铝及其合金电镀硬铬工艺探讨
铝及其合金电镀硬铬工艺探讨
铝及其合⾦电镀硬铬⼯艺探讨铝及其合⾦电镀硬铬⼯艺探讨1 原理铝是⼀种化学活性很⾼的活泼⾦属,它的电极电势很低(Φ=-1.67Ｖ),具有很强的亲氧性。
同时⼜是⼀种两性⾦属,在空⽓中极易发⽣钝化,给铝合⾦电镀带来了困难。
铸造铝合⾦因有砂眼、起泡等缺陷,在电镀中容易滞留残液和⽓体,会引起氢脆和镀层脱落等现象。
铝及其合⾦电镀的关键是镀层与基体⾦属的结合⼒问题;⽽影响结合⼒的关键是预镀是否合理。
⽬前常⽤的⼯艺有两次浸锌法[3 5]、化学镀镍磷[6 7]、浸锌后镀镍[3]、浸锌后镀锌[8]、磷酸阳极氧化法[4]和盐酸浸蚀法[9]等。
这些⼯艺的过程⼤致相近,都是先去除表⾯的氧化膜,再通过不同⽅法获得稳定的中间层,最后进⾏电镀。
稳定的中间层可以防⽌⾃然氧化膜的再⽣,在镀前保护好裸铝表⾯;同时形成具有超微观、均匀的凹凸结构以及较⼤的孔体积和较⼩的电阻;保证在电镀时沉积⾦属快,晶核形成多,附着好;⽽且可以避免⾼硬度的铬层与较软的铝基体直接接触⽽可能引起开裂和凹陷。
2 铝及铝合⾦电镀硬铬2.1 ⼯艺流程喷砂处理→碱蚀→⽔洗→酸蚀→⽔洗→预镀→⽔洗→镀铬→⽔洗→吹⼲→除氢2.2 主要⼯序说明2.2.1 喷砂处理⼀些镀件表⾯可预先采⽤喷砂处理,这不仅可以使零件表⾯获得均匀的粗糙⾯,⽽且可以增加铝合⾦表⾯的显微硬度,增加电镀的表⾯积,提⾼镀层结合⼒。
喷砂处理可采⽤⼲喷或⽔喷,使⽤不同⽬数的玻璃砂,调整喷砂的参数可以获得不同粗糙度的均匀表⾯。
喷砂后要及时去除表⾯残留的玻璃砂,以免对后道⼯序产⽣影响。
2.2.2 碱蚀除油碱蚀液配⽅及⼯艺条件:氢氧化钠50～100ｇ/Ｌ,磷酸三钠30～45ｇ/Ｌ,碳酸钠20～30ｇ/Ｌ,60～80℃,0.5～1.0ｍｉｎ。
此过程可反复操作,但时间要短以防过腐蚀,除油后要⽤热⽔和冷⽔清洗。
有时也可⽤有机溶剂除油。
2.2.3 酸蚀出光酸蚀液配⽅及⼯艺条件:φ(硝酸)=75%,φ(氢氟酸)=25%,室温,3～5ｓ。
铸铝缸体ST-925高速镀硬铬工艺
铸铝缸体ST-925高速镀硬铬工艺铝合金比重轻，导热性好，较易压铸加工成几何形状复杂的零件，又具有一定的机械强度，所以常常用来制造各种小型发动机的缸体。
常用铸铝合金的牌号有：ZL104、ZL105、ZL108等。
但因铝为两性金属，在多种介质中都不稳定，抗蚀性能较差；同时铝合金的表面硬镀低、不耐磨，因此通常要在气缸体的内腔表面上镀一层较厚的铬层，才能满足产品的使用要求。
以往的缸体镀铬一般都采用传统工艺，但这种镀铬工艺电流效率很低（一般为12%左右），要镀较厚的铬层，电镀时间很长，耗电量大，生产效率低；而且镀液三价铬难以控制，产品质量不稳定，成为电镀中的一个难题。
近年来由南京晶晶表面技术公司研制开发的ST-925高速硬铬工艺，电流效率高达50%~60%；电镀过程中不必处理Cr3+；镀铬层的硬度、耐腐蚀性都优于一般铬镀层，已在某军区工厂350型、40型发动机，某摩托车配件厂的割草机等产品上使用几年，获得了很好的效果。
