基材：锌合金
镀种：水镀铜镍铬 / 镀装饰铬 / 真空镀光铬
工艺：挂镀
颜色：铬色
膜厚：15μm
电镀费用：15.68元/件
压铸锌合金工件镀铬工艺详解：
一、镀前处理
1 毛坯检验
(1) 外观: 查看毛坯表面是否存在裂纹、凸泡、划伤、松孔等严重弊病。判断这些弊病的程度, 若可 以使用机械手段(磨光、抛光等)除去, 可以增加打磨工序。
(2) 材质检验: 查阅锌合金的牌号, 了解使用回料的比例, 测试压铸件的质量, 把工件放置在 100-110℃ 烘箱中保温30min, 查看外表有否凸泡。
2 表面的机械清理
锌合金压铸件表面存在着铸造缺陷, 必须进行机械清理、磨光和抛光。
(1) 较大工件须采用磨光及抛光除去表面缺陷。例如, 除去毛刺、飞边、模痕等。磨光的砂轮使用的砂粒一般应大于220目, 采用红色抛光膏; 新砂头应适当倒角, 布轮的直径50-400 mm, 圆周速度视工件大小而定, 通常为1100-2200 m/min。锌合金磨光时不要过度用力, 尽可能不要损伤表面的致密层, 不要使工件变形。为了使工件表面光滑, 还应该进行抛光口可选用白色抛光膏, 抛光膏不要太少, 以防局部过热, 出现密集细麻点。抛轮的大小和圆周速度可参照磨光, 抛光后最好用白粉拉一下, 清除滞留的抛光膏, 便于电镀。
(2) 较小工件不便抛磨, 可选择滚磨或滚光处理。若工件飞边、瑕疵较多, 应先滚磨。磨料可选择氧化铝、花岗石、陶瓷、塑料颗粒, 以及能除油及润滑的肥皂水、表面活性剂等。磨料及零件的装载量为3/4-4/5滚桶(易变形工件多装些, 溶液均浸满零件), 磨料与零件比为(1.5～2):1, 滚桶的转速6-12 r/min 。容易变形的零件转速慢些。
若工件瑕疵很小, 可以直接选用滚光。可以用塑料颗粒、(软性)谷壳、玉米棒之类, 加上润滑剂打滚擦光。滚桶转速为 600 m/min 左右, 时间视工件、 磨料而定。有不少小件使用振动磨光, 抛光效果也十分理想。
表面机械清理不但要除去表层瑕疵, 而且又不能破坏表面的致密层。
3 除抛光膏及油污
(1) 除抛光膏
抛光后应尽早除去抛光膏, 时间久了, 抛光膏易硬化, 不易除去。除抛光膏可将工件浸泡在60-70℃ 的浓硫酸中(尽可能不掺水), 使抛光膏被浓硫酸氧化去除。抛光膏的主要成份除了金属氧化物(MgO、 CaO 、 Al203、 Fe203等)之外, 主要是硬脂酸、石蜡等, 这些有机物会被浓硫酸氧化。这种方法在规模不大的厂家应用颇广。工序关键是浓硫酸中不可掺进水。掺进水的浓硫酸对锌合金产生严重腐蚀, 所以工件抛光后须干的入槽。
比较正规的除抛光膏是使用由有机溶剂、表面活性剂组成的”冷脱剂”、 “除蜡剂”, 若配以超声波, 效果更佳。
(2) 除油
即使用有机溶剂除油, 也应进行碱性除油。这是因为有机溶剂滞留在工件上会给电镀带来不利影响。
由于锌合金的主要成份是锌和铝, 它们都是两性金属, 因此, 碱性除油液的碱度不能太强。如果是浸渍除油, 可选用下述配方。
配方 1:
CH-3脱脂剂30-40g/L, 室温或30-50℃, 1-5 min。
﹡脱脂剂为本公司产品
配方2:
磷酸三钠20-40g/L, 碳酸钠20-30g/L, 洗涤剂少量,50-60℃,3-6min。
配方1比配方2的效果好。
浸渍除油后大件(吊镀)还应进行电解除油。电解除油最佳选择为先用阴极电解除油, 再用阳极电解除油。不要在同一槽中进行阴/ 阳极电解除油。
使用阴极电解除油, 时间10-15s(工件上有均匀气泡即可), 氢氧化钠可以增加溶液电导, 防止电压过高刻蚀工件, 首选配方(1)温度不宜过低, 否则电压会升高; 温度也不能过高, 否则碱同基体的反应会加剧, 从而腐蚀工件, 50–55℃为宜。使用阴极电解除油, 在工件上析出较多氢, 氢有很好的还原作用(活化其表面), 原子氢结合成氢气, 冲击工件表面, 达到很好除油目的。但是仅用阴极电解除油, 由于镀液使用时间一长会被污染, 金属离子会沉积在工件表面, 造成镀层发花、结合力不良等弊病。这时若再用阳极电解除油, 工件表面有一剥离(溶解)过程, 工件就会暴露出活性好的基体表面。即使有轻微的氧化(阳极产生O2会氧化工件), 在后道酸洗时会被除去的。
