1、中华人民共和国国家标准自催化镇-磷镀层技术要求和试验方法GB/T 13913-92 Autocatalytic nickel-pbosphorus coating Specificatlon and test metbods 本标准参照采用ISO4527-1987(自催化镇磷镀层规范和试验方法。1 主题内容与适用范围本标准规定了自催化镰-磷镀层的要求和试验方法J本标准逅用于黑色金属和有色金属基体上的自催化镰-磷镀层。2 引用标准GB 3505表面粗糙度术语表面及其参数GB 4956 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性方法GB 5931 轻工产品金属镀层和化学处理层的厚度测试方法F射线反向散
2、射法GB 5935 轻工产品金属镀层的孔隙率测试方法GB 6458 金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)GB 6459 金属覆盖层醋酸盐雾试验(ASS试验)GB 6460 金属覆盖层铜加速醋酸盐雾试验(CASS试验)GB 6461 金属覆盖层对底材为阴极的覆盖层腐蚀试验后的电镀试样的评级GB 6462 金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法GB 6463 金属和其他无机覆盖层厚度测量方法评述GB 6465 金属和其他无机覆盖层腐蚀膏腐蚀试验(CORR试验)GB 9790 金属覆盖层及其他有关覆盖层维氏和努氏显微硬度试验GB 11379 金属覆盖层工程用络电镀层GB 12334 金属和其他无
3、机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则GB 12335 金属覆盖层对底材呈阳极性的覆盖层腐蚀试验后的试样评级GB 12609 电沉积金属覆盖层和有关精饰计数抽样检查程序3 术语主耍表丽z指工件上某些已被镀层覆盖或待镀覆的发面，该表面的镀层对工件的外观和(或)使用性能是重要的。4 需方应由供方提供的资料4.1 必要资料a. 本标准的标准号;b. 镀层和任何底层的厚度，以m计gc. 主要表面，应在图纸上详细标明，也可用有适当标记的样品说明，不需要镀覆自催化镰磷镀层国家技术监督局1992-12-01批准1993-10-01实施G/T 13913-92 的部位也要标明pd. 基体金属的冶金状态，额定组成
4、或详细说明。4.2 附加资料必要时，需方还应提供下述资料za. 预处理和限制预处理的特殊要求，b. 热处理和限制热处理的特殊要求gC. 为了将镀层中夹杂的磁性微粒或细铁屑降至最低限度，镀后需对钢需件进行消磁处理。5 基体金属的镀前处理5.1 表面状态供方应检查主要表面上可能不利于最后精饰的可见表面缺陷，在处理之前应提请需方注意有关缺陷，5.2 镀前消除应力5.2.1 若需方规定，钢铁零件镀前应消除应力，除另有规定外，应采用表1所列的热处理条件。表1镀前消除应力的热处理条件表面摔火件除外)钢的最大抗张强度值RmL 热处理MP. 温度，C时间，h1 050 无要求1050-1450 190-220
5、 二三11450-1800 190,._. 2201) 三18lJ1800 190-220 注24注，1)或在较高温度下进行较短时间的热处理.5.2.2 如果消除应力是在喷丸后进行，热处理温度不应超过220C。5.2.3 表面洋火的零件应在130-150(;下热处理，时间不少于5h。如果允许降低基体表面的硬度，则可在较高温度F进行较短时间的热处理。5.2.4 有色金属一般不要求进行消除应力的热处理，但对承受应力或在氨气或镀盐洛液中导致表面开裂的黄铜和铜合金应消除应力。5.3 喷丸5.3.1 一般要求如果为了产生压应力而规定喷丸，应由需方规定一个适当的方法回为了防止表面产生不同的应力状态，在喷丸