1 工艺流程及主要配方1．1 工艺流程汽油清洗→ 吹干→ 化学除油→ 水洗→ 酸腐蚀→ 水洗→ 一次浸锌合金→水洗→ 退锌合金→ 水洗→ 二次浸锌合金→ 水洗→ 镀铬→回收→ 水洗→ 除氢1．2 主要配方与工作条件1．2．1 化学除油除油粉ST-103 30~50g/L温度 70~80℃时间 60~120s1．2．2 酸腐蚀硝酸 HNO3（比重1.41） 3份氢氟酸 HF（浓） 1份温度室温时间 20~30s1．2．3 浸锌合金ST-210浓缩液 50%（V）温度 10~35℃时间 30~60s1．2．4 退锌合金硝酸 HNO3（比重1.41） 1:1温度室温时间 15~30s1．2．5 镀铬ST-925 1000ml/L温度 40~55℃阴极电流密度 50~75A/dm2阳极材料含Sn7%~15%的铅锡合金或含Sb6%~10%的铅锑合金阴阳极面积比 1:2~3（镀气缸套例外）1．2．6 除氢温度 180~200℃时间 2~3h2 应用效果与讨论2．1 应用举例某电镀厂加工YH40、YH350两种型号（军品）的发动机缸体（材料为ZL105），在1995年以前一直采用传统工艺，槽液温度控制在63~65℃、Dk60A/dm2，镀层厚度要求200~250um，需要镀7~8h，有时要镀长达10h。
关于铝及合金电镀工艺的探讨
关于铝及合金电镀工艺的探讨[摘要]推出一种铝及合金电镀新工艺，采用了新的铝合金表面预处理液，使铝合金电镀工序变得简单，镀层质量大大提高，是目前铝合金电镀过程中，成本较低，操作简单，方法可靠，的新工艺。
该工艺达到了铝合金电镀技术的先进水平。
[关键词]铝合金；电镀；铝；工艺；镀液；镀合金铝及铝合金电镀比较困难，因铝对氧有很强的亲和力，表面极易氧化；铝是两性金属，在酸、碱中均不稳定：铝的电位很负，在电镀液中易被浸蚀并置换出被镀金属：铝的膨胀系数较大多数金属的大，因而镀层易气泡、脱落，影响结合力。
铝及铝合金电镀的关键是特殊的镀前处理，除去天然氧化膜，并防止其重新形成，以及铝制件浸入电解液时，阻止置换反应的发生。
作为海军大修飞机的工厂，我们在修理过程中经常遇到铝及铝合金电镀。
通过试验，摸索出最佳的工艺条件。
铝合金镀福零件表面不仅光泽度好，而且结合力、耐蚀性也非常好，达到航标要求。
1.铝及合金电镀工艺原理铝是一种化学活性很高的活泼金属，它的电极电势很低(φ＝－1.67v).具有很强的亲氧性。
同时又是一种两性金属，在空气中极易发生钝化，给铝合金电镀带来了困难。
铸造铝合金因有砂眼、起泡等缺陷。
在电镀中容易滞留残液和气体。
会引起氢脆和镀层脱落等现象。
铝及其合金电镀的关键是镀层与基体金属的结合力问题：而影响结合力的关键是预镀是否合理。
目前常用的工艺有两次浸锌法、化学镀镍磷、浸锌后镀镍、浸锌后镀锌、磷酸阳极氧化法和盐酸浸蚀法等。
这些工艺的过程大致相近都是先去除表面的氧化膜。
再通过不同方法获得稳定的中间层，最后进行电镀。
稳定的中间层可以防止自然氧化膜的再生。
在镀前保护好裸铝表面：同时形成具有超微观、均匀的凹凸结构以及较大的孔体积和较小的电阻：保证在电镀时沉积金属快，晶核形成多，附着好；而且可以避免高硬度的铬层与较软的铝基体直接接触而可能引起开裂和凹陷。
2.铝及合金的镀前处理铝及其合金表面电镀层可以提高其耐蚀性、导电性、耐磨性、可焊性及装饰性等，但铝的化学活泼性很强，对氧具有高度亲和力，新鲜的铝件暴露在空气中，其表面会迅速生成一层氧化膜，这层氧化膜在镀前需清除掉，否则会导致镀层起泡、脱皮。
徐工特约：铝合金电镀最新工艺探讨(技术前沿)
徐工特约：铝合金电镀最新工艺探讨（技术前沿）社会的进步推动科技不断的向前发展，工业上一些新的技术及新工艺不断的革新。
金属的表面处理是工业发展的一部分，其技术革新相当的快。
铝合金电镀也不例外，尤其前处理，新工艺工艺简单，成品合格率提高很多。
现在我将新工艺写出。
仅供大家参考。
