鋁合金的電鍍新工藝

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    1前言

    隨著科學技術的迅速發展,鋁合金應用範圍日益擴大,目前已被廣泛地應用在飛機、汽車、摩託車、儀器儀表及電影機械工業上。鋁合金不僅具有優良的強度及剛性,而且複雜幾何形狀零件的壓鑄可一次成型,實現了無切削加工,工藝簡單,生產效率高。我們採用鋁合金壓鑄件先鍍光亮鎳,再鍍一層槍黑色的電鍍工藝,既節約成本,又能獲得一種高裝飾性表面鍍層更有特色,提高產品在國際市場上競爭能力。鋁合金電鍍與普通電鍍工藝有一定區別,由於鋁合金是一種比較活潑的金屬,還原、置換能力強,給電鍍工藝帶來不少困難,一般都採用浸鋅方法來作預處理。最近幾年,國內外電鍍科技工作者開發了許多鋁合金電鍍新工藝,在此基礎上,我們研製了新型鋁合金表面前處理液———H·S·F液,鋁合金電鍍工藝更為簡單,鍍層結合力大大提高,從而保證鋁合金壓鑄件鍍槍黑色電鍍質量。

    2鋁合金壓鑄件前處理

    鋁合金壓鑄件含矽較高,表面常有小氣孔和縫隙存在,為了獲得高裝飾性外觀,需機械拋光。由於鋁合金的硬度較低,機械拋光輪要柔軟而有一定彈性,以免機械拋光時零件邊角變形。前處理主要有有機溶劑脫脂、鹼蝕、酸蝕,浸H·S·F液等處理。

    2.1有機溶劑脫脂

    一般採用汽油、三氯乙烯等有機溶劑脫脂,以溶解礦物和拋光膏,也可用洗滌劑溶液擦洗。

    2.2鹼蝕

    為了除去零件表面輕微油脂和Al2O3薄膜,在弱鹼液中進行腐蝕,以暴露鋁合金基體並產生微觀粗糙度。但溶液鹼性不宜太強,同時要嚴格控制鹼蝕液的溫度和鹼蝕時間,以免產生過腐蝕的現象,鹼蝕工藝條件如下:

    Na2CO330g/L

    Na3PO430g/L

    添加劑2～4g/L

    OP-10乳化劑0.5～1mL/L

    溫度75～85℃

    時間30～60s

    2.3酸蝕(除灰)

    鋁合金壓鑄件在熱鹼蝕溶液中腐蝕時,由於鋁的化學溶解和合金元素Si的不溶解,在零件表面上會殘留一層附著的黑色膜,為了徹底除去這層膜,必須在以下混合酸中處理:

    HNO33份

    HF1份

    水少量

    溫度室溫

    時間20～40s

    2.4浸H·S·F液

    H·S·F液是浸鋅溶液的改進,是我們自行研製的專用於鋁件表面預處理的溶液,所獲得的多元合金層結構緊密,結晶細緻,孔隙較小,結合力良好,而且浸H·S·F溶液後可以直接光亮鍍鎳,簡化了電鍍工序,其工藝規範如下:

    H·S·F濃縮液500mL/L

    水餘量

    溫度15～30℃

    時間30～40s

    3電鍍中間層中間層一般採用普通光亮鍍鎳溶液配方及工藝條件:

