铝合金新电镀工艺

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1、铝合金新电镀工艺 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,

2、我们研制了新型铝合金表面前处理液HSF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HSF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

3、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: Na2CO330g/L Na3PO430g/L 添加剂24g/L OP-10乳化剂0.51mL/L 温度7585 时间3060s 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: HNO33份 HF1份 水少量 温度室温 时间2040s 2.4 浸HSF液 HSF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,

4、而且浸HSF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: HSF浓缩液500mL/L 水余量 温度1530 时间3040s 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(NiSO47H2O)250g/L 氯化镍(NiCl26H2O)60g/L 硼酸(H3BO3)40g/L 十二烷基硫酸钠0.0501g/L 光亮剂适当 pH445 温度5255 阴极电流密度254A/dm2 时间1215分 阴极移动需 电镀光亮镍时最好带电入槽,用大一倍的电流冲击镀12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

5、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HSF溶液水洗流水清洗镀光亮镍(最好带电入槽)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(510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、氰化物型、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 SnCl22H2O1315g/L NiCl26H2O5560g/L K4P2O73H2O230250g/L HSF-2添加剂515g/L 氨水或乙二胺510mL/L p

6、H89 T4555 t13 Dk0.51.5A/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5060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89,加温至4555,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

7、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

8、重,故采用乙二胺替代。 4.3.5 添加剂 HSF-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,在烘箱中烘干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4060g/L 醋酸12mL/L 温度:室温 时间3060s 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1520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。