有机溶剂除油－晾干－上料－温水洗－冷水洗－流动水中清洗－化学除油及碱蚀（两步合一步法）－温水洗－冷水洗－流动水中清洗－酸蚀－水洗－流动水中清洗－浸H.S.F 溶液一水洗－流动水中清洗一镀光亮镍一后面再镀我们所需要的镀层。
各个工艺的配方：有机溶剂除油的主要物质是汽油或三氯乙烯
碱性除油：碳酸钠：30g/L磷酸钠：30g/L添加剂：2-4g/L OP乳化剂：0.5-1ml/L温度：75-85摄氏度时间：根据试验而定
酸洗工艺配方：硝酸：500ml/L氢氟酸：100ml/L温度：室温时间：5-8秒
光亮镍：七水硫酸镍：220-250g/L六水氯化镍：55-60g/L硼酸：40-50g/L十二烷基硫酸钠：0.05-0.1g/L光亮剂（根据药水公司要求）PH值：4-4.5温度：52-55摄氏度时间：根据要求而定
原来工艺：脱脂一两道水洗一碱蚀一两道水洗一除去厚氧化膜一两道水洗一浸锌一两道水洗一退锌一两道水洗一二次浸锌一水洗两道一化学镍一两道水洗一打底镍……后面可以镀我们所需要的镀层。
其工艺参数及原理我不做论述，大家懂得。
综上可知，新工艺省去了浸锌，及化学镍繁琐步骤，极大的优化了电镀工艺，给电镀工艺管理者带来很多方便。
同时，也节省了电镀时间及能耗，原材料的消耗有所降低，节省成本，产品质量也有所提高，何乐而不为。
铝合金上镀硬铬的表观及断面剖析
铝合金上镀硬铬的表观及断面剖析任丽彬 张卫国 姚素薇(天津大学化工学院应用化学系 天津 300072)摘 要 通过采用二次浸锌法和磷酸阳极氧化法,在铝合金上镀铬,得到了结合力良好、外观平整光滑的镀铬层,并对镀层的硬度和耐磨性进行了测试,利用扫描电镜(SEM )及背散射电子像,观察了二次浸锌法和磷酸阳极氧化法所得铬镀层的表面形貌及断面形貌,考察铝合金基体与铬镀层之间的结合状态。
关键词 铝合金,镀铬,二次浸锌,磷酸阳极氧化 Analysis of Appearance and Cross -section of Electroplating Chromium on Aluminium AlloyRen Libin ,Zhang Weig uo ,Yao Suw eiAbstract Electropalting chromium on aluminium alloy by double zincating method a nd H 3PO 4anodic m ethod was studied,a nd the ch ro mium deposit w ith brigh t appearance and g ood adhesio n w as obtained .Ha rdness and w ea ring resistance w ere tested .Surface and cro ss -section mircog raphs o f deposits with the tw o metho ds were observ ed by SEM ,a nd the reaso n for g ood adhesio n betw een ch ro mium deposit and aluminium alloy substrate wa s studied.Keywords aluminium allo y ,electropla ting chromium ,do uble zinca ting ,a nodic o xida tio n 1 前 言铝及其合金具有比重小、延展性高、导电导热性能优良,而且易于加工等优点,已广泛应用于航空航天、电子、建筑装饰等领域。
