锌铁合金电镀工艺在锌压铸件电镀中的应用

锌铁合金电镀工艺在锌压铸件电镀中的应用 锌铁合金电镀工艺在锌压铸件电镀中的应 用 36涂装与电镀2OlO年第4期 锌铁合金电镀工艺在锌压铸件电镀中的应用 曾祥德 (成都市新都高新电镀环保 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 研究所,四川成都,610500) 摘要锌合金压铸件在材质的化学特性,组织结构与 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面形态特征等方面对电镀均有严格要求,稍有忽视,就会 影响电镀质量.锌铁合金电镀工艺从锌压铸件对电镀的要求入手,加强镀前处理,直接在锌压铸件基体上电镀,取 代了氰化镀铜的预镀层,已应用到防护与装饰电镀中. 关键词锌压铸件;锌铁合金;仿金工艺;复合镀 1锌压铸件电镀的难点 压铸件用锌合金是由锌(95%),铝(4%),镁 (0.o4%),铜(0.25%)4种金属组成.这种锌合金 采用压铸的独特方法,先组成合金再进行电镀.因 而镀前处理就有其独到之处,正因为这样,必须加 强前处理,否则难于形成良好的防护装饰镀层. 由于锌合金压铸件材质的化学特性,组织结构 与表面形态等因素, 决定 郑伟家庭教育讲座全集个人独资股东决定成立安全领导小组关于成立临时党支部关于注销分公司决定 着电镀工艺,操作技巧,甚 至工序内的清洗,空中停留等都有严格要求,对此 稍有忽视,都会影响电镀质量. 1.1选择相适应的电镀预镀 锌合金压铸件主要成份是锌和铝.电极电位 一 0.76V,化学活性大,是活泼的两性金属,在碱或 酸性溶液中易发生化学溶解.在压铸过程中,从熔 融态成为固态时,由于冷却凝固点不同,导致表面 产生偏析,形成富铝相与富锌相. 强碱能使富铝相先溶解,强酸则使富锌相先溶 解,从而在压铸件表面产生针孔腐蚀,并使针孔残 留碱或酸液,在电镀时引起镀层起泡,脱皮或漏镀 等故障.同时还与电位较正的金属发生置换反应 而影响镀层结合力等. 因此锌合金压铸件电镀前需预镀,才能按常规 电镀,这是钢铁件电镀所没有的.所以,选择锌铁 合金工艺可以消除镀层起泡,脱皮,漏镀以及结合 力不良等影响. 1.2消除锌压铸件中铜的不良影响 锌合金压铸件(ZZnA1)型号较多:ZZnAl10—5, ZZnA19—1.5,ZZnA14—3,ZZnAl4—1,ZZnA14— 0.5,ZZnA14等,应用较多的ZZnA14—1型,含zn 95%,A13.5%一4.3%,Cu0.73%一1.25%,Mg 0.03%一0.008%;杂质含量:Fe0.1%,Pb0.005%, Sn0.003%,Cd0.003%.4—1型应用较多是由于 含铜量较高,容易电镀,如果铜含量过低,电镀后镀 层容易起泡,成品率低….锌铁合金可以消除压铸 件含铜结构电镀时候的不良影响. 1.3合理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 模具.严格执行压铸工艺 如压铸模具设计不合理,压铸过程中模具温度 太低或压力不足,会导致铸件表面产生疏松,冷纹, 气孔,裂缝等缺陷,电镀时不是起泡,就是大量针孔 麻点,造成一次合格率低.因此合理的模具设计与 压铸工艺,是确保压铸件表面质量的关键因素,对 此切不可掉以轻心. 1.4加强清洗.缩短存放时间 钢铁件经前处理清洗后可浸泡在水中待镀,也 可停放后再活化电镀;锌压铸件则不行,如果裸露 时间较长,也会受到酸碱气体浸蚀;在水中浸泡较 长,会产生轻微腐蚀点,电镀后镀层产生不规则的 斑纹或麻点,表面积越大的越明显.因此锌压铸件 在电镀过程中的每一个清洗工序不但要清洗干净, 工序间还不能停留时间过长,否则导致镀层起泡 发灰. 收稿日期:20o9,1O—l5 作者简介:曾祥德(1931一),男,四川内江人,大学学历,高级工程师,从 事,E~g,f,-x-作50余年. 2010年8月曾祥德:锌铁合金电镀工艺在锌压铸件电镀中的应用37 2锌合金压铸件的镀前处理 2.1磨抛光 磨抛前应认真检验压铸件是否有严重裂纹,疏 松,麻坑,凸瘤,气孔等缺陷,缺陷严重的不能磨抛, 不严重则通过磨抛消除缺陷,使基体表面光滑平 整,镀后光亮如镜. 