铝合金电镀新工艺

1　前言

随着科学技术的迅速发展,铝合金应用范围日益扩大,目前已被广泛地应用在飞机、汽车、摩托车、仪器仪表及电影机械工业上。铝合金不仅具有优良的强度及刚性,而且复杂几何形状零件的压铸可一次成型,实现了无切削加工,工艺简单,生产效率高。我们采用铝合金压铸件先镀光亮镍,再镀一层枪黑色的电镀工艺,既节约成本,又能获得一种高装饰性表面镀层更有特色,提高产品在国际市场上竞争能力。铝合金电镀与普通电镀工艺有一定区别,由于铝合金是一种比较活泼的金属,还原、置换能力强,给电镀工艺带来不少困难,一般都采用浸锌方法来作预处理。最近几年,国内外电镀科技工作者开发了许多铝合金电镀新工艺,在此基础上,我们研制了新型铝合金表面前处理液———Ｈ·Ｓ·Ｆ液,铝合金电镀工艺更为简单,镀层结合力大大提高,从而保证铝合金压铸件镀枪黑色电镀质量。

2　铝合金压铸件前处理

铝合金压铸件含硅较高,表面常有小气孔和缝隙存在,为了获得高装饰性外观,需机械抛光。由于铝合金的硬度较低,机械抛光轮要柔软而有一定弹性,以免机械抛光时零件边角变形。前处理主要有有机溶剂脱脂、碱蚀、酸蚀,浸Ｈ·Ｓ·Ｆ液等处理。

2.1　有机溶剂脱脂

一般采用汽油、三氯乙烯等有机溶剂脱脂,以溶解矿物和抛光膏,也可用洗涤剂溶液擦洗。

2.2　碱蚀

为了除去零件表面轻微油脂和Ａｌ2Ｏ3薄膜,在弱碱液中进行腐蚀,以暴露铝合金基体并产生微观粗糙度。但溶液碱性不宜太强,同时要严格控制碱蚀液的温度和碱蚀时间,以免产生过腐蚀的现象,碱蚀工艺条件如下:

Ｎａ2ＣＯ3　　　　　　　　30ｇ,Ｌ

Ｎａ3ＰＯ4　　　　　　　　30ｇ,Ｌ

添加剂　　　　　　　　　　2～4ｇ,Ｌ

ＯＰ-10乳化剂　　　　　　0.5～1ｍＬ,Ｌ

温度　　　　　　　　　　　75～85℃

2.3　酸蚀(除灰)

铝合金压铸件在热碱蚀溶液中腐蚀时,由于铝的化学溶解和合金元素Ｓｉ的不溶解,在零件表面上会残留一层附着的黑色膜,为了彻底除去这层膜,必须在以下混合酸中处理:

ＨＮＯ　　　　　　33份

ＨＦ　　　　　　　1份

水　　　　　　　　少量

温度　　　　　　　室温

时间　　　　　　　20～40ｓ

2.4　浸Ｈ·Ｓ·Ｆ液

Ｈ·Ｓ·Ｆ液是浸锌溶液的改进,是我们自行研制的专用于铝件表面预处理的溶液,所获得的多元合金层结构紧密,结晶细致,孔隙较小,结合力良好,而且浸Ｈ·Ｓ·Ｆ溶液后可以直接光亮镀镍,简化了电镀工序,其工艺规范如下:

Ｈ·Ｓ·Ｆ　　　　　浓缩液500ｍＬ,Ｌ

水　　　　　　　　余量

温度　　　　　　　15～30℃

时间　　　　　　　30～40ｓ

3　电镀中间层中间层一般采用普通光亮镀镍溶液配方及工艺条件:

