碱性锌镍合金行业标准 DIN 50979

2021-04-21 13:42:14 13

DIN 50979

金属镀层.附加无铬Cr(VI)处理的铁或钢表面锌和锌合金静电镀层国家标准

DIN 50979-2008标准

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

标准委员会:材料测试(NMP)的范围依据DIN

 

 

 

目录

内容                                                                   页码

前言 ………………………………………………………………………………………………3

1.应用领域 ………………………………………………………………………………3

2.引用的规范文件 …………………………………………………………………………3

3.标准内容 ………………………………………………………………………………………4

3.1. 电镀层……………………………………………………………………………………4

3.2. 钝化膜的形成 ………………………………………………………………………………4

3.3. 封闭后处理 ………………………………………………………………………………4

3.4. 特殊情况(功能性要求表面)…………………………………………………………5

3.5. 具体的实例………………………………………………………………………………5

4.需求数据……………………………………………………………………………………5

5.具体材料……………………………………………………………………………………6

6.涂层方法/涂覆工艺……………………………………………………………………………6

6.1. 锌或锌合金的预处理和表面电镀…………………………………………………………6

6.2. 后处理……………………………………………………………………………………6

6.2.1. 钝化效果………………………………………………………………………………6

6.2.2. 封闭………………………………………………………………………………………7

6.3. 滚镀/挂镀(零件处理)………………………………………………………………7

6.3.1. 零件滚镀处理……………………………………………………………………………7

6.3.2. 零件挂镀处理……………………………………………………………………………7

6.4. 氢脆……………………………………………………………………………………7

6.4.1. 基本原理………………………………………………………………………………7

6.4.2. 方法……………………………………………………………………………………8

6.4.2.1. 材料强度<1000N/mm²………………………………………………………………8

6.4.2.2. 材料强度≥1000N/mm²…………………………………………………………………8

7.材料要求和试验方法…………………………………………………………………………9

7.1. 涂层厚度………………………………………………………………………………9

7.2. 涂层吸附性………………………………………………………………………………9

7.3. 无六价铬要求…………………………………………………………………………10

7.4. 抗腐蚀盐务测试……………………………………………………………………10

7.4.1. 基本要求…………………………………………………………………………………10

7.4.2. 锌或锌合金钝化涂层最小抗腐蚀能力…………………………………………10

8. 实验报告………………………………………………………………………………12

8.1. 一般资料……………………………………………………………………………………12

8.2. 抗拉伸强度≥1000 N/mm²的材料表面涂层的特殊要求…………………………………12

8.3. 检验结果……………………………………………………………………………………12

参考资料…………………………………………………………………………………………13

 

 

 

 

 

前言

本文件被DIN NA 062-01-76 AA“电镀层”的标准委员会制定,主要用于盐务测试(NMP-Normenausschuss Materialprüfung标准。

 

1. 应用领域

 

本标准适用于在铁的材料表面电镀和无六价铬的锌电镀以及锌合金涂层,其中锌合金的涂层包含镍或铁(锌/镍,锌/铁)以及其他合金成分。

本文件的主要目的在于针对于铁基材质表面耐腐蚀电镀后的抗腐蚀能力的测试。

该文件指定了涂层系统测试方法及最低耐腐蚀的标准,以及电镀的镀层厚度的最低要求。

 

 

2. 引用的规范文件

以下引用的的文件都是为了本文件应用的需要,仅有标注当时日期的文件适用于本文件,未标注日期的文件最终版(或者所有修订版)都适用本文件。

E DIN50969-1:2008-02,生产中高强度的材料,防止高强度拉伸导致氢脆——第一部分预防方法1)

DIN EN 1403,金属镀层防腐保护-电镀层-标准一般规定

DIN EN 15205,六价铬涂层耐腐蚀性的定性分析

DIN EN ISO 3497,涂料-涂层厚度测试-X射线光谱法

DIN EN ISO 9227,人造环境腐蚀试验-盐雾试验箱实验

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 为进一步实验做准备。

3. 标准内容

 

 

3.1. 电镀层

电镀层的组成详细见表格一

 

1-电镀的的指定成分

编码

释义

Zn

无附加合金的锌镀层

ZnFe

锌合金涂层的质量百分比例含0.3%-1.0%的铁

ZnNi

锌合金涂层的质量百分比例含12%-16%的镍

 

 

 

3.2. 钝化膜的形成

钝化处理指无六价铬的转换层通过合适的方法处理从而提高涂层的耐腐蚀性的处理。无六价铬钝化是新的技术,通过表二对其详细命名。

 

2-钝化处理

钝化方法

颜色缩写

表面颜色范围

备注

无色透明钝化

On

无色到有彩色闪光之间

一般称之为“薄层钝化”

彩虹色钝化

Cn

彩色闪光

一般称之为“厚层钝化”