锌压铸件硬度低,质软,表层薄,致密层厚度仅 0.05mm一0.2mm,以下则是蜂窝状疏松多孔结构, 所以磨光要求严格,宜选用240—310目的金刚砂进 行油磨,先以黄抛光膏粗抛,再以白抛光膏精抛亮. 磨抛时转速不宜过快,布轮拉动的园周速度不得超 过2500m/min,压力要小,压力过大会引起抛光膏, 金刚砂嵌入基体,影响电镀质量.切忌干磨(不用 抛光膏),否则局部过热和磨削量过多,造成致密层 表面破坏,露出孔隙较多的内层,影响表面光亮度, 镀后又容易起泡.抛光膏也不宜使用过多,否则冷 却后粘附在基体上不易去除而影响电镀质量. 锌压铸件经磨抛,表面平整光滑,不允许孔眼 与边角残留抛光膏,如有,立即人工剔除后速转下 道工序,避免存放变色或腐蚀. 2.2除油 锌合金压铸件的油污主要来自模具的脱模与 抛光,尤其孔眼或裂纹中夹附的油污与抛光膏不清 除干净,便会影响电镀质量. 锌压铸件除油液中不宜用强碱(氢氧化钠)与 水玻璃(硅酸钠),强碱使富铝相先溶解,导致压铸 件表面针孔腐蚀,进入针孔内的残留碱液,容易使 镀层起泡,水玻璃清洗困难,容易使镀层产生条纹. 在装饰电镀中,一般都应两次除油,即先化学 除油,再电化学除油.压铸件的电化学除油不能挂 在镀铬挂具上,否则挂具上残留Cr6带入除油液, 蓄积到一定值时,除油液将从无色逐渐变为黄色, 导致压铸件表面产生密集细泡,影响电镀质量. (1)化学除油 NaCO350g/L;Na3PO450g/L;温度70—80~C;时 间15—20min. (2)电化学阴极除油 NaCO320g/L一3OL;Na3PO425g/L一30g/L; C12H25SO4Na0.05g/L一0.1g/L;温度60—70~C;DK 3A/dm一5A/dm;时间2—3min. 2.3弱浸蚀 锌压铸件弱浸蚀,是将除油后表面极薄碱膜去 除,利于电镀正常进行.弱浸蚀液的浓度不宜过 大,否则表面发黑,产生过腐蚀,出现一层细麻点, 影响电镀质量;浓度过低,碱膜去不掉,镀层起泡. 酸的浓度以1%,2%为宜,浸蚀时间也不能过长, 否则影响镀层结合力,看到液面析出一层密集小泡 便可出槽,清洗后电镀,不但镀层与基体结合力好, 镀层光亮度也好.推荐下述配方: HF(40%)12mL/L一15mlML;H3BO33g/L一 5g/L;室温;时间2O一30s. 3电镀工艺应用 3.1锌铁合金与压铸件锌合金的异同 这两种合金同属于锌基合金范畴.从合金主 要成份的锌含量比较,锌铁合金低铁工艺为锌含量 99%,压铸件锌合金只含95%,含量虽低于低锌铁 合金,但锌压铸件铝含量4%,两者相加也就成为 99%,锌和铝都是两性金属.这是它们的共同特点, 能在强酸强碱溶液中产生溶解,只宜于在弱酸弱碱 溶液中电镀. 其不同之处是构成合金的形式不同,锌铁合金 是通过电镀形成的合金镀层,锌压铸件是采用压铸 形式,先形成合金基体再电镀. 锌铁合金电镀溶液是弱酸眭溶液pH4—5,正适 合于锌压铸件在弱酸性或弱碱性溶液电镀之需要, 这是其一;锌铁合金比镀锌防护性能提高3—5倍, 这是其二,锌铁合金既可作锌压铸件的防护镀层, 还可作装饰电镀的节镍镀层,这是其三.因此,锌 合金压铸件选择锌铁合金工艺是很适宜的.特别 是锌压铸件预镀铜存在不易解决的问题:氰化镀铜 工艺要求铜镀层厚度为6m一10m,这一厚度将 使锌,铝与电位较正的铜络离子产生置换反应,而 影响镀层结合力,只好采用大电流闪镀,时间短,镀 1m左右后,便能防止铜的置换反应,但铜镀层薄, 铜向锌合金的扩散速度较快,这使表面镀层与合金 基体的电位差引起的电化学腐蚀也越严重.锌铁 合金溶液不含铜,不存在这些问题,因而是取代氰 化镀铜预镀层的理想工艺. 