6、过程中应使表面全部喷到。5.3.2 对钢的要求如采用喷丸提高疲劳强度，其喷)L强度在按GB11379附录C(参考件)规定的方法测量其结果时，其弧高至少应是z0.3 mm 对于抗张强度低于1100 MPa的钢$0.4 mm 对于抗张强度等于或大于1100 MPa的钢。喷丸应使有关的部位全部喷到，即钢球印迹相互交错重叠。为了避免变形，薄壁区应采用较低的喷丸强度，但是这就不可能完全有效地避免疲劳强度的降低。5.3.3 对有色金属的要求有色金属的喷丸强度应由需方规定。5.4 底层由于如下原因，某些基体金属需镀覆底层z. 增加结合强度，b. 防止扩散， 防止镀液污染。GB/T 13913-92 为了防止
7、扩散和镀液污染，在锦、碑、错、锅、铅、镜、锡和铮含量超过痕量的基体金属上需电镀2-5m厚的铜或镰底层，但青铜和黄铜除外.为了增加镀层与某些基体金属的结合强度，在铭、铅、铝、镇、锡、铁和鸽含量超过痕量的基体金属上，可镀2m的铜或镇底层。6对镶层的要求6. 1 外观镀态下的主要表面的外观可为光亮、半光亮或无光泽的。除另有规定，当用目视检查时，表面应均匀，不应有麻点、裂纹、起泡、分层或结瘤等缺陷。镀层的外观取决于基体的光亮度和平整度，镀前基体金属上存在的缺陷包括隐蔽缺陷，可能在镀层上重现。另外，镀后热处理可能产生斑点和变色。经有关各方协商同意，可允许存在这样的缺陷。6.2 表面粗糙度如果需方规定了粗
8、糙度，应按GB3505的规定进行测定。镀层的表面粗糙度4般不会优于镀前基体的表面粗糙度。6.3 厚度主要表面镀覆的自催化镇磷合金和底层的最小厚度及测量方法应由需方规定.其厚度选用见附录Co应允许需方规定同时镀覆测量镀层厚度的试样。6.4 硬度如果需方要求硬度值，应按GB9790规定的方法，在热处理后测量，其结果应在需方规定的硬度值的土10%以内见附录B和8.3)。6.5 结合强度由需方根据如下原则确定，镀层应能通过7.2条的一种或多种结合强度试验. 当采用7.2.1条所述的弯曲试验时，镀层不应出现脱落。弯曲拉伸面的镀层开裂，不应认为镀层结合强度不良，b. 当采用7.2.2条所述的热震试验时，镀
9、层不应产生起泡或剥落;c. 当采用7.2.3条所述的冲压试验时，镀层不应出现起泡或片状脱落，d. 当采用7.2.4条叙述的钱刀试验时，镀层不应起皮。6.6 孔隙率除非另有规定，当用GB5935的适当方法进行孔隙率试验.1t根据GB6461和GB12335进行评价时，其级别般不低于扎在某些关键性应用中要求完全无孔隙，级别不应低于1006.7 对基体防腐蚀性能的要求当有规定时，自催化锦与磷合金镀件可按GB6458、GB6459、GD6160、GB6465规定的试验方法中的一种进行。试验结果根据GB6461和GB12335进行评价，验收级别由需方规定。6.8 镀层的耐蚀性如果需要，需方应规定镀层的耐
10、蚀性及其试验和评价方法.6.9 耐磨性如果需要，需方应规定镀层的耐磨性及其试验和评价方法。附录D(参考件)列出了现行不同的试验方法。6.10 口J焊性GB/T 13913-92 如果需要，需方应规定镀层的可焊性及其试验和评价方法。6.11 化学成分如果需要，需方应规定锦磷合金层的化学成分，若无规定，根据表2提供镀层，并应符合典型成分的规定范围，在这种情况下.一般不提供化学成分的数据.表2镀层的化学成分% JC 素最寸最大典型镰85 98 8895 磷2 15 512 7 试验方法7.1 镀层厚度的试验。在主要表面上的任何位置测量镀层的厚度，所用的测量方法均应保证测量误差在10%以下。7.1.1
11、 增重法7.1.1.1 原理镀覆的试样与工件的基材相同，测定镀层所增加的质量，计算镀层厚度。7.1. 1. 2 测量测定试样的面积。称量清洁、干燥的试样，精确至0.001g.然后在工艺条件下镀覆试样，将镀覆的试样进行清洗、干燥，并在与称量未镀覆试样时相同的温度下，称最至相同精度。7.1.1.3 计算镀层厚度按公式(1)计算。式中，iJ一一镀层厚度，mm;m, 镀覆前的试样质量.g，m2一一镀覆后的试样质量，g;p 镀层的密度.g/cm3，A 试祥镀覆表面的面积tcm2。810(m2ml 一一一一(J A 注z镀层的密度随着其磷啻量的不同而变化。典型密度见者3.表3典型镰磷镀层的衔度磷啻量，对6