如果只使用阴极电解去油, 则应该经常更新溶液, 尽可能维护好, 要防止极杆上的铜绿污染溶液。
如仅使用阳极电解去油也是可以的。只要保证在阴极电解去油前油污已经除清, 进行阳极电解去油仅为了剥离污染层。
3 活化
除油后的工件经过清洗, 必须进行活化才能电镀。活化可采用以下配方: (1) HF(40%)5-20g/L, (2) H2S04(98%)15-75g/L, (3) HCl(37%)10-20g/L,室温,3-6s, 以析出氢气后再延长1-2s为宜。
活化配方的选择, 视锌合金的牌号或回料使用的比例而定。回料较多的, 使用氢氟酸型活化, 因为 回料中时常会带入硅杂质。氢氟酸属于弱酸, 对基体的腐蚀速率也比较小。
预镀前进行预浸处理, 采用预浸更有利于保证镀层结合力。
(1) 如果氰化物预镀铜(或氰化物预镀黄铜)应在5-10g/L氰化钠溶液中预浸,不要清洗, 直接入槽预镀。
(2) 如果用柠檬酸盐中性镍预镀, 应在30-40g/L的柠檬酸溶液中预浸, 不清洗, 直接人槽预镀。
4、工艺流程
4.1 抛光件
毛坯检验→打磨→抛光→除抛光膏→超声波除蜡、除油→化学除油→阴极电解除油→阳极电解除油→活化→预浸→预镀
4.2 不抛光小件
毛坯检验→化学除油→滚磨及滚光→化学除油→活化→预浸→预镀
4.3 预镀工序说明
预镀工序通常采用氰化物预镀铜, 后续工序若采用焦磷酸盐镀铜, 则可增加铜层厚度, 而且铜层致 密, 深镀能力好, 镀液本身近中性, 工件电镀时间长些也不致于被溶液腐蚀。同时多一道焦磷酸盐镀铜工艺, 还可以防止氰化物镀铜液清洗不良而对后道酸铜、亮镍带来的污染。
随着氰化物镀铜光亮剂的发展, 完全可以省去焦磷酸盐镀铜工序, 可经常更换氰化物镀铜后的清洗槽、活化槽, 以防止其对后道工序的影响。因此, 可缩短工艺流程, 降低成本。
另外, 也有使用预镀中性镍的。因电流密度较小, 要镀到一定厚度的时间较长, 所以目前较少使用。
使用预镀黄铜的, 其镀层复盖力好, 有少量基体腐蚀不影响镀液, 但电流密度小, 镀到一定厚度的时间较长。
5、工艺中注意事项
5.1 氰化物预镀铜
CuCN/(g·L-1) 35-50
NaCN/(g·L-1) 50-70
NaOH/(g·L-1) 1-3
KNaC4H406·4H2O/(g·L-1) 30-40
CH-L3 光亮剂/(mL·L-1) 5-7
CH-L4/(mL·L-1) 5
Jk/(A·dm-2) 0.5-1.5
阳极 电解铜
过滤 建议使用
(1) 氰化亚铜的浓度不宜很高。铜离子浓度过高不仅带出损耗大, 而且镀层容易粗糙, 虽然容易镀厚, 但不一定孔隙小。如果浓度过低,不利于铜层的迅速复盖, 不利于加厚铜层。
(2) 游离CN- 的提高, 虽然有利于光亮作用, 但不利于铜的迅速复盖。
(3) 少量氢氧化钠有利于提高溶液电导, 并不会腐蚀工件, 建议添加。
(4) 酒石酸钾钠有利于阳极溶解, 提高溶液电导; 使用阳极袋时, 则更需要添加。酒石酸钾钠的添加可以取代 ” 诺切盐 ” 。
(5) 镀铜层厚度若要达到5μm, 使用循环过滤,防止”毛刺”是必要的。
(6) CH-L3、CH-L4组合光亮剂系本公司产品, 能使铜层光亮, 致密、细微。其消耗量CH-L为100 mL/kA·h; CH-L4为250 – 300 mL/kA·h该产品使用温度较低, 铜离子浓度要求较低, 是目前比较满意的光亮剂。