    硫酸鎳(NiSO4·7H2O)250g/L

    氯化鎳(NiCl2·6H2O)60g/L

    硼酸(H3BO3)40g/L

    十二烷基硫酸鈉0.05～01g/L

    光亮劑適當

    pH4～45

    溫度52～55℃

    陰極電流密度25～4A/dm2

    時間12～15分

    陰極移動需

    電鍍光亮鎳時最好帶電入槽,用大一倍的電流衝擊鍍1～2分鐘,然後按常規鍍鎳。

    4鋁合金壓鑄件電鍍槍黑色工藝

    鋁合金壓鑄件毛坯→毛坯檢驗→機械拋光→汽油或三氯乙烯除油→涼幹→上夾具→化學除油及鹼腐蝕→溫水清洗→冷水洗→流水中清洗→酸蝕→水洗→流水中清洗→浸H·S·F溶液→水洗→流水清洗→鍍光亮鎳(最好帶電入槽)→水洗→流水中清洗→5%H2SO4溶液中活化→水洗→流水中清洗→鍍槍黑色→水洗→流水中清洗→化學鈍化→水洗→流水中清洗→烘乾(5～10分鐘)→下夾具→檢驗→浸漆或噴漆。國內槍黑色電鍍工藝大都是錫鎳合金鍍層,也有錫鈷合金鍍層。其鍍液有3種類型:氟化物型、氰化物型、焦磷酸鹽型,從環保安全考慮,我們選擇焦磷酸鹽型槍黑色電鍍工藝。

    4.1鍍液配方及工藝條件

    SnCl2·2H2O13～15g/L

    NiCl2·6H2O55～60g/L

    K4P2O7·3H2O230～250g/L

    H·S·F-2添加劑5～15g/L

    氨水或乙二胺5～10mL/L

    pH8～9

    T45～55℃

    t1～3′

    Dk0.5～1.5A/dm2

    陽極鎳板

    陰極移動需要

    4.2鍍液配製

    ①把計算量的氯化亞錫、氯化鎳及焦磷酸鉀等分別用50～60℃熱水溶解。

    ②把溶解好的錫鹽和鎳鹽溶液在不斷攪拌下慢慢加至焦磷酸鉀溶液中,再攪拌15min左右,若有混濁,還要繼續加溫攪拌直至全部澄清。

    ③加入計算量的添加劑,用水溶解時加少量NaOH。

    ④將計算量氨水加入,加水至所需容積,攪拌均勻。

    ⑤測量並調整pH至8～9,加溫至45～55℃,邊電解邊試鍍。

    4.3鍍液各成份的作用

    4.3.1氯化亞錫

    它是提供錫離子的主鹽。氯化亞錫的含量增加,錫鎳合金鍍層中錫的含量增加。氯化亞錫含量在較大範圍內變化對鍍層顏色沒有明顯的影響。當氯化亞錫含量過高時,鍍層色澤變淺;含量過低時,鍍層呈茶色。該鍍液不允許加入雙氧水等氧化劑,也不允許用空氣攪拌,只能採用陰極移動。

    4.3.2氯化鎳

    它是提供鎳離子的主鹽。氯化鎳含量增加,錫鎳合金鍍層中鎳的含量略有增加。當氯化鎳含量過低時,鍍層色澤較淺。氯離子有利於鎳板陽極活化和溶解。

    4.3.3焦磷酸鉀

    它是鎳離子、錫離子的絡合劑。焦磷酸鉀除了絡合鎳、錫外,必須存在一定量的游離焦磷酸鉀。焦磷酸鉀含量偏低時,鍍層粗糙,色澤不均勻。含量偏高時,陰極電流密度降低,沉積速度減慢。

    4.3.4氨水或乙二胺

    加入氨水可降低鍍層的內應力,並使鍍層色澤均勻,由於氨水氣味重,鍍液經加溫後,揮發更嚴重,故採用乙二胺替代。

    4.3.5添加劑

    H·S·F-2添加劑也稱發黑劑,是錫、鎳離子的絡合劑,是槍黑色電鍍不可缺少的組份。由於發黑劑種類和含量的不同,可獲得淺、中、深鐵灰色和茶色外觀。

    5鍍後處理

    鋁合金壓鑄件槍黑色電鍍後,必須立即水洗,並鈍化、烘乾。鈍化能提高鍍層抗蝕能力,在烘箱中烘乾的過程就是鍍層堅膜的過程,此工序是不可缺少的。

    5.1化學鈍化

    鉻酐40～60g/L

    醋酸1～2mL/L

    溫度室溫

    時間30～60s

    5.2堅膜

    老化鍍層,改善提高鍍層的耐蝕性。鍍層鈍化後,經水洗,放入烘箱內在100℃中烘乾15～20分鐘即可。

    5.3塗漆

    塗漆的目的,是延長槍黑色鍍層的使用壽命。根據產品質量檔次高低而定。一些低檔次的產品浸油提高防蝕性能,產品質量要求高的,必須進行噴漆處理。

責任編輯：侯俊梅