12、.0 9.0 12.5 7.1.2 横断面金相法按GB6462规定的方法进行测哇。7.1.3 工程量具测量法密度，g/cmJ8.0 7. 85 7.68 ( 1 ) 镀覆前后测量零件或试样上规定部位的厚度，计算镶层厚度。常用的测量仪器如干分尺，在规定的部位进行测量，精确至0.002mm.可得到一个厚度的直接读数。7.1.4 磁性法GB/T 13913-92 GB 4956规定的磁性法适用于磁性基体上磷(非磁性)含量大于9%，且未进行热处理的自催化镰磷镀层的厚度测量。仪器必须用在同一溶液中镀覆的，并用GB6462规定的显微镜法测量了镀运厚度的钢铁试样进行校准。7.1.5 卢射线反向散射法按GB5
13、931规定的方法进行测量。卢射线反向散射法只限于用在原子序数小于18或大于40的基体金属。应考虑到镀层的实际磷含量，因此测量仪器需用与被测工件相间基体和镀层磷含量相同的标准试样进行校准。7.2 镀层结合强度试验7.2.1 弯曲试验将试样沿直径最小为12mm的或试样厚度4倍的心轴绕1800用4倍的放大镜检查。? 2. 2 热震试验对不同的基体金属，按照表4的要求，将镀覆了自催化镇-磷的零件在炉内加热1ho E件在室温水中洋火。注:如本试验方法对零件的机械性能有不良影响，则不采用本法试验而改用其他试验方法。表4热震试验的温度基体金属温度.C钢300 :1: 10 悴150土10铜和铜合金250士1
14、0铝和铝合金250士107.2.3 冲压试验用弹簧加载的冲压头在镀层上冲压几个压痕，各压痕间相距约5mm，冲压头经磨)!J加工.其端头半径为2mm n 7.2.4 铿刀试验经需方同意，镀覆的工件可采用铿刀试验，铿刀与镀层呈450铿去非主要表面，以便露出基体金属/镀层的界面。7.3镀层孔隙率试验按照GB5935规定的方法进行试验。7.4 镀层成分(镇和磷含量)的测定对于典型镀层，可以分析测定镇和(或)磷的含量确定合金成分:非典型镀层，按需方规定，应由测定镇和磷两者的含量来确定。7.4.1 试样的制备在遮奇在-面的铝箱上沉积2050m厚的镇-磷镀层，以制备分析用的薄片样品。铝?自可用10%的氢氧化
15、饷溶液溶解去除，如用铸酸盐前处理，获得的镀层结合强皮更好，但将清洁的铝销浸入自催化镰磷溶液中也可以获得结合紧密的镀层。7.4.2 镰含量的测定(丁二嗣后重量法)7.4.2. 原理将试样溶解于硝酸中，加入拧橡酸与存在的铁络合中和，并用T二嗣后使镇生成沉淀，然后过滤、干燥、称i霞。7.4.2.2 试剂分析过程中，只能使用公认的分析纯试剂和蒸熠水或相同纯度的水。GB/T 13913 92 a. 0+1)硝酸溶液，由1体积的硝酸(密度约1.42 g/mL)和1体积水混合制备sb. 丁二酣后1%异丙醇或甲醇溶液sC. 拧橡酸$d. (1+1)氨水，密度大约为0.88日/mL，用水稀释至1+1.7.4.2
16、.3 设备砂芯玻璃增锅。烘箱，能够保持温度为110土2。7.4.2.4 方法步骤称取大约0.1g试样见7.4. 1)精确至O.OOOlg，移至400mL的烧杯中。将试样溶于20mL硝酸溶液(见7.4.2.2中a.)中，加热溶液至沸腾以便使二氧化氮挥发，将榕液冷却至室温，用水稀释至150mL，加入大约1g的拧糠酸(见7.4.2.2中c.)，再加氨水(见7.4.2.2中)调整溶液的pH值至89之间。将溶液加热至6070，并且在搅拌下加入30mL丁二嗣溶液(见7.4.2.2中b.)混合后在6070保温1h，然后冷却至20以下，用清洁、干燥、己知重量的砂芯玻璃柑塌过滤沉淀。用水充分洗涤沉淀，然后在烘箱
17、中干燥，在110土ZC保溢1h，将增塌和沉淀在干燥器中冷却至室温，称量精确至0.0001 g. 7.4.2.5 结果表示镰含量按公式(2)计算，以质量百分数表示z式中，m一-j式样质量，g;阳1甜棋的质量，g;m2一站塌和沉淀的质量.g.7.4.3 磷含量的测定(分光光度法)7.4. 3. 1 原理2O. 32(m, - m ,) N1%=J A ( 2 ) 将试样溶于硝酸中，用高锺酸御氧化磷，并用亚硝酸铺溶解二氧化锺沉淀，再与细酸钱或饥酸镀反应，在波长大约为420nm对铝合物进行吸光度测量。7.4.3.2试剂分析过程中只能使用公认的分析纯试剂和蒸饱水或相同纯度的水。7.4. 3. 2. 1
