鋁合金電鍍新工藝
來源:網絡 發布時間:2019/8/7 15:17:50

    1 前言

  隨著科學技術的迅速發展,鋁合金應用范圍日益擴大,目前已被廣泛地應用在飛機、汽車、摩托車、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,而且復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。我們采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,由于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,一般都采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,我們研制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

  鋁合金壓鑄件含硅較高,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。由于鋁合金的硬度較低,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、堿蝕、酸蝕,浸H·S·F液等處理。

  2.1 有機溶劑脫脂

  一般采用汽油、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 堿蝕

  為了除去零件表面輕微油脂和Al2O3薄膜,在弱堿液中進行腐蝕,以暴露鋁合金基體并產生微觀粗糙度。但溶液堿性不宜太強,同時要嚴格控制堿蝕液的溫度和堿蝕時間,以免產生過腐蝕的現象,堿蝕工藝條件如下:

  Na2CO3        30g/L

  Na3PO4        30g/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)

  鋁合金壓鑄件在熱堿蝕溶液中腐蝕時,由于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:

  HNO      33份

  HF       1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,是我們自行研制的專用于鋁件表面預處理的溶液,所獲得的多元合金層結構緊密,結晶細致,孔隙較小,結合力良好,而且浸H·S·F溶液后可以直接光亮鍍鎳,簡化了電鍍工序,其工藝規范如下:

    H·S·F     濃縮液500mL/L

  水        余量

  溫度       15~30℃

  時間       30~40s

  3 電鍍中間層中間層一般采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

  pH                4~45

  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,用大一倍的電流沖擊鍍1~2分鐘,然后按常規鍍鎳。

  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→涼干→上夾具→化學除油及堿腐蝕→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→烘干(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

  SnCl2·2H2O      13~15g/L

  NiCl2·6H2O      55~60g/L

  K4P2O7·3H2O      230~250g/L

  H·S·F-2添加劑      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

  陽極            鎳板

  陰極移動          需要

  4.2 鍍液配制

  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測量并調整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范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,只能采用陰極移動。

  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。氯離子有利于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,并使鍍層色澤均勻,由于氨水氣味重,鍍液經加溫后,揮發更嚴重,故采用乙二胺替代。

  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。由于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 鍍后處理

  鋁合金壓鑄件槍黑色電鍍后,必須立即水洗,并鈍化、烘干。鈍化能提高鍍層抗蝕能力,在烘箱中烘干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。鍍層鈍化后,經水洗,放入烘箱內在100℃中烘干15~20分鐘即可。

  5.3 涂漆

  涂漆的目的,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。

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