黑色钝化

Fn

黑色


A颜色深浅不定

 

 

 

3.3. 封闭

密封处理主要是增加耐腐蚀性,通常封闭厚度在1-2μM之间。

封闭剂一般是无六价铬的有机物含或不含无机物。

表面的不认为是封闭范畴的(例如:机油、油脂、蜡)可以用冷水清洁剂清除。

如果封闭影响到组件功能性,例如电阻特性、可焊接性、与其他零件工作时的兼容性、胶接,在做封闭要考虑这些因素的影响。

 

 

 

 

 

 

 

如果有特殊功能要求的表面,功能的使用必须得到保证时使用此封闭剂,必须保留潜在的密封面的修改可能性。

备注: 有时钝化导致颜色不完美的,可以通过封闭时补救。

 

 

3-封闭

缩写

意义

T0

不加封闭处理

T2

封闭处理

 

 

3.4. 特殊要求(功能性要求的表面)

在遇到形状非常复杂的零件时,特别是有些中空的复杂零件,这时盐务测试要求的最低标准和镀层的最小厚度标准不包含所有零件的电镀面。这种情况下,必须在图纸上或测试时在部分特别区用虚线标明。

如果客户没有特别表明的话,一般按照DIN EN 1403的要求执行。

 

 

3.5. 具体实例

 

指定锌镍合金镀层涂覆于钢铁表面(Fe),最小镀层厚度8μM的彩虹色钝化(Cn)无封闭表示方法:

涂层表示依据DIN50979-Fe//ZnNi8//Cn//T0

 

 

指定锌铁合金镀层涂覆于钢铁表面(Fe),最小镀层厚度8μM的黑色钝化(Fn)封闭表示方法:

涂层表示依据DIN50979-Fe//ZnFe8//Fn//T2

 

有关更多的信息,请参照DIN EN 1403标准。

 

4. 需要数据

 

客户至少提供以下资料给电镀公司。

a). 组件的功能(需不需要通过6.4)

b). 零件的资料:零件材质、制造工艺以及需不需要热处理

c). 在特殊要求时的资料,结合3.4查看

d). 涂层指定钝化等要求,参照3.5查看

 

 

 

 

 

 

5. 基本材料

按照这一标准,工艺达到一定水平时镀层基于低合金钢材质的性能将非常好。如是其他的一些铁基质(例如:浇铸或压铸材料,材料有特殊合金组成的或是有特殊功能要求的),则需要特殊的处理过程(预处理、电镀、后处理),而且有需要的话采取其他一切措施来符合很标准的要求。因此该电镀公司必须知道零件的材质、性质、生产过程以对工艺加以改进。

 

当进行零件要求拉伸强度较高强度≥1000N/mm²的电镀时,必须进行试样生产(材料选择、硬化发、结合),这种方法下氢脆(去氢)延迟造成的断裂等损伤就可以避免。

 

零件的表面的涂层,不得有任何涂料渍迹、表面缺陷等,从而影响其防腐蚀能力,与或使涂层变得劣质或变质。

 

零件表面的杂质(材料表面的锈迹、油类、脂类、其他灰尘杂质等)必须在预处理的时候处理干净。

 

如果有需要,做一份有关电镀表面的质量的双方协议是很有用的。

 

 

6. 涂层方法/涂覆工艺

6.1. 锌或锌合金的预处理和表面电镀

为了确保电镀工艺的可靠性,必须有完善的预处理和涂覆工艺,并精确记录的工艺数据(电镀时过程的时间和温度),有必要的话最好做数据文件的统计以进行优化。

对有些程序的条件进行限制、监控,干预性更改,进行分析得到的数据由电镀公司存档留底。

以下是电镀的一般基本程序:

1). 碱性脱脂(根据零件表面现有的油脂,选择同类油基)

2). 酸洗(通常是用盐酸,初始化表面)

3). 碱性电解除油(特别是阳极)

4). 金属表面电镀沉积

5). 钝化处理,如有必要后续处理的封闭处理

6). 烘干

 

 

6.2. 后处理

 

6.2.1. 钝化处理

 

采用浸镀或喷化方法来解决表面的钝化膜的转化,与此同时,在涂层表面发生络合(金属镀层和钝化液反应)形成薄膜。最终金属涂层和钝化层形成渗透结合的一层薄膜。

 

 

 

 

 

 

6.2.2. 封闭(密封)

将额外的有机或者无机物质(封闭剂)添加钝化过程中,发生反应化合物浸入铬膜中完成封闭,最终这一层积累的效果取决于零件的形状和加工过程,必须达到最小要求,尽可能采用任何措施(如:吹静挂镀时零件、转动滚镀零件)

 

 

6.3. 滚镀/挂镀

 

