锌镍合金的研制.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期 5 1 锌镍合金的研制 李俊红 广东韶关冶炼厂，广东韶关5 1 2 0 2 4 摘要介绍用熔盐覆盖法生产锌镍合金的工艺，该工艺生产过程无须搅拌，熔炼时间短，金属直收率高， 生产成本低。 关键词锌锭；镍板；锌镍合金 中图分类号T G l 4 6 ．1 3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 0 3 0 0 5 1 0 3 M a n u f a c t u r eo fN i c k e l - Z i n cA l l o y L IJ u n h o n g S h a o g u a nS m e l t e r ，S h a o g u a n ，G u a n d o n g5 1 2 0 2 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s so fp r o d u c i n gN i c k e l Z i n ca l l o yb yc o v e r i n gw i t hm e l t i n gs a l ti si n t r o d u c e d ．T h ep r o c e s s h a st h ef o l l o w i n ga d v a n t a g e s w i t h o u ts t i r r i n g ，s h o r ts m e l t i n gt i m e ，h i g hm e t a lr e c o v e r yr a t i oa n dl o wp r o d u c t i o nc o s t ． K e y w o r d s Z i n ci n g o t ；N i c k e lp l a t e ；N i c k e l z i n ca l l o y 锌镍合金是用于热镀钢件时配镀锌液或电镀钢 件时做可溶性合金阳极的锌合金。热镀用锌镍合金 一般熔炼成Z n 一2 ％N i 合金，热浸镀钢件时用Z n 一2 ％ N i 合金配制成含镍量0 ．0 4 ％～O ．0 9 ％的镀锌液，与 传统镀锌层相比，热浸镀锌镍合金能有效解决活性 钢镀层超厚问题而降低热镀成本，提高镀层耐腐蚀 性和粘附性，并能获得光亮平滑的镀层，据资料介 绍，含镍、铝的锌镀层耐海水腐蚀是锌的1 ．5 ～4 倍， 耐大气腐蚀是锌的9 ～1 2 倍，含镍锌液热镀逐步代 替纯锌热镀，热镀锌镍合金的应用正成为热镀行业 的热点。电镀用锌镍合金一般熔炼成N i1 0 ％～ 1 2 ％的Z n 合金，用铸造方法制成可溶性锌镍合金 阳极，不仅可取代有毒的镀镉工艺，还能提高传统镀 锌层的耐磨耐腐蚀性能uJ ，在恶劣的工业大气及严 酷的海洋环境中，锌镍合金镀层是一种新型的高耐 蚀性镀层，钢铁件锌镍合金镀层耐蚀性是锌镀层的 7 ～1 0 倍，耐磨性好，经彩钝后的锌镍合金外观可保 持1 0 年不变，装饰性优异【2J 。锌镍合金电镀是近年 作者简介李俊红 1 9 7 5 一 ，女，山西运城人，工程师 发展起来的新技术，随着工业的发展，电镀锌镍合金 的应用极具发展前景。 由于镍的熔点大大高于锌的熔点，使锌镍合金 生产困难。该合金的生产，目前多数采用加入镍屑 或镍粉生产锌镍合金，也有些厂家采用加入海绵镍 生产，见于报导的方法中都采用一些特殊的设备或 措施，且锌、镍直收率偏低、生产工艺复杂。为了得 到成分均匀的锌镍合金，减少或避免锌的高温挥发 和氧化损失，降低生产成本，提出了制备Z n 一1 0 ％～ 1 2 ％N i 合金的一种新方法。 1 原材料及主要设备 原材料为符合G B ／T 4 7 0 1 9 9 7 的含Z n 9 9 ．9 9 5 ％锌锭和G B 6 5 1 6 8 6 的含N i9 9 ．9 9 ％电解 镍板，盐类物质氯化钠、氯化钾等均为工业纯。采用 中频感应炉、非标石墨坩埚、石墨捞渣装置、自制铸 锭装置及3 吨单轨吊车。用日本岛津产A A 一6 8 0 0 原子吸收仪分析锌镍合金化学成分。 万方数据 5 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期 2原理 镍与锌的熔点相差十分悬殊，其合金化机理是 锌先熔化，已熔化的锌液包围着镍料，并在其表面合 金化，是一种扩散溶解的合金化过程，镍随熔炼温度 升高和中频炉自身搅拌作用而慢慢熔化，根据Z n ． N i 合金相图 见图1 ，在含镍量0 ．2 5 ％的锌镍合金 发生共晶，其结晶温度4 1 8 ．