3.2锌铁合金电镀工艺 3.2.1镀液成分及操作条件(见表1) 38涂装与电镀2OlO年第4期 表1锌铁合金电镀配方及工艺条件 3.2.2溶液配制 先将氯化锌,氯化钾或精盐用1/2体积热水溶 解,加锌粉1g/L,搅拌静置3h过滤人槽,以试剂稀 盐酸将pH调至4,将柠檬酸钠溶解后加人,抗坏血 酸用水溶解,加人以10倍水溶解的硫酸亚铁溶液容 器内,搅拌均匀,溶液显浑,静置到清澈透明无色时 加入,ZF—A开缸剂与ZF—B调整剂按上限经稀释 后加入,ZF光亮剂按中限(4mL/L一6mL/L)在搅拌 中缓慢加人.将水补加至所需体积,电解4h试 生产. 3.2.3生产要点 (1)严格执行弱碱除油,弱酸浸蚀的锌压铸件 镀前处理的规范,否则将严重影响电镀质量. (2)硫酸亚铁和抗坏血酸必须用化学试剂,否 则导致不良后果.铁盐溶液的配制,按本工艺溶液 配制中关于亚铁溶液配制方法及其要求执行,可减 少因此而出现的镀层质量故障. (3)不挂铁阳极,管件内壁镀,需加条形铁 阳极. (4)铁盐补加,按含量 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,补加试剂硫酸 亚铁. (5)抗坏血酸配槽才加,日常不补加,只补加适 量的柠檬酸钠.当溶液中Fe”氧化Fe?,溶液显浑 发黄时,加入0.3g/L一0.5g/L抗坏血酸,能将Fe? 还原Fe”,溶液恢复清澈. (6)停镀取出阳极,生产再挂入,既保持主盐浓 度稳定,又是稳定pH值的有效措施.pH值高于5, 用试剂稀盐酸调至4,低于4,用试剂氢氧化钠溶液 调至4. (7)添加剂以勤加少加为好.kAh消耗量:ZF 与ZF—B30mL一60mL,ZF—A60mL一120mL. (8)严禁用双氧水或高锰酸钾处理溶液. 3.3锌铁合金可作锌合金压铸件的防护镀层 有文章介绍:锌合金压铸件不电镀直接钝化, 是经成膜前处理,除机械磨光和滚磨光,脱脂除油 与弱浸蚀外,还需化学抛光处理,可获得光洁光亮 度活化表面,有利于钝化成膜,工艺配方及参数 如下: CrO3180g/L一250g/L,HNO325mL/L一45mL/L, HF50mL/L一75rnlML,H2SO43mL/L一4mlML,平平力? 适量,温度l0?一30?,时间15s一45s. 按此配方钝化,虽然能使锌压铸件表面形成致 密连续牢固的钝化膜,以提高零件的抗蚀防护和装 饰性能,但这种性能有限,因为锌合金压铸件基体 防护性能很低,只有在其表面形成保护层(即电镀 层与钝化膜层),才能提高基体的防护性,锌合金压 铸件直接钝化与锌铁合金电镀后的钝化对比试验 结果得到验证.所以锌合金压铸件镀锌铁合金钝 化作为防护镀层是较为理想的. 笔者在以锌合金压铸件作防护镀层的应用实 践表明,锌合金压铸件的防护性能并不是基体本 身,而是在其表面镀覆的锌铁合金镀层及其钝化膜 的防护性能,比纯锌层防护性能提高3—5倍,因而 是优异的. 3.4锌铁合金作底镀层的仿金电镀 作为装饰电镀的仿金工艺,传统的锌合金压铸 件是在预镀氰化铜基础上再镀仿金工艺的,锌铁合 金取代锌合金压铸件的氰化铜镀后可直接镀仿金, 这为锌压铸件消除氰污染开辟了新途径,使仿金电 镀成为完全没有氰污染的清洁生产工艺了.锌铁 合金打底的仿金电镀工艺请参见《涂装与电镀》 2009年第5期. 3.5锌铁合金在锌压铸件装饰铬组合工艺中成为 无氰无铜的节镍镀层 工艺流程是:锌压铸件前处理-?镀锌铁合金—珥 级回收洗一中性镍—级回收洗一复合镀铬—级 回收洗一热水烫一干燥. 2010年8月曾祥德:锌铁合金电镀工艺在锌压铸件电镀中的应用j,’n 3.5.1中性镍 3.5.1.1配方组成及工艺条件 硫酸镍100g/L一150g/L,氯化钠l7g/L一20g/L, 硼酸25g/L一35g/L,柠檬酸钠130g/L一180g/L,硫酸 镁15L一25g/L,三乙醇胺8mL/L一12mL/L,丹宁酸 0.4g/L一0.6g/L,糖精lg/L一3g/L,添加剂20mL/L 一 30mL/L.pH6.8—7.5,JK1A/dm一1.5A/dm,阴 极移动20~/min一25~/min,温度25?