6.3.1. 滚镀零件

像螺栓螺母这样的小零件一般用滚镀方法电镀。这样的零件装入镀筒中预处理,然后按照工艺流程,电镀槽里分开装入涂层材料等,直接滚动零件滚镀完成,并且滚镀使零件涂层达到均匀,尽管如此剧烈滚动一样会是镀层表面受到损伤。要尽可能减小这种损伤,例如减低滚动速度、零件出筒式尽量降低筒的高度。需要指出的是,滚镀的方法零件耐腐蚀性要比挂镀的耐腐性低。

 

6.3.2. 挂镀零件

涉及到一些比较大的零件或者设计时有特别要求的零件或零件比较特殊的需要挂镀电镀。电镀时,将零件挂在专门的挂具上面,根据零件的不同选择不同的挂具,如果使用定制的专门的挂具,得到的镀层结果(镀层厚度)将比较均匀,厚度也可达到。

 

 

6.4. 氢脆

 

6.4.1. 基本原理

钢件零件在电镀过程中会有个吸氢的反应,例如酸洗、电解清洗金属镀层沉积时,因此制定此项标准,活性氢在零件中的扩散主要是在金属表面的晶格空隙中间(金属晶格原子空隙或者高应力集中区)

吸氢导致零件脆性折断,其中关键的相互作用是:

----       材料和材料的特性(拉伸强度、硬度)

----       在预处理和电镀过程中的吸氢量

----       零件的机械应力,当然还有设计时的零件的设计要求

这些都是要特别考虑的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

     机械应力

         (内部及局部应力)

材料 ////

 

 


关键位作用导致断裂            吸氢之后材料

 

 

 

1:材料、机械应力及吸氢后的相互作用

 

 

该材料的临界拉伸强度和韧性,由于吸氢导致降低增加零件发生断裂的危险。

所以限定了拉伸强度Rm1000N/mm²(还有一些用于特殊要求的,如表面要求渗碳或焊接方面的的)的高强度的零件更需要特别注意。

 

 

6.4.2. 氢脆方法

 

6.4.2.1. Rm<1000N/mm²的材料

 

只要符合这个范围,并且零件不会出现问题时,需不需要氢脆是可选择的。

 

 

6.4.2.2. Rm≥1000N/mm²的材料

 

氢脆是对电镀吸氢导致脆性断裂保护的最好方法。

表面处理而导致零件脆性断裂的工艺必须被淘汰,而新的电镀工艺研究必须剥离涂层找到这种现象发生的真正原因。

而电镀供应商再使用措施或工艺来消除吸氢导致的断裂时必须达到或满足客户的要求。

所需要的过程检验和产品测试,只需要进行样品压力测试,低于最低要求的氢气压力量就可以了。

以上信息依据E DIN 50969-1,也可按此执行。

 

 

 

 

 

热处理是避免发生脆性断裂的必要方法,处理必须是电镀涂层涂镀吸氢之后,如果有必要,还可以在电镀之前热处理改变零件内部压力。关于这一点也可以参考E DIN 50969-1:2008-02,3.4和4.4。

尤其是热处理时要确保金属涂层不会妨碍去氢的扩散,对其性改变产生不利。

 

备注: 一般去氢的要求的参考值见表4.

 

4:按照标准电镀吸氢后热处理的参考值

 

 

拉伸强度Rm值N/mm²

去氢处理中的平均温度(215±15℃处理的时间

1000-1250

6

1251-1450

12

1450-1600

20

1601-2000

24

具体的依据请参照DIN 50969-2。

 

 

7. 材料要求和试验方法

 

7.1. 涂层厚度

根据表5的数据,主要显示了应用领域以及电镀镀层的最低要求厚度dmin 。

按照DIN EN ISO 3497的要求,使用X射线光谱分析法来测量镀层厚度。

还有其他测量的标准可以参照:例如

----    微量测量DIN EN ISO 1463.

----    库伦法测量DIN EN ISO 2177.

----    磁性吸附法DIN EN ISO 2178

钝化层的厚度和后处理的厚度不包含在内。

 

7.2. 镀层粘附性实验

 

对零件测试时,先(220±10)℃温度处理30分钟,然后立即在水中淬火至温度达到15-25℃,结果是不允许出现涂层剥落、起泡的现象(ISO 2819的标准作为热冲击实验的主要标准)

备注:为进一步测试粘附性,推荐弯折和摩蚀实验。

 

 

 

7.3. 无六价铬要求

 

镀层必须是不含六价铬的,执行标准DIN EN 15205.

