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详解:锌合金电镀工艺流程及镀液配方与退镀方法
发布:2017-2-7

 

第十二届广州国际表面处理、电镀、涂装展于2017年5月17-19日在广州•琶洲•保利世贸博览馆举行,欢迎参展参观。

 

摘要:归纳了锌合金前处理的一般工序,包括研磨/抛光、除油、超声波除蜡等。介绍了常见的锌合金电镀铜–镍–铬及镀金的工艺,以及某公司在锌合金件上电镀仿金、铬、古铜、黄古铜、红古铜、珍珠镍等工艺的流程及镀液配方。给出了锌合金上铜、镍、铬镀层的退除方法。


  1·前言

  锌铝压铸件是一种以锌为主要成分的压铸零件。这种零件表面有一层很致密的表层,里面则是疏散多孔结构,又是活泼的两性金属。所以,只有采用适当的前处理方法和电镀工艺,才能确保锌合金上的电镀层有良好的附着力,达到合格品的要求。

 

  2·电镀用锌合金材料[1]

  电镀常用的锌合金材料为ZA4–1,其主要成分为:铝3.5%~4.5%,铜0.75%~1.25%,镁0.03%~0.08%,余量为锌,杂质总和≤0.2%。而925牌号的锌合金含铜量高,也易于电镀。通常,锌合金的密度为6.4~6.5g/cm3,若密度<6.4g/cm3,电镀后易发生起泡和麻点。总之,选材时务必严格把关。另外,压铸时模具必须设计合理,避免给电镀带来难以克服的缺陷(如麻点)。

 

   3·镀前处理

  3.1研磨、抛光

  切勿破坏致密表层,若暴露出内层多孔疏松结构,则无法获得结合力良好的镀层。

  3.2除油

  锌合金对酸、碱敏感,选择去油剂时应有所要求。常用E88锌合金电解除油粉或SS浸洗除油粉(安美特公司产品)。

  3.3超声波除蜡

  高档产品常选用“开宁”公司的锌合金除蜡水。

  3.4阴极电解除油

  常用E88或ES锌铸件电解除油粉。自配的除油剂必须加入适量的金属配位剂,防止金属沉积到零件表面,从而避免发花。阴极电解除油时要采用循环过滤。

  3.5工艺流程

  化学除油─超声波除油─电解除油─浸蚀活化(硫酸5~10mL/L+氢氟酸10~20mL/L,pH控制在0.5~1.5,视工件外形复杂性而定;室温,10~30s至刚开始全面反应产生气泡后立即取出零件,然后彻底清洗干净)。

  3.6热浓硫酸除蜡除油[2]

  为减少工序和时间,在投资少、见效快,操作方便、稳定的条件下,锌铸件经磨抛光后(零件必须干燥!)采用浓硫酸加热脱水除油;而锌合金铸件在热的浓硫酸中除油快,又不会受腐蚀。热浓硫酸除蜡除油配方及其操作条件为:80~90℃,3~5min。

 

  4·某电镀公司锌合金汽配件电镀工艺流程

  锌合金电镀半自动线上的前处理部分(保证工件表面清洁)分为上挂、除蜡、阴阳极电解除油、水洗等9个工序,电镀部分包括弱浸蚀、水洗、预浸、碱铜、焦铜、酸铜、水洗、半亮镍、亮镍、镍封、珍珠镍、镀铬、回收等37个工序,电镀后处理部分为还原去Cr(VI)、水洗、热水洗、下挂和烘干这5个工序。

 

  5·锌合金电镀铜–镍–铬的工艺流程

  超声波除蜡─热水洗(75℃)─化学除油─热水洗─三级逆流清洗─阴极电解除油─热水洗─三级逆流清洗─酸浸蚀(体积分数为2%的硫酸+体积分数为2%的氢氟酸,室温,析出气泡后停留2s)─三级逆流清洗─预浸(氰化钠50g/L,室温,10s)─氰化镀铜(氰化亚铜30g/L、氰化钠45g/L、酒石酸钾钠20g/L,50℃,3min,Jk=1.0A/dm2)─回收─三级逆流清洗─酸活化(体积分数为10%的硫酸,室温,0.5min;下同)─三级逆流清洗─焦磷酸盐镀铜(焦磷酸铜65g/L、焦磷酸钾300g/L、氨水3mL/L、光亮剂适量,56℃,15min,Jk=2A/dm2,pH=8.8)─回收─三级逆流清洗─酸活化─三级逆流清洗─硫酸盐镀铜(硫酸铜200g/L、硫酸60g/L、氯离子60mg/L、光亮剂适量,23℃,15min,Jk=3.5A/dm2)─回收─三级逆流清洗─酸活化─三级逆流清洗─硫酸盐镀镍(硫酸镍200g/L、氯化镍60g/L、硼酸50g/L、光亮剂适量,50℃,10min,pH=4.6,Jk=4A/dm2)─回收─三级逆流清洗─酸活化─三级逆流清洗─镀白铬(铬酸酐230g/L、硫酸2.3g/L、三价铬3g/L、添加剂2.3g/L,45℃,1min,Jk=20A/dm2)─回收─三级逆流清洗─六价铬还原(亚硫酸氢钠30g/L,室温,1min)─三级逆流清洗─超声波洗净─三级逆流清洗─酸中和(分数为5%的硫酸,室温,0.2min)─三级逆流清洗─热纯水洗(70℃,1min)─烘干(100℃,25min)─下架─检验─包装─入库。

