摘要：本文分析了孔隙率溶液与钢铁基体的显色反应原理，研究了孔隙率溶液对钢件的电化学腐蚀，通过试片试验和结果分析，确定了孔隙率溶液对钢件有一定的腐蚀性能，显色反应残留物耐水、耐酸，试验研究确定出显色反应产物的清理方法。
关键字：孔隙率；显色反应；电化学腐蚀；耐酸；
1 绪论
镀层的孔隙是指镀层表面至基体金属的细小通道，所以镀层孔隙率是反映镀层表面致密程度的一种性能，检验镀层孔隙率对于要求镀层致密完整的防渗碳镀层是衡量品质的主要指标，也是防渗碳前镀铜的首检项目[1]。
GB5935规定了测定镀层孔隙的方法有贴滤纸、凃膏法、浸渍法、阳极电介测镀层孔隙率法、气相试验法等[2]。电镀专业最新国家标准中，孔隙率试验的标准为GB；T17721-1999金属覆盖层孔隙率试验，铁试剂试验，GB；T18179-2000金属覆盖层孔隙率试验，潮湿硫硫化试验。
孔隙率溶液由腐蚀剂和指示剂组成[3]。腐蚀剂要求只与基体金属反应而不能腐蚀镀铜层，指示剂要求与被腐蚀的金属离子反应产生特征显色反应，常用的溶液成分为：腐蚀剂（氯化钠）20g/L，指示剂（铁氰化钾）10g/L。
碳钢在氯化钠溶液和水中的电化学腐蚀机理都是氧去极化腐蚀，氯化钠溶液和水都是作为离子导体，氯化钠溶液电导率高于水，促进腐蚀。两者由于碳钢的成分，正好组成了短路的原电池，腐蚀较快，碳为正极，铁为负极，氯化钠溶液为电解质。氯化钠溶液中的Cl-有利于破坏铁表面的金属氧化物保护膜。
铁氰化钾溶液能与除去表面氧化物保护膜的铁直接发生氧化还原反应生成Fe2+，生成Fe2+再与铁氰化钾溶液反映生成蓝色物质（普鲁士蓝）。
铁氰化钾俗称赤血盐。是深红色斜方晶体，易溶于水，无特殊气味，能溶于丙酮，不溶于乙醇，强氧化剂，有毒。
铁氰化钾-氯化钠腐蚀钢铁基体原理：
负极：Fe - 2e- → Fe2+
正极：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
显色反应：X Fe2+ + X K+ + X [Fe（CN）6]3- → [KFe（CN）6]X
[KFe（CN）6]X 即为普鲁士蓝
2 试验
2.1 试棒（片）规格
材料：16Cr3NiWMoVNbE
试片尺寸：100mm × 50mm × 1mm
试棒尺寸：100cm × φ20mm
2.2 试验流程
按如下流程进行试验，
化学除油→水洗→弱腐蚀→水洗→中和→水洗→孔隙率检查
3 结果与讨论
将试棒和试片放入孔隙率检查溶液浸渍5min，取出金属表面生成普鲁士蓝，难溶于水和盐酸溶液，放入150g/L的氢氧化钠溶液中浸渍2min生产黄色Fe3+ 挂灰，吸油纸可轻松擦拭至干净，浸入120g/L盐酸溶液3min，金属表面无残留普鲁士蓝。
图1 抛光绵抛光后基体表面
图2 孔隙率检查后残留钢件表面的普鲁士蓝
由图2可以看出，普鲁士蓝是一种稳定的化合物，耐热、耐酸性都不错，同时也不溶于有机溶剂和水，经过试验摸索，确定普鲁士蓝去除方法，先用温热的饱和碳酸钠溶液或10%的氢氧化钠溶液洗涤3min，接着用大量水清洗，最后用2mol/L的盐酸溶液处理5min，再用大量水清洗，最终试件表面无普鲁士蓝残留。
将带有普鲁士蓝的试棒（片）于环境条件下，放置于生产现场，观察后续基体腐蚀情况，
图3 孔隙率检查后放置环境条件下2d后基体表面
将带有孔隙率残留溶液试棒放置于生产现场环境条件下2d，吹砂后基体表面见图3，试棒于环境条件下放置2d，基体表面经吹砂呈现出麻坑腐蚀状态，放置4d、10d腐蚀情况愈加严重，腐蚀情况见图4所示，零件腐蚀成针状细孔后，氯化钠等电解质会残留于基体内，腐蚀深度随着时间的延长而越来越深，若发现并清理不及时会影响产品性能甚至导致零件报废。
图4孔隙率检查后放置环境条件下4d和10d基体表面
4 结论
综上所述，零件进行镀铜生产时，若孔隙率检查溶液清洗不彻底，会存在腐蚀基体隐患。
零件进行孔隙率检查后，防止上述情况发生，可按下述方法之一执行。
（1）用铅胶带等保护零件无铜层基体表面后，进行孔隙率检查；
（2）局部镀铜零件孔隙率检查→水洗→饱和碳酸钠溶液或（100～150）g/L氢氧化钠溶液浸2min～3min→盐酸弱腐蚀2min→水洗→吹干。
参考文献：
[1] 朱卓敏，王宗雄，储荣邦.氰化物镀铜的影响因素及其常见杂质的去除方法[J].电镀与涂饰.2016，35（35）；812-816.
[2] 曾华梁，倪百祥.电镀工程手册[M].北京，机械工业出版社.2010；64-76.
[3] 谢无极.电镀故障手册[M].北京，北京工业出版社.2013；252-269.
论文作者:吴光美
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/14
标签：孔隙论文; 溶液论文; 基体论文; 普鲁士论文; 镀层论文; 氯化钠论文; 表面论文; 《建筑模拟》2018年第12期论文;