論

手汗?jié)n中的各成分對鍍鎳層的腐蝕作用各不相同。可以歸納為兩類：一類為尿素，雖對鍍層具有一定的輕微侵蝕作用，但這種作用會隨腐蝕的進(jìn)行而減緩；另一類為乳酸和NaCl，兩者對鍍鎳層都具有侵蝕作用，并可使腐蝕過程持續(xù)進(jìn)行，而且兩者共存時，具有更強(qiáng)的侵蝕性。在手汗?jié)n中，尿素可以看成是一種中等強(qiáng)度的緩蝕劑，在沒有Cl—存在時，有減緩腐蝕的作用。

從尿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)看，其具有雙胺基，可提供孤對電子，能夠吸附在鍍鎳表面，對腐蝕起到一定的保護(hù)作用，但尿素的吸附能力遠(yuǎn)弱于銨鹽的［6］。這一方面表現(xiàn)在對鍍鎳層的抑制作用較弱；另一方面則表現(xiàn)在當(dāng)具有強(qiáng)特性吸附能力的Cl—占據(jù)，此時尿素幾乎不在鍍層表面吸附。

尿素為酰胺類化合物，它與乳酸分子通過氫鍵形成新的化合物。該化合物雖然有一定的吸附能力，但有Cl—時，鍍層表面上該化合物的吸附同樣會被Cl—取代。

鍍鎳層在酸性環(huán)境中受到電極電位、表面腐蝕物的面積和鍍鎳層表面中間反應(yīng)物的濃度控制，在沒有Cl—時，腐蝕速率相對較慢；在有Cl—時，由于Cl—同乳酸的協(xié)同效應(yīng)，使其對鍍鎳層的腐蝕速率明顯加快。

4 結(jié)論

為防止基體腐蝕，就必須封閉微孔或提高微孔之間基體電極電位的一致性、微孔的大小均勻性，以及產(chǎn)生化學(xué)和電化學(xué)腐蝕與抗腐蝕能力的均衡性。事實上很難做到?？梢?，只有涂敷具有協(xié)同效應(yīng)的防手汗?jié)n腐蝕的保護(hù)材料（通常的保護(hù)材料沒有此功能，汗手摸后會留下指紋且不易處理），才能保證上述問題得以解決。

［1］陳鴻海.金屬腐蝕學(xué)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，1995.

［2］李鴻年.電鍍工藝手冊［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

［3］李瑛，張濤，王福會.AZ91D鎂合金手汗腐蝕機(jī)理研究［J］.中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報，2004，24（5）：226-229.

［4］張寶根.鋼鐵基體鍍鎳保護(hù)材料的研究［J］.電鍍與涂飾，2002，21（5）：22-25.

［5］張寶根.正確地選擇電接觸材料［J］.機(jī)電元件，1992，12（4）：6-12.

［6］曾兆民.實用金屬防銹［M］.北京：新時代出版社，1989.