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,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:

Na2CO330g/L

Na3PO430g/L

添加剂2～4g/L

OP-10乳化剂0.5～1mL/L

温度75～85℃

时间30～60s

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0.05～01g/L

光亮剂适当

pH4～45

温度52～55℃

阴极电流密度25～4A/dm2

时间12～15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(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(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、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

SnCl2·2H2O13～15g/L

NiCl2·6H2O55～60g/L

K4P2O7·3H2O230～250g/L

H·S·F-2添加剂5～15g/L

氨水或乙二胺5～10mL/L

pH8～9

T45～55℃

t1～3′

Dk0.5～1.5A/dm²

阳极镍板

阴极移动需要

4.2 镀液配制

①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。

②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。

③加入计算量的添加剂,用水溶解时加少量NaOH。

④将计算量氨水加入,加水至所需容积,搅拌均匀。

⑤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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