(7) 铜层致密, 孔隙少是最关键的, 因此, 铜层厚度通常为5μm, 其目的是尽可能完全复盖基体; 同时复盖层基本上要没有孔隙, 使基体不置换后道工序中的铜或镍离子。为此有的厂家根据多年的实践, 将镀铜的锌合金铸件浸泡在浓盐酸中,1min没有气体冒出为标准, 这是很有参考价值的办法。
5.2 电镀中性镍
NiS04·6H2O/(g·L-1) 100-120
NaCl/(g·L-1) 12-16
H3B03/(g·L-1) 30-35
Na3C6H507·2H20/(g·L-1) 120-150
pH 值 7.0-7.5
Jk/(A·dm-2 ) 0.8-1.2
阴极移动 采用
电镀中性镍优点是, pH值近中性, 对工件腐蚀很少, 即使有少量Zn2+溶解, 因柠檬酸钠会隐藏Zn2+,不影响镀层; 不含铜镀层, 有利于产品做CASS测试, 符合汽车行业要求。缺点是镍比较贵、成本高, 该工艺的电流密度小, 镀到一定厚度的生产用时较长, 废水中含柠檬酸根, 废水处理达标比较困难。 目前使用的厂家比较少。如果工件的形状比较简单, 使用这一工艺, 可以简化电镀工序。
5.3 酸性光亮镀铜
CuS04·5H20/(g·L-1) 170-210
H2SO4/(g·L-1) 60-80
Cl-/(mg·L-1) 40-120
Jk/(A·dm-2) 1-6
阳极 含磷铜阳极
搅拌 空气搅拌
循环过滤/(次·h-1) >5
阴极面积与阳极面积比 1:2
酸性光亮镀铜需要少量Cl-, 适量的Cl-可以提高镀层的光亮度和整平性, 并能降低镀层应力。锌合金铸件电镀的酸性光亮镀铜液,由于溶液的腐蚀及双性电极现象,工件的坠落, 都会有锌的溶解。锌离子会降低Cl-的有效浓度, 锌离子的过多积累, 会造成光亮范围变窄,因此,要注意监测锌浓度, 定时按工艺补充。
另外,使用锌粉除去过量Cl-的方法是不恰当的,最好使用本公司的 CH-W 特效除氯剂,不致于造成 Zn2+ 积累的负面影响。本公司 GC-668 酸铜光亮剂适应Cl-浓度的范围较宽,工艺要求在20-120 mg/L。
5.4 镀光亮镍
NiS04·6H20/(g·L-1) 250-270
NiC12·6H20/(g·L-1) 50-60
H3B03/(g·L-1) 40-45
pH 值 4.0-5.1
Jk/(A·dm-2) 2-6
阳极 电解镍
搅拌 空气搅拌或阴极移动
锌合金电镀的光亮镀镍溶液, 由于与酸性光亮镀铜相同的原因, 锌离子会逐渐积累。光亮镀镍中 锌离子浓度的允许范围在20-100mg/L, 过多的Zn2+ 会使低电流密度区灰黑, 呈条纹状。
除去过量的Zn2+可采用下列办法:
(1)电解法, 在O.2-0.3 A/dm2下电解, 这样会损失部分镍。
(2) 使用除锌水, 虽然行之有效, 但是除锌水的过量及产物的积累会使镍层发雾, 尤其在后道套铬时更容易呈现出来。去除过量除锌水及其产物的有效方法是使用活性炭吸附。这种方法还可以在不影响生产的情况下完成。
5 镀铬
使用添加剂或稀土的, 或标准镀铬液都可以使用, 不再详述。
锌离子在一般镀铬溶液中的允许范围20 mg/L,在含氟元素类的镀铬液中允许范围达40mg/L, 在低 浓度镀铬液中允许 Zn2+的浓度比正常标准镀铬液的要更低些。过高Zn2+污染的镀铬液将会使电流密度大的部位的铬层更易疏松、烧焦。去除的办法十分繁杂, 不再赘述。
6 仿金及枪色
无论锌合金电镀外观是镀仿金、枪色、古铜、青古铜、还是做拉丝等, 这类镀层表面都要上一层罩光漆, 罩光漆不适宜选用固化温度超过120℃的, 最好在80℃, 这样不容易产生凸泡。漆的固化温度低, 一般硬度要差-点, 这点不可忽视。
总而言之, 锌合金压铸件电镀的难点是镀前处理, 各道电镀的溶液维护均要防范Zn2+的积累, 而预镀层的复盖及镀层的致密是防范Zn2+在后道工序中积累的第一关,也是最重要的关键。
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