铝件镀硬铬工艺
铝件镀硬铬的工艺流程主要包括以下步骤：
铝件表面预处理：包括除油、清洗、抛光等，以确保表面干净、无杂质。
喷涂导电底漆：在铝件表面喷涂一层导电底漆，以提高镀层与基材之间的导电性。
硬铬镀层沉积：在导电底漆上沉积一层硬铬镀层，以提高铝件表面的硬度和耐磨性。
后处理：包括钝化、清洗、干燥等，以增强镀层的耐腐蚀性能和外观。
需要注意的是，由于铝是一种活泼的金属，表面容易形成氧化膜，因此在进行镀硬铬处理前需要进行适当的预处理，如酸洗、碱洗等，以去除表面的氧化膜。
同时，硬铬镀层沉积需要在高温下进行，因此需要考虑铝件的热变形温度等因素。
以上是铝件镀硬铬的基本工艺流程，具体的工艺参数和操作方法需要根据实际情况进行调整和优化。
铝合金高速镀铬工艺研究
２３ 镀 层硬 度 －
按 Ｇ ｆ ３０１ ｌ９ （ 属维 氏硬 度试 Ｂ ｒ ４ ． ９９ 金 ４ 一
为了适应武器向轻量化 、 经济性方 向发 即使经化学去除 ， 在镀覆其他金属之前又会
收稿 日期：０ ６ １－ ５ ２ ０－ ２ ０
维普资讯
黄平 铝合金高速镀铬工 艺研究
・
问题 研 究 ・
形成新的氧化膜。这种氧化膜与镀层的结合 体腐蚀 ， 不合格件在镀铬溶液中电解退铬。 力很差 。另外 ，铝的标准 电极电位很 负（ １ 一． ６Ｖ ， ６ ）在镀液中容易与电位较正 的金属离子 ２ 试验结果分析
换生成一层薄锌层作 为金属沉积的基体 。 １ － ３工艺 流程
截面为测量面 ， 大 ２ ０ 放 ０ 倍后测定 ， 新工艺
每小时可沉积铬层 ｌ ２ ｍ ５ Ｏ ，是传统镀铬
－ 汽 油清洗一 吹干一 绝缘 不镀铬部位 一 的 ５ ６倍 。 修正与打磨镀铬部位一装 上夹具一碱蚀一 ２ 镀 层 结合强 度 ． ２
主题词 ： 铝合金 镀铬 浸锌
０ 前言
选， 我厂新研制的几种武器系统 ， 大量采用 了铝合金。但由于铝合金存在硬度低 、 不耐
抗烧蚀性差等缺点 ， 不能满 足产品部份 铝 合金 材料 密 度小 ， 热 、 电性 能好 ， 磨 、 导 导 产品设计者为此大 强度重量 比高 ， 加工成型方便 ， 已得 到广泛 零部件的特殊使用要求 ， 只好选用合金钢或合金钛代替 。通 应用。但因铝为两性金属 ， 在多种介质中都 费精力 ， 可以显著提高铝合金 不稳定 ， 抗蚀性能较差 ； 同时铝合金也 具有 过铝合金表面镀硬铬 ， 耐磨性 、 抗烧蚀性等性能 ， 满足 表面硬度低 、 不耐磨、 焊接难 等缺点 ， 因此应 表面的硬度 、
铝合金上电镀铬及其硬度特性的研究
天津大学硕士学位论文铝合金上电镀铬及其硬度特性的研究姓名：张宝兴申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：姚素薇2001.2.1摘要由于镀铬层具有优良的耐磨、耐蚀性及高硬度等性能，因而得到广泛的应用。
本论文采用二次浸锌法在铝合金上镀铬，通过正交实验法研究了镀液组成（铬酐、硫酸浓度）、镀铬工艺条件（温度、电流密度）对镀层硬度和光亮性的影响，确定了获得高硬度、光亮性好的镀铬层的工艺条件和镀液组成为：ＣｒＯ，２４０９／Ｌ，Ｈ２ＳＯ，２．５９／Ｌ，Ｔ６０＂Ｃ，Ｄｋ５０Ａ／ｄｍ２。
论文还考察了三价铬离子对镀铬层硬度的影响。
ＣＨ型添加剂是一种不含Ｆ＇和稀土离子的新型镀铬添加剂，本论文通过质量库仑计、远近阴极、直角阴极、霍尔檀实验及阴极极化曲线测试，考察了ＣＨ型添加剂对镀铬溶液及镀层性能的影响。