18、溶解和氨化试剂a. 硝酸溶液.40%至粉红色刚好消失。7.4.4.4 结果表不磷的含最以质量百分数表示，按式(4)计算z25 X 1 050 1 450 190220 B 8 1 4501800 190-220 18 4 飞1800 190,-220 24 。8.2.2 如果已证实未喷丸的零件在较高温度下进行短时间的热处理，可以有效地降低氢脆，则可以采用这种条件进行热处理，但这会提高镀层的硬度见附录盼。零件应在回火温度50C以F进行热处理。8.2.3 表西洋火件成在190-220l:下进行不少于1h的热处理。如果基体表面的硬度允许降低，可以在较高温度下进行热处理囚8.2.4 特定的零件热处理后
19、采用附录A规定的方法之)进行测氢脆试验。8. 3 提高倾度的热处理G/T 13913-92 提高自催化镇磷镀层硬度的热处理条件见表7。表7提高自催化镰一磷镀层硬度的热处理条件(见附录B)硬度范围HV500600 600800 800 1 100 连，1)此硬度范围的镀层可能产生微裂纹。8.4 提高结合强度的热处理热处理要求无要求按附录B进行热处理按附录日进行热处理为了提高某些基体金属上的自催化镇磷镀层的结合强度，应按需方规定进行热处理，或者镀层厚度为50m或低于50m的工件应按表8推荐的规范进行热处理，较厚的镀层应进行较长时间的热处理。表8中推荐的热处理温度对合金基体无影响。表8提高结合强度的
20、热处理条件基体材料时间，h温度.C敬和镀含金1 1. 5 155士54 140土5时效硬化处理的铝相铝合金11. 5 130士10未进行时效硬化处理的铝相铝合金11. 5 160士10镜和镇合金2-2.5 190士10铜和铜合金1 l. 5 190士10镇和镶合金1. 1. S 230士10铁和铁含金10 280士10碳钢和合金钢11. 5 210士10铝和铝告金22. 5 200土109 抽样9. 1 除需方和供方同意采用其他有代表性的抽样方案外，应按GB12609的有关规定进行抽样。9.2 当抽样方案要求单独镀覆试样时，这些试样应随零件4起施镀。注z自催化镀镰一磷过程受到榕液浓度迅速变化的
21、影响，建议每天抽样检查镀层，对于规定古有一定磷吉最和必须进行腐蚀试验的镀层，应考虑频繁抽样.抽样方案所用的全部试样，应采用与按本规范镀覆的工件一样的基体材料制备e9.3 除非供方同意，所有试祥应由需方提供。GB/T 13913-92 附录A测定氢脆的静载试验方法(参考件)A1 从每一检查批中随机选取四个零件试样，也可以四个单独镀覆了自催化镇-磷的试样代表每-检查批。A2 试验所用的载荷(N)或者零件的弯曲度、延伸率(mm)，应作规定并与下述要求一致。a. 装在孔中或棒上的弹簧销或锁环等试样零件成与使用的零件相同，在试样上施加最大的持续拉应力，除非另有规定，试祥在20:tlC下，在额定载荷下至少
22、持续200h，然后检查裂纹。b. 试样零件如压力容器、紧固件和弹簧，在使用过程中承受的静拉伸载荷超过基体材料规范的最小忧拉强度的25%时，其试验承受的持续载荷成相当于基体材料规范的最小抗拉强度的75%。除非在使用过程中零件承受的静拉伸载荷超过基体材料额定的最小抗拉强度的50%时，具有特殊夹具或极限载荷装置满足这些零件的使用要求，贝不需进行试验。使用过程中承受的静拉伸裁荷在基体材料规范的最小抗拉强度的25%50%之间，具有特殊夹具和极限载荷装置以满足这些零件的要求，此时可由特定制备的四个试样代表每批零件。圆柱试样的尺寸按图Al规定。大约在试样际准长度的中心，加工了一条60。的V型槽，V型槽根部的
23、横截面面积约等于试样截面缩小部分总横截面面积的一半。V型槽底部的曲率半径应为0.25土0.13mm，开槽的圆柱试样的轴线(载荷方向)应与横向短纤维组织垂直。A3 试样与所代表的零件的化学成分(合金)相同，热处理达到同样的硬度，用试样代表零件时，整个镀覆过程包括所有的镀前和镀后处理应与生产零件同时进行。除非另有规定，在20士lC时零件或试样应在规定载荷下至少持续200h，然后检查裂纹。I L!llO. , lJ 因Al测定氢脆的局载试验方法的试样附录B提高硬度的热处理(参考件)一般B1 根据温度、热处理时间和合金成分得到的硬度值列于表Bl和表白，在不同的温度和时间热处用后的硬度值曲线如图Bl和图