硫酸镍(ＮｉＳＯ4·7Ｈ2Ｏ)　　　　　　250ｇ,Ｌ

氯化镍(ＮｉＣｌ2·6Ｈ2Ｏ)　　　　　　60ｇ,Ｌ

硼酸(Ｈ3ＢＯ3)　　　　　　　　　　　40ｇ,Ｌ

十二烷基硫酸钠　　　　　　　　　　　0.05～0 1ｇ,Ｌ

光亮剂　　　　　　　　　　　　　　　适当

ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　4～4 5

温度　　　　　　　　　　　　　　　　52～55℃

阴极电流密度　　　　　　　　　　　　2 5～4Ａ,ｄｍ2

时间　　　　　　　　　　　　　　　　12～15分

阴极移动　　　　　　　　　　　　　　需要

电镀光亮镍带电入槽,用大一倍的电流冲击镀1～2分钟,然后按常规镀镍。

4　铝合金压铸件电镀枪黑色工艺

铝合金压铸件毛坯→毛坯检验→机械抛光→汽油或三氯乙烯除油→凉干→上夹具→化学除油及碱腐蚀→温水清洗→冷水洗→流水中清洗→酸蚀→水洗→流水中清洗→浸Ｈ·Ｓ·Ｆ溶液→水洗→流水清洗→镀光亮镍(带电入槽)→水洗→流水中清洗→5%Ｈ2ＳＯ4溶液中活化→水洗→流水中清洗→镀枪黑色→水洗→流水中清洗→化学钝化→水洗→流水中清洗→烘干(5～10分钟)→下夹具→检验→浸漆或喷漆。国内枪黑色电镀工艺大都是锡镍合金镀层,也有锡钴合金镀层。其镀液有3种类型:氟化物型、CN化物型、焦磷酸盐型,从环保安全考虑,我们选择焦磷酸盐型枪黑色电镀工艺。

4.1　镀液配方及工艺条件

ＳｎＣｌ2·2Ｈ2Ｏ　　　　　　13～15ｇ,Ｌ

ＮｉＣｌ2·6Ｈ2Ｏ　　　　　　55～60ｇ,Ｌ

Ｋ4Ｐ2Ｏ7·3Ｈ2Ｏ　　　　　　230～250ｇ,Ｌ

Ｈ·Ｓ·Ｆ-2添加剂　　　　　　5～15ｇ,Ｌ

氨水或乙二胺　　　　　　　　5～10ｍＬ,Ｌ

ｐＨ　　　　　　　　　　　　8～9

Ｔ　　　　　　　　　　　　　45～55℃

ｔ　　　　　　　　　　　　　1～3′

Ｄｋ　　　　　　　　　　　　0.5～1.5Ａ,ｄｍ2

阳极　　　　　　　　　　　　镍板

阴极移动　　　　　　　　　　需要

4.2　镀液配制

把计算量的氯化亚锡、氯化镍及焦磷酸钾等分别用50～60℃热水溶解。

把溶解好的锡盐和镍盐溶液在不断搅拌下慢慢加至焦磷酸钾溶液中,再搅拌15ｍｉｎ左右,若有混浊,还要继续加温搅拌直至全部澄清。

加入计算量的添加剂,用水溶解时加少量ＮａＯＨ。

将计算量氨水加入,加水至所需容积,搅拌均匀。

测量并调整ｐＨ至8～9,加温至45～55℃,边电解边试镀。

4.3　镀液各成份的作用

4.3.1　氯化亚锡

它是提供锡离子的主盐。氯化亚锡的含量增加,锡镍合金镀层中锡的含量增加。氯化亚锡含量在较大范围内变化对镀层颜色没有明显的影响。当氯化亚锡含量过高时,镀层色泽变浅;含量过低时,镀层呈茶色。该镀液不允许加入双氧水等氧化剂,也不允许用空气搅拌,只能采用阴极移动。

4.3.2　氯化镍

它是提供镍离子的主盐。氯化镍含量增加,锡镍合金镀层中镍的含量略有增加。当氯化镍含量过低时,镀层色泽较浅。氯离子有利于镍板阳极活化和溶解。

4.3.3　焦磷酸钾

它是镍离子、锡离子的络合剂。焦磷酸钾除了络合镍、锡外,必须存在一定量的游离焦磷酸钾。焦磷酸钾含量偏低时,镀层粗糙,色泽不均匀。含量偏高时,阴极电流密度降低,沉积速度减慢。

4.3.4　氨水或乙二胺

加入氨水可降低镀层的内应力,并使镀层色泽均匀,由于氨水气味重,镀液经加温后,挥发更严重,故采用乙二胺替代。

4.3.5　添加剂

Ｈ·Ｓ·Ｆ-2添加剂也称发黑剂,是锡、镍离子的络合剂,是枪黑色电镀不可缺少的组份。由于发黑剂种类和含量的不同,可获得浅、中、深铁灰色和茶色外观。

5　镀后处理

铝合金压铸件枪黑色电镀后,必须立即水洗,并钝化、烘干。钝化能提高镀层抗蚀能力,在烘箱中烘烤的过程就是镀层坚膜的过程,此工序是不可缺少的。

5.1　化学钝化

铬酐　　40～60ｇ,Ｌ

醋酸　　1～2ｍＬ,Ｌ

温度　　室温

时间　　30～60ｓ

5.2　坚膜

老化镀层,改善提高镀层的耐蚀性。镀层钝化后,经水洗,放入烘箱内在100℃中烘干15～20分钟即可。

5.3　涂漆

涂漆的目的,是延长枪黑色镀层的使用寿命。根据产品质量档次高低而定。一些低档次的产品浸油提高防蚀性能,产品质量要求高的,必须进行喷漆处理

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