5 ℃，在含镍量2 ％时锌 镍合金熔化温度为6 0 0 ℃，在含镍量1 0 ％～1 2 ％时 锌镍合金熔化温度8 0 0 ～8 5 0 ℃，熔炼Z n 一2 ％N i 和 Z n ．1 0 ％～1 2 ％N i 合金时需要升温至相应合金熔点 以上1 0 0 ～1 5 0 ℃，才能保证镍能充分熔化和缩短熔 炼时间。高温下锌的挥发氧化严重、镍的熔化与均 匀均是关键技术问题，采用中频炉熔炼锌镍合金，中 频炉的自身强烈搅拌作用及加入复合盐覆盖剂能有 效解决锌镍合金均匀化和锌高温挥发烧损严重问 题。 ％ 1 02 03 4 4 5 16 07 08 09 0 1 4 翮 N 逼通螽、、 1 、一、 々 彳j f、． 、～ lI＼ ’、 1＼‘ l{ l、～ ＼ fJb ＼ 、℃＼ ～I a g n ． ， 、V 、 、 ．． 4 1 9 诗 】r a ns f ． 一 ’J ＼ i 卢， y．L 限o ＼ X ；il、 0 N i F i g ．1 1 02 03 04 05 J6 07 08 09 01 0 0 ％n l o lz I I 图1Z n ．N i 合金相图 P h a s ed i a g r a mo fN i c k e l - Z i n ca l l o y 3工艺流程 熔盐覆盖法生产锌镍合金工艺流程见图2 。 4 锌镍合金的配制 4 ．1 配制Z n ．2 ％N i 合金 先准备好盐类物质覆盖剂，取氯化钠和氯化钾 在2 0 0 ～3 0 0 ℃下烘烤3 ～5h ，后按配比为1 1 称量 混匀。锌镍的配比为9 8 2 ，盐类物质按炉料量的 2 ％添加。在清洁的中频炉坩埚内，装入按比例称重 的锌锭、镍板和盐类物质覆盖剂，加热使其熔化，在 7 5 0 ～8 0 0 ℃下恒温1 5r a i n 待镍料全部熔化后，捞 锌锭镍料盐类覆盖剂 堡垒遨 图2熔盐覆盖法生产锌镍合金工艺流程图 F i g ．2 F l o w s h e e to fp r o d u c i n gN i c k e l - Z i n c a l l o yb yc o v e r i n gw i t hm e l t i n gs a l t 出表面覆盖的盐类熔体后，在7 0 0 ～7 5 0 ℃温度下浇 铸成Z n ．2 ％N i 成品合金。 4 ．2 配制Z n ．1 0 ％～1 2 ％N i 合金 所用覆盖剂及配比与Z n 一2 ％N i 合金相同，盐类 物质按炉料量的2 ％添加。将按比例称好的锌锭、 镍料和盐类物质覆盖剂装人中频炉，加热熔化，在 9 5 0 ～10 0 0 ℃恒温2 0r a i n 待镍板全部熔化后，捞出 表面覆盖的盐类熔体后，在9 0 0 ～9 5 0 ℃温度下浇 铸，得到Z n ．1 0 ％～1 2 ％N i 成品合金。 4 ．3 熔炼及铸锭工艺要点 热镀用锌镍合金化学成分 ％ N i2 ．0 ～2 ．1 、 F e ≤ 9 8 ％，与其它生产 方法相比，熔炼时间短，避免锌温挥发和氧化，有利 于降低生产成本。 3 用锌镍合金做可溶性阳极，与锌、镍联合阳 极或单一锌阳极或镍阳极相比，可大大简化电镀锌 镍合金操作工艺，稳定镀液成分和镀层性能。 参考文献 [ 1 ] 张清顺．锌镍合金电镀工艺的研究[ J ] ，电镀与环保， 1 9 8 9 6 1 1 1 3 ． [ 2 ] 许爱忠，胡文彬，沈斌，等，锌一镍合金镀层耐蚀机理研 究进展[ J 】，电镀与环保，2 0 0 0 3 1 5 ． 入网通知 本刊已于1 9 9 7 年全文人编中国学术期刊 光盘版 ，1 9 9 9 年加入“中国期刊网” 和“万方数据网”，作者稿酬已于本刊印刷版一次付清。不同意文章上网者，请在来稿 上附带声明，以便本刊做适当处理。“中国期刊网”网址h t t p ／／w w w ．c h i n a j o u r a l ． n e t ．c n ．“万方数据网“ 网址h t t p - ／／w w w ．c h i n a j o u r a l ．g o v ．c n ／p e r i o d i c a l ，本刊网址 h t t p ／／p e r i o d i c a l ．w a n f a n g d a t a ．c o r n ．c a ／p e r i o d i c a l ／y s j s y l ／i n d e x ．h t m 。以及h t t p ／／ m e t e ．c h i n aj o u r n a l ．n e t ．c a o 本刊已开通网上投稿。请作者将文章压缩后以附件形式发送，本刊E ．m a i l 地址 为y s y l b g r i m m ．c o m o 万方数据