 

  6·锌压铸洁具件镀金工艺流程(清洗工序略)

  研磨后抛光─溶剂(汽油)去油─晾干─除油(磷酸三钠30g/L、“999”清洗剂10mL/L)─活化(硫酸10mL/L、氢氟酸10mL/L)─预镀氰铜10min[氰化亚铜60g/L,游离氰化钠与亚铜离子的质量比为(0.35~0.45)∶1,Jk=0.75~1.2A/dm2]─焦磷酸镀铜[焦磷酸铜60g/L,焦磷酸钾260g/L,磷酸氢二钠50g/L,温度45~55℃(48~52℃最佳),时间40min,Jk=0.55~0.65A/dm2(0.60A/dm2最佳);复杂件宜0.50A/dm2电镀1h]─活化(硫酸10mL/L,pH为3左右)─亮镍(10min)─镀金(氰化金钾8g/L,柠檬酸钾100g/L,酒石酸锑钾0.70g/L,Jk=0.3A/dm2,1min)。

 

  7·锌合金压铸件镀铜工艺流程

  7.1前处理

  7.1.1研磨抛光

  (1)磨抛时不允许将压铸件致密表层抛磨尽;

  (2)尽可能做到即抛即电镀,搁置时间不要超过12h,否则镀前必须“拉白粉”;

  (3)不得碰撞、碰伤零件表面。

  7.1.2除油

  (1)化学除油:碳酸钠15g/L,磷酸三钠15g/L,焦磷酸钠8g/L,888金属净洗剂5mL/L;30~80℃;1min。

  (2)电解除油:碳酸钠15g/L,磷酸三钠15g/L(每日添加0.625g/L),焦磷酸钠8g/L,888金属净洗剂0.5mL/L;35~60℃;Jk=3~5A/dm2;t(阴极电解)∶t(阳极电解)=30s∶(1~2s),或先化学浸渍40s,然后阴极电解除油20s。

  (3)除油后工件不允许有油花、黑斑、油灰存在,表面应被水润湿。

  7.1.3活化浸酸

  硫酸5~10mL/L,氢氟酸10~20mL/L,时间10~30s(至刚开始全面反应产生气泡则立即取出、清洗)。每日工作后加硫酸0.1mL/L、氢氟酸0.035mL/L。

  7.1.4其他前处理

  包括化学抛光、去除表面黑膜等工艺。

  7.2电镀铜工艺

  7.2.1预镀氰化铜

  经活化酸蚀、清洗后,工件先在10g/L氰化钠溶液中活化,不经清洗直接入氰化镀铜槽。

  氰化镀铜的镀液组成及其操作条件为:氰化亚铜35g/L,游离氰化钠8~12g/L(亚铜离子与游离氰的质量比为1∶(0.5~0.6)),碳酸钠30~60g/L(30g/L最佳),焦磷酸钾10~20g/L;pH=10.5;50~60℃(55℃最佳);Jk=3~4A/dm2;时间1min(适合镀焦铜加厚,如用酸铜,预镀时间必须延长)。

  7.2.2焦磷酸盐镀铜

  焦磷酸铜70~100g/L,焦磷酸钾300~400g/L,磷酸氢二钠(开缸用)30~40g/L;pH=8.5~9.2;40~50℃;Jk=0.7~1.2A/dm2;40min(铜层至少7μm以上)。控制要点:

  (1)焦磷酸根与二价铜离子的质量比控制在(7.0~7.5)∶1;

  (2)工作结束后,应每日适量加入0.05~0.10mL/L双氧水;

  (3)镀液每周化验2次,及时补加化工原料。

 