 

 

7.4. 抗腐蚀盐务测试

 

7.4.1 基本要求

 

盐务喷雾实验必须按照DIN EN ISO 9227-NSS的标准执行。

备注:  零件使用中短期也看不出抗腐蚀能力,所以通过特定的环境(温度、湿度、流量、浓度……)中腐蚀性实验来限定抗腐蚀能力。

 

7.4.2. 锌或锌合金的最小抗腐蚀能力

 

根据不同的电镀工艺和测试方法,最小的盐雾试验时间要求必须指定可能出现白绣和红绣最低时间,这是测试零件的耐腐蚀能力的评审标准。

“涂层”的最低的抗腐蚀盐务测试之前需要在120℃/24h(120度处理24小时)经过储热。

储热过程针对于无涂层的电镀测试即Zn//An//T0是没必要的。

在测试时表面不能有打蜡、上油等类似处理,这对测试影响很大。

影响测试因素(整理过程、运输、组装、腐蚀性介质等)会破坏涂层的防腐蚀性能,所以在盐务测试时必须避免。

评估盐务腐蚀程度的标准按此标准。

涂层的高抗腐蚀能力很大程度上依赖于零件(材料、几何形状)电镀时的电镀工艺和电镀质量。因此复杂的零件的表面的电镀或有些情况(零件表面缺陷)就没更好的措施或更进一步方法达到最佳电镀效果,此种情况涉及降低抗腐蚀性的要求是有必要的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 最低镀锌或锌合金涂层厚度以及钝化(透明、闪光的)的测试时间的值DIN EN ISO 9227-NSS.

 

 

 

表面保护层的类型

 

 

缩写版本

 

 

电镀方法

最小盐务时间

发生白绣时间

发生红绣时间(根据镀层的不同厚度)

5μm

8μm

12μm

电镀镀锌,透明钝化

Zn//An//T0

滚镀

8

48

72

96

挂镀

16

72

96

120

电镀镀锌,彩虹色钝化

Zn//Cn//T0

滚镀

72

144

216

288

挂镀

120

192

264

336

电镀镀锌,彩虹色钝化加封闭

Zn//Cn//T2

滚镀

120

192

264

360

挂镀

168

264

360

480

电镀镀锌铁合金,彩虹色钝化

ZnFe//Cn//T0

滚镀

96

168

240

312

挂镀

168

240

312

384

电镀镀锌铁合金,彩虹色钝化加封闭

ZnFe//Cn//T2

滚镀

144

216

288

384

挂镀

216

312

408

528

电镀镀锌镍合金,彩虹色钝化

ZnNi//Cn//T0

滚镀

120

480

720

720a

挂镀

192

600

720

720a

电镀镀锌镍合金,彩虹色钝化加封闭

ZnNi//Cn//T2

滚镀

168

600

720

720a

挂镀

360

720

720

720a

a     为了节省测试费用经费,将时间限定为720h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6      最低镀锌或锌合金涂层厚度以及钝化(黑锌)的测试时间的值DIN EN ISO 9227-NSS.

 

 

 

表面保护层的类型

 

 

缩写版本

 

 

电镀方法

最小盐务时间

发生白绣时间

发生红绣时间(根据镀层的不同厚度)

5μm

8μm

12μm

电镀镀锌铁合金,黑色钝化加封闭

ZnFe//Fn//T2

滚镀

120

192

264

360

挂镀

168

264

360

480

电镀镀锌镍合金,黑色钝化

ZnNi//Fn//T2

滚镀

168

480

720

720a

挂镀

240

600

720

720a

电镀镀锌镍合金,黑色钝化加封闭

ZnNi//Fn//T0

滚镀

48

480

720

720a

挂镀

72

600

720

720a

a     为了节省测试费用经费,将时间限定为720h

 

发生轻微的视觉变化(雾状灰色)不发生大的品质变化,不影响盐务防腐蚀测试。

 

到目前为止,还没有一个正规的文件能确定加封闭的镀锌黑色钝化(Zn//Fn//T2)后的抗腐蚀能力标准。

 

 

8. 实验报告

 

8.1. 基本资料

 

下面是电镀公司提供的测试:

1) 参照这一标准(也就是说依据DIN 50979)

2) 整个电镀中的涂料要符合这一标准

3) 电镀公司的表面保护

4) 工艺技术(如:滚镀和挂镀的工艺)

 

8.2. 抗拉强度Rm≥1000N/mm²的表面涂层的特殊要求

 

通过去氢处理及减小导致吸氢断裂的措施,而减小断裂的风险。

 

8.3. 检验结果

 

检验结果按照此标准(参看7点),7.2、7.3、7.4必须陪同进行,测试机构(供应商/次承包商/独立的检测所)需被客户确认。

 

 

参考文献

DIN EN ISO 1463,金属氧化涂层-涂层厚度测量-微量测试方法。

DIN EN ISO 2177金属氧化涂层-涂层厚度测量-库伦阳极溶解法

DIN EN ISO 2878,磁性材质的非磁性涂层-涂层测量-磁性测试法。

DIN EN ISO 2819,金属氧化涂层-涂层厚度测量-“现有方法测试附着力”的审查测试方法。