测试结果表明，ＣＨ型添加剂可提高普通镀铬溶液的阴极电流效率、镀液覆盖能力得到改善、镀层光亮区间增大，同时，镀铬层的硬度及耐蚀性能提高。
由于六价铬镀铬造成严重的环境污染，而且能导致肺癌及其它疾病。
本论文研究了非晶态Ｎｉ．Ｗ、Ｃｒ．Ｃ镀层作为代铬镀层的可行性。
／实验结果表明，经热处理后的Ｎｉ．ｗ非晶态镀层，其硬度最高达１１８９Ｈｖ，超进普通硬铬镀层，非晶态Ｎｉ－Ｗ镀层耐蚀性能优于普通镀铬层；经热处理后的Ｃｒ－Ｃ镀层的硬度最高达１５２０ＨＶ，远远高于硬铬镀层，非晶态Ｃｒ－Ｃ镀层的耐蚀性、耐磨性优于普通铬镀层。
因此，非晶态Ｎｉ．Ｗ、Ｃｒ－Ｃ镀层完全可以替代硬铬镀层。
Ｊｈ∥关键词：铝合金镀铬硬度添加剂正交实验ｊ置晶态合金∥ｖ７。
√、ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅＣｒｄｅｐｏｓｉｔｗａｓｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓ．Ｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｂａｔｈ（Ｃｒ０３ａｎｄＨ２Ｓ０４）ａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ）ｏｎｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｏｆＣｒｏｎＡ１ａｌｌｏｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｄｏｕｂｌｅｚｉｎｃａｔｅｍｅｔｈｏｄ．１１１ｅｏｐｔｉｍｕｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇＣｒｏｎＡｌａｌｌｏｙＷａＳｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ．ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣ，＋ｏｎｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅＣｒｄｅｐｏｓｉｔＷａＳｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅＣＨａｄｄｉｔｉｖｅｉｓａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇＣｒａｄｄｉｔｉｖｅｗｉｔｈｏｕｔＦ—ａｎｄｔｅｒｒｅｓｒａｒｅｓｉｏｎ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＣＨａｄｄｉｔｉｖｅｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂａｔｈａｎｄｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｒｏｗｉｎｇｐｏｗｅｒ，ｃｏｖｅｒｉｎｇｐｏｗｅｒ，ｈｕｌｌｃｅｌｌａｎｄｃａｔｈｏｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂａｔｈａｎｄｔｈｅｃｏａｔｗｅｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＥｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇｃｈｒｏｍｉｕｍｆｒｏｍｔｈｅｂａｔｈｃｏｎｔａｉｎＣｒｏ＋ｈａｓｓｅｒｉｏｕｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｌｕｎｇｃａｎｃｅｒａｎｄｏｔｈｅｒｄｉｓｅａｓｅｓ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓＮｉ－ＷａｎｄＣｒ－Ｃａｌｌｏｙｆｏｒｓｅｘａｖａｌｅｎｔｃｈｒｏｍｉｕｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＩｔｉＳｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆＮｉ·ＷａｎｄＣｒ－ＣａｌｌｏｙａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅＣｒｄｅｐｏｓｉｔ，ａｎｄｔｈｅＮｉ－ＷａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙｈａＳｂｅｔｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＣｒ－ＣｗｅｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＣｒｄｅｐｏｓｉｔ．Ｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓＮｉ－ＷａｎｄＣｒ－ＣａｌｌｏｙＣａｎｂｃｕｓｅｄｔｏｒｅｐｌａｃｅｈａｒｄｃｈｒｏｍｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇｃｈｒｏｍｉｕｍｈａｒｄｎｅｓｓａｄｄ＇Ｒｉｖｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｍｏｒｐｈｏｕｓ天津大学硕士学位论文第一章前言１．１铝合金上电镀硬铬１．１．１铝合金上电镀铝是一种银白色的金属“１，在地壳中的含量仅次于氧和硅，是含量最丰富的元素之一。
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铝及其合金电镀硬铬工艺探讨
1 原理
铝是一种化学活性很高的活泼金属,它的电极电势很低(Φ=-1.67Ｖ),具有很强的亲氧性。
同时又是一种两性金属,在空气中极易发生钝化,给铝合金电镀带来了困难。
铸造铝合金因有砂眼、起泡等缺陷,在电镀中容易滞留残液和气体,会引起氢脆和镀层脱落等现象。
铝及其合金电镀的关键是镀层与基体金属的结合力问题;而影响结合力的关键是预镀是否合理。
目前常用的工艺有两次浸锌法[3 5]、化学镀镍磷[6 7]、浸锌后镀镍[3]、浸锌后镀锌[8]、磷酸阳极氧化法[4]和盐酸浸蚀法[9]等。
这些工艺的过程大致相近,都是先去除表面的氧化膜,再通过不同方法获得稳定的中间层,最后进行电镀。
稳定的中间层可以防止自然氧化膜的再生,在镀前保护好裸铝表面;同时形成具有超微观、均匀的凹凸结构以及较大的孔体积和较小的电阻;保证在电镀时沉积金属快,晶核形成多,附着好;而且可以避免高硬度的铬层与较软的铝基体直接接触而可能引起开裂和凹陷。
2 铝及铝合金电镀硬铬
2.1 工艺流程