24、B2所示，这些曲线只布在磷含量为5%10%的合金才是正确的。在温J;G/T 13913-92 低于350C和高于500C时，此成分范围外的合金的误差较为显著。此外，在400(;以f.超过1h的较长时间的热处理常能产生所需的效果。因此图B2表明400C热处理1h或285(;热处理12h将达到最高的硬度。2 在热处理过程中应避免快速加热和快速冷却，确定热处理时间时，应考虑工件的质量(kg)。最好在惰性或还原性气氛中进行热处理。但是抗张强度超过1400MPa的钢铁零件不能在氢气气氛中热处理。应该注意，高温热处理对某些基体材料的机械性能和耐蚀性可能产生不利影响。为了得到所需的最终硬度值，成考虑热处理时
25、间和温度的最佳组合。表B1400C热处理时保温时间对硬度的影响HKO.l 吉磷量热处理后镀态% 1/4 h 1/2 h 1 h 2 h 20 h 2.8 692 821 812 773 4.5 732 811 911 923 951 977 6, 8 611 782 852 915 957 967 7.1 602 921 916 8.7 584 863 890 893 913 9.6 547 1 001 12. 1 509 845 827 890 766 J2. 5 536 959 961 953 961 960 12.6 568 874 837 845 834 12 , 6 524 862
26、835 855 831 表B2400C以上热处理时保温时间对硬度的影响HKO.1 吉磷量温度热处理后% 镀态1/4h 1/2h 1 h 2 h 20 h 2.8 600 692 488 423 288 290 211 425 732 973 793 4.5 500 726 608 600 539 550 602 425 611 1 010 877 6.8 500 926 838 600 715 717 788 652 575 425 602 958 765 7.1 500 843 721 425 944 960 12.5 500 536 903 901 600 859 846 865 837
27、731 13913-92 GB/T 1 OU 阳。】1川IHI7UU 版Il)。二(-目中崎岖5()O 70 1 60 .)()。40 300 20tl 温度1 图B1硬度和温度的关系曲线注，J主哩曲线是根据已发表资料中最适用的数据绘制，研究成果经ICP和新的硬度计重新评价。此曲线图是以20C Imin的速度加热试样并保温1h的硬度数据绘制而成.1 100 2.。气，目阳mEHIO( 600 5u 1000 11)0 热处理时间minl图B2硬度和热处理时间的关系曲线注z这些曲线由硬度的平均值绘制.可能随着正常的操作偏移而变化。GB/T 13913-92 附录C自催化镇-磺镶层的应用和厚度选择
28、(参考件)C1 提高耐蚀性由于自催化锦-磷镀层的钝态性质，故具有优异的耐蚀性。若镀层孔隙率低，对金属基体将起着良好的防腐蚀作用。所需要的镀层厚度随腐蚀条件而异。在粗糙或存在孔隙的基体上镀层应较厚，以降低基体表面的影响。为了采用薄的镀层达到最佳的耐蚀性能，基体表面状态应尽可能光滑和无孔。对于中等防腐蚀，在光滑、均匀的钢铁、有色金属和铝合金基体上的镀层厚度为10-25m，对于较好的腐蚀环境，镀层厚度低于10m也是满意的:对于恶劣的腐蚀条件，镀层的最低厚度为50ffi.C2 提高耐磨性推荐镀层厚度为10-25ffi，对于严酷的磨损条件可能需要更厚的镀层，热处理后镀层会从本质上提高其耐磨性。C3 修复
29、磨损和超差零件镀覆125-600m厚的镀层修复磨损零件或机加工超差零件。当镀层总厚度超过125m时，有时采用电镀镇作为底层，但是，在镀覆自催化镰-磷镀层前，电镀锦后需加工到要求尺寸。C4 改善难于焊接的金属(如铝的可焊性。镀层厚度通常为2.5-7.5m。需用弱活化的树脂焊剂。附录D耐磨性试验(参考件)D1 对不同的用途采用专门的磨损试验方法，关于采用的试验方法和类型只能提出一些现有的适用方法:a 砂轮磨损gb. 摆动销产生磨槽，c 环块和销块pd. 干法啧砂$e 液体冲刷gt 振动气蚀。如果需耍采用其他的适当试验，可由需方和供方商定。附加说明:本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会归口。本标准由武汉材料保护研究所负责起草。本标准主要起草人叶昌祺、刘闽、邓日智、沈伟。