  8·锌合金压铸件镀Cu/Ni/Cr装饰性组合镀层的注意事项

  锌铸件在预镀铜后,可按需电镀其他组合镀层,如铜、镍、铬等。

  镀亮镍时需注意以下事项:

  (1)应长期保持镍缸温度在40℃以上;

  (2)光亮剂必须以通电量来控制,一般每10A·h补给新配槽用量的1/4,宜少加、勤加;

  (3)严格控制pH。pH应经常采用5%硫酸或3%氢氧化钠溶液加以微调,不可猛调。

  若一步法套铬不换挂具,则挂具在每次使用前必须在5g/L焦亚硫酸钠(pH<3)的水溶液中浸渍,或在700ml/L盐酸+2mL/L双氧水的溶液中退除铬层,并彻底清洗。

 

  9·某公司各种锌合金件电镀工艺

  9.1各种电镀工艺流程

  (1)花色电镀:工件─脱油粉热脱─超声波去油(用除蜡水、除油粉)─阴极电解除油(用电解除油粉)─二级逆流清洗─硫酸阴极电解活化─三级逆流清洗─氰化镀铜─回收─三级逆流清洗─活化─三级逆流清洗─酸性镀铜─回收─三级逆流清洗─活化─光亮镀镍─回收─三级逆流清洗─花色电镀。

  以下工艺的前处理与工艺

    (1)花色电镀前的工序相同。

  (2)镀仿金:工件─仿金(氰铜盐)─回收─三级逆流清洗─电解钝化─回收─三级逆流清洗─纯水洗─热纯水洗─烘干─检验─喷漆─烘干─检验、包装。

  (3)镀铬:工件─镀铬─二级回收─还原(焦亚硫酸钠)─二级逆流清洗─三级逆流清洗─纯水洗─热纯水洗─烘干─检验─包装。

  (4)古铜:工件─厚青铜─回收─三级逆流清洗─镀黑镍─回收─纯水洗─热纯水洗─烘干─拉丝─检验─喷漆─烘干─检验、包装。

  (5)黄古铜:工件─厚青铜─回收─三级逆流清洗─镀黑镍─回收─纯水洗─热纯水洗─烘干─拉丝─检验─喷漆时加色浆─烘干─检验、包装。

  (6)红古铜:工件─酸铜─回收─三级逆流清洗─镀黑镍─回收─纯水洗─热纯水洗─烘干─拉丝─检验─上电泳漆─烘干─检验、包装。

  (7)珍珠镍:工件─镀珍珠镍─回收─三级逆流清洗─电解钝化─回收─三级逆流清洗─纯水洗─热纯水洗─烘干─检验─喷漆─烘干─检验、包装。

  (8)镍拉丝:工件─镀镍─回收─三级逆流清洗─烘干─拉丝(仿不锈钢)─喷漆─烘干─检验─包装。

  (9)珍珠仿金:工件─镀珍珠镍─回收─三级逆流清洗─镀仿金(氰铜盐)─回收─三级逆流清洗─电解钝化─回收─三级逆流清洗─纯水洗─热纯水洗─烘干─检验─喷漆─烘干─检验、包装。

  (10)珍珠拉丝金:工件─镀珍珠镍─回收─三级逆流清洗─酸活化─清洗─仿金(氰铜盐)─回收─三级逆流清洗─电解钝化─回收─三级逆流清洗─纯水洗─热纯水洗─烘干─拉丝─检验─喷漆─烘干─检验、包装。