喷砂处理→碱蚀→水洗→酸蚀→水洗→预镀→水洗→镀铬→水洗→吹干→除氢
2.2 主要工序说明
2.2.1 喷砂处理
一些镀件表面可预先采用喷砂处理,这不仅可以使零件表面获得均匀的粗糙面,而且可以增加铝合金表面的显微硬度,增加电镀的表面积,提高镀层结合力。
喷砂处理可采用干喷或水喷,使用不同目数的玻璃砂,调整喷砂的参数可以获得不同粗糙度的均匀表面。
喷砂后要及时去除表面残留的玻璃砂,以免对后道工序产生影响。
2.2.2 碱蚀除油
碱蚀液配方及工艺条件:
氢氧化钠50～100ｇ/Ｌ,磷酸三钠30～45ｇ/Ｌ,碳酸钠20～30ｇ/Ｌ,60～80℃,0.5～1.0ｍｉｎ。
此过程可反复操作,但时间要短以防过腐蚀,除油后要用热水和冷水清洗。
有时也可用有机溶剂除油。
2.2.3 酸蚀出光
酸蚀液配方及工艺条件:
φ(硝酸)=75%,φ(氢氟酸)=25%,室温,3～5ｓ。
其中硝酸和氢氟酸的体积分数可根据镀件中硅的含量作适当调整。
经过酸蚀可除去经碱蚀后残留在工件表面的铜、镁、硅、锌、锰及其化合物残渣,裸露出金属结晶的组织,得到均匀、洁净、光亮或灰白色表面,镀件表面被活化。
2.2.4 预镀
(1)两次浸锌法
一次浸锌液成分及工艺条件:
氧化锌100ｇ/Ｌ,氢氧化钠500ｇ/Ｌ,酒石酸钾钠50ｇ/Ｌ,三氯化铁1ｇ/Ｌ,室温,30～60ｓ。
退锌液成分及工艺条件:
硝酸200ｍＬ/Ｌ,室温,3～5ｓ。
二次浸锌液成分及工艺条件:
氧化锌20ｇ/Ｌ,氢氧化钠120ｇ/Ｌ,酒石酸钾钠50ｇ/Ｌ,三氯化铁2ｇ/Ｌ,室温,20～40ｓ。
浸锌工序关系到镀层的结合力和质量。
浸锌应得到薄而细致且附着力好的锌层,表面均匀,并具有微光泽。
有时在浸锌前铝件表面浸重金属处理,使得电位正移,提高镀层的结合力。
(2)浸锌后镀锌
镀锌液配方及工艺条件:
氯化锌60～70ｇ/Ｌ,氯化钾180～220ｇ/Ｌ,偏硼酸25～35ｇ/Ｌ,ＺＬ21
光亮剂14～18ｍＬ/Ｌ,ｐＨ值5～6,室温,1～4Ａ/ｄｍ2。
一次或二次浸锌后可对镀件进行镀锌。
镀锌时,若工件较复杂,可以在前1～2ｍｉｎ内用冲击电流(正常电流的2倍)闪镀,使深凹处沉积镀层,提高深镀能力。
浸锌后镀锌可获得更为致密且附着力更好的锌层。
它不仅可以提高镀层的结合力,而且可以提高成品率,尤其对于形状复杂、要求更高的零件。
(3)浸锌后镀镍
化学镀镍液配方及工艺条件:
硫酸镍35ｇ/Ｌ,硼酸15ｇ/Ｌ,次磷酸钠15～20ｇ/Ｌ,醋酸钠15ｇ/Ｌ,柠檬酸钠10ｇ/Ｌ,ｐＨ值4.8～5.5,80～90℃,15～20ｍｉｎ。
镀镍液配方及工艺条件:
硫酸镍200～250ｇ/Ｌ,柠檬酸钠200～250ｇ/Ｌ,硼酸30ｇ/Ｌ,氯化铵5ｇ/Ｌ,ｐＨ值6.6～6.8,55～65℃,0.5～1.0Ａ/ｄｍ2。
镀镍时须带电入槽,先用冲击电流电镀,然后转入正常电流电镀。
化学镀镍控制复杂,成本高,镀层表面易出现粗糙等缺点;而采用电镀镍工艺的铬镀层质量高,成品率高,成本低。
浸锌后镀镍可获得致密且附着力更好的镍镀层,可以提高镀层的结合力和成品率,成本相对较高。
(4)化学镀镍
磷碱性化学镀镍磷液配方及工艺条件:
硫酸镍20～30ｇ/Ｌ,次磷酸钠20～30ｇ/Ｌ,配位剂(柠檬酸钠及三乙醇胺)50～80ｇ/Ｌ,氨水22～25ｍｇ/Ｌ,ｐＨ值9.5～10.5,25～35℃,3～5ｍｉｎ。
碱性化学镀工作温度低,可有效抑制锌膜溶解,从而获得薄而细致、均匀的镍磷合金层,以保护锌膜。