一40?. 3.5.1.2生产要点 (1)柠檬酸钠是硫酸镍的络合剂.Ni与Na之 比:1:1—1.3.在此范围内,既可防止锌与镍离子的 置换反应,又可提高镀层结合力,还使镀层结晶细 致;比值大,电流效率低,超过2,几乎无镍沉积而形 不成镀层;过低,络合不稳定,Ni生成氢氧化镍沉 淀,使溶液混浊,槽底呈糊状,此时先加人适量硫 酸,中和氢氧化镍,再适量加人柠檬酸盐,之后用氢 氧化钠将pH值调至6.8—7.5范围,溶液便恢复清 澈正常.柠檬酸钠的kAh消耗量为200g一500g. (2)中性镍加人丹宁酸,主要掩蔽zn?,并使镀 层结晶更细化,还减少镍层的孔隙率J. (3)加入三乙醇胺,能提高镀液电流效率与生 产效率,还能减少柠檬酸盐水解产生的沉淀物. 3.5.2复合镀铬 配方组成及工艺条件:铬酐250g/L一300g/L, 氟硅酸4g/L一6g/L,硫酸1.0#L一1.5g/L,三价铬 2g/L一6g/L,温度45~C一55~C,JK15A/dm一 30A/dm. 复合镀铬,又称氟硅酸镀铬.采用本工艺,意 在克服锌合金压铸件因形状复杂(即凹槽,内孔 多),套普通铬,往往出现”露黄”现象,而氟硅酸镀 液的阴极胶体膜,比只含硫酸的普通镀铬液的阴极 胶体薄得多,铬层钝化趋势较小,能在低温,低电流 密度下获得光亮镀层,液温升高,则光亮范围更亮. 因此复合镀铬工艺特别适用于锌合金压铸件装饰 性镀铬引. 4不合格镀层的退除 锌合金压铸件的返工率大.由于它属两性金 属,酸碱都能浸蚀,如果退除镀层,往往出现镀层未 退尽,基体倒先过腐蚀了.尤其装饰铬镀层的退 除,比其它基体的镀层要困难些.现介绍一例电化 学退除锌压铸件上镍,铬镀层配方供参考. H2SO410%一15%,H3PO450%一60%,添加齐0 10g/L一15g/L,室温,阴极为铅或不锈钢,JA10AZ dm一14A/dm,SK:S–2:1,槽电压8V一10V. 本配方可退除铬,镍,铜3种镀层,而不腐蚀锌 合金基体,退除合格率可达100%,所得退镀件表面 呈灰褐色,需重新抛光或水喷砂,再经水洗,化学除 油,流动热水洗,活化后,就可进行预镀加厚等工 序.退镀中有发热现象,温度由常温升到90~C以 上,但对退镀质量无大影响J. 5结语 综上所述,锌铁合金电镀工艺进入锌合金压铸 件电镀领域,不仅使压铸件电镀前必须进行预镀的 传统工序得到改进,而且还消除了预镀工艺中剧毒 氰化物对环境的污染与人体的危害,使锌合金压铸 件电镀成为清洁生产的电镀工艺,展示了锌合金压 铸件电镀更加广阔的发展前景. 参考文献 [1]文斯雄.锌合金零件的前处理及钝化工艺[J].电镀与 涂饰.2006,(25)4:19—20 [2]张小旦.锌合金压铸件的电镀[J].江苏电镀.2003年6 月84期 [3]奚兵.锌合金压铸件镀装饰铬[J].电镀与环保.2005, (25)1:43,4J4 UseofZn—FeAlloyEIectr0pIatingTechnologyforDiecastingWorks ZengXiangde (Xinduhigh—newelectroplatingenvironmentengineennginstitute,Chengdu,610500) AbstractOnthebasisofcharacteristicsofdiecastingworks,Zn—Fealloyelee troplatingtechnologystrengthen pre—platingtreatment,electroplantdirectlyonthesurfaceofdiecastingworks,substitutepre—platingofcyaniding copper—plating,anduseinprotectiveanddecorativeplating. KeywordsZndiecastingwork;Zn—Fealloy;imitationgoldplatingtechnology;compositeplating