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酸性化学镀镍磷液配方及工艺条件:
硫酸镍25～30ｇ/Ｌ,次磷酸钠25～30ｇ/Ｌ,2 羟基丙酸27～30ｍＬ/Ｌ,ｐＨ值4.2～4.8,88～92℃,装载量0.5～1.0ｄｍ2/Ｌ,沉积速率20μｍ/ｈ。
镍磷合金层达到15～20μｍ时,可保证底层均匀无孔隙,避免在镀铬时出
现合金层剥落。
当合金层达到25μｍ时,结合力优良。
(5)磷酸阳极氧化
磷酸阳极氧化液配方及工艺条件:
磷酸250～350ｇ/Ｌ,20～20℃,3～15ｍｉｎ,1～2Ａ/ｄｍ2。
铝及其合金磷酸阳极氧化生成一定厚度和特殊结构的多孔氧化膜。
该氧化膜具有超微观、均匀的凹凸结构,最大的孔体积和最小的电阻。
在该氧化膜层上进行电镀,晶核形成多,沉积层可以很快地覆盖表面,并牢固地附着在膜孔里,从而获得平滑均匀、结晶细致、附着力良好的合格镀层。
(6)盐酸浸蚀
盐酸浸蚀液成分及工艺条件:
盐酸120～160ｇ/Ｌ,缓蚀剂7～15ｇ/Ｌ,室温,2～6ｍｉｎ。
盐酸的质量浓度不仅影响镀层的外观,而且还能影响镀层与基体的结合力。
同时要控制好浸蚀时间,以防过腐蚀。
盐酸浸蚀是一种更为简单、方便的方法。
2.2.5 镀铬及除氢
(1)镀铬
镀铬液配方及工艺条件:
铬酐130～150ｇ/Ｌ,硫酸0.5～0.8ｇ/Ｌ,稀土添加剂1.5～2.0ｇ/Ｌ,三价铬1～2ｇ/Ｌ,50～55℃,40～45Ａ/ｄｍ2,沉积速率40μｍ/ｈ。
镀铬配方因采用不同的预镀工艺,需作适当的调整。
并且因添加剂的不同,
镀层的外观也会有较大的差异。
(2)除氢为了消除镀层与基体之间所形成的内应力,提高镀层与基体之间的结合力,镀后要进行除氢处理。
烘烤温度160℃,烘烤时间1ｈ。
3 镀层性能测试
镀铬层除了具有良好的抗蚀性能和平整光亮的外观外,更重要的是结合力、硬度和耐磨等性能。
镀铬层结合力的测试有加热、弯曲和冲击实验法[10]。
测试后,镀层均无起皮和剥落等现象,表明结合力良好。
硬度测试要根据零件大小、基体材料、镀层厚度、压痕直径、负荷大小等采用不同的硬度计。
在测定镀层硬度时,常使用维氏微型硬度计,可根据厚度,加5ｇ～200ｇ的载荷,使压痕深度达到镀层厚度的1/7～1/10。
加厚镀铬层大于
100μｍ时可采用洛氏硬度计测试。
耐磨性测定通常采用厚度减少法、质量损失法、体积磨损法、研磨介质消耗法、切割厚度时间法、放射性同位素法等。
试验表明:镀铬层的维氏硬度为7355ＭＰａ～7845ＭＰａ时具有较大的耐磨性。
镀铬层厚度与耐磨性也有一定的关系,同时对使用寿命也有影响。
4 讨论
(1)六种常用的铝及其合金电镀硬铬的预镀工艺有相近的预处理和后续的电镀硬铬规范。
(2)不同的预镀工艺均可形成具有超微观、均匀的凹凸结构,以及较大的孔体积和较小电阻的中间层,能防止自然氧化膜的再生;避免高硬度的铬层与较软的
铝基体直接接触而可能引起的开裂、凹陷。
通过几种电镀工艺所获得的一定厚度的镀层,均具有良好的结合力、显微硬度、耐磨性及抗冲击性能。
(3)两次浸锌工艺稳定,但工艺复杂,操作条件苛刻。
由于浸锌是在强碱溶液中进行,需要大量水冲洗。
阳极氧化工艺相对简单,但需严格控制操作温度、电压等,且电解液温度容易上升,影响前处理效果,最终影响镀层质量。
浸锌后镀锌和镀镍工艺稳定,成品率高,特别适用于结构复杂、要求更高的零件。
化学镀镍磷要控制好镍磷合金层的厚度才能保证良好的结合力。
盐酸浸蚀是一种简单、方便的方法。