  9.2各工序具体溶液组成及其操作条件

  9.2.1热脱

  强力脱脂剂30~80g/L,氢氧化钠20g/L,50~70℃,3~5min。

  9.2.2酸除油

  酸洗除油除锈剂30~50mL/L,工业硫酸100~150mL/L,工业盐酸200~300mL/L,室温,2min。

  9.2.3超声波除油

  除蜡水30~50g/L,60~70℃,1~3min。

  9.2.4电解除油

  脱脂剂60~80g/L,60~70℃,6A/dm2,3~5min。

  9.2.5酸活化

  工业盐酸500~700mL/L,室温,1min。

  9.2.6氰化镀铜

  氰化亚铜30g/L,氰化钠45g/L,酒石酸钾钠20~40g/L,氢氧化钠8~10g/L,40~50℃,2.5A/dm2,1~2min。

  9.2.7光亮酸铜

  硫酸铜200g/L,硫酸60g/L,氯离子60mg/L,25℃,3~5A/dm2。

  9.2.8全光亮镍

  硫酸镍280g/L,氯化镍60g/L,硼酸55g/L,55℃,pH4.2,5~8A/dm2。

  9.2.9冷脱

  脱脂剂150g/L,室温,2~8min。

  9.2.10热脱

  脱脂剂30~80g/L,60℃,5~10min。

  9.2.11阴极电解

  脱脂剂50g/L,60℃,2~5A/dm2。

  9.2.12仿金

  78#青铜盐100g/L,氯化铵2~3g/L,20~50℃,2.5~3.0V,1~2min。

  9.2.13电解钝化

  电解钝化粉70g/L,25~35℃,波美度7~9°Bé,1~2min。

  9.2.14镀铬

  铬酸酐180g/L,三价铬1~3g/L,硫酸0.9g/L,70145mL/L,38℃,7~10A/dm2。

  9.2.15还原

  焦亚硫酸钠30g/L或亚硫酸氢钠10~30g/L,室温,时间3s。

  9.2.16厚青铜

  氰化亚铜25~30g/L,氰化锌5~9g/L,氰化钠15~20g/L,氯化铵3~5g/L,36~40℃,2.5~5.0V,20~25min。

  9.2.17黑镍

  硫酸镍75g/L,硫酸锌37.5g/L,硫酸镍铵45g/L,硫氰酸钠15g/L,室温,pH5,0.05~0.20A/dm2。

  9.2.18珍珠镍

  硫酸镍450g/L,氯化镍60g/L,硼酸35g/L,沙剂(按说明书添加),58℃,8V,pH4.8,6min。

  9.2.19镀镍前活化

  硫酸5%(体积分数),室温,波美度1~2°Bé,5~8s。

  9.2.20电解活化

  硫酸5%(体积分数),室温,1~2A/dm2,2~5min。

 

  10·锌合金件镀层的退镀工艺

  10.1化学法退除镍、铜镀层(配方I)

  特点:室温下操作黄烟少,锌合金件基体腐蚀少(操作得当则基体不腐蚀)。

  10.1.1退镀液配方

  退镀液组成为V(硫酸)∶V(硝酸)∶V(退镀剂)=3∶1∶4。其中,退镀剂为丁炔二醇水溶液,其配制方法如下:热水中加入丁炔二醇2000g,溶解成25L丁炔二醇水溶液,搅拌溶解即可,其中丁炔二醇质量浓度为80g/L。

  配制退镀液时,先将硫酸倒入容器,在容器外通水冷却,倒入硝酸,待温度降低后,滴加退镀剂(速度要慢,逐滴加入,防止沸腾)。

  退镀时间视具体产品镀层情况而试验决定,一般为2~4min。

  10.1.2除黑膜

  锌合金退镀后会产生一层黑膜,可采用退除黑膜洗白处理工艺。

  对于一般产品,除黑膜有以下方法:

  (1)洗白溶液用烧碱、氰化钠各30g/L配制,在室温下退除黑膜。

  (2)多数电镀厂采用防染盐S及氰化钠各70~80g/L(钢铁件退镍药水),在室温下浸洗,退除黑膜后即可进入电镀程序。

  (3)防染盐S50g/L+氰化钠10g/L+硝酸1mL/L,室温下处理1~2min。

  防染盐S可吸附零件表面的灰黑色粉膜,使表面呈现纯洁的锌合金;氰化钠对锌合金表面起活化作用;微量硝酸可促进防染盐S的持续作用。对于要求高的产品,可抛光精饰一下再进入电镀程序。10.2化学法退除镍镀层和铜镀层(配方II)退镀液配方为1L浓硫酸+1.5L药水+200~300mL硝酸。室温下处理1~2min。其中药水由700g硫脲溶解于25L水中配制而成。

  配制退镀液时,按比例先放药水,然后缓慢加入硫酸,最后缓慢加入硝酸(逐滴加入),严防沸腾。液面下降、溶液减少时,应加入预先配好并已冷却至室温的退镀液作为补充。退速减慢时可加少量硝酸,切勿加得过多,否则零件烂毛。

  锌合金退镀后除黑膜洗白处理工艺与10.1.2相同。10.3组合退镍镀层和铜镀层配方(选用)在配方II的硫脲药水中加入配方I的丁炔二醇4~5g/L,即配方II中的药水由700g硫脲和100~200g丁炔二醇(先用热水溶解)配成25L待用。采用该配方时,退镀速度加快,且降低了成本,既克服配方I易升温而影响退镀操作,泡沫多的缺点,又克服配方II易退毛的缺陷。

  10.4电解退除镀铬层

  一般零件可用盐酸直接退去镀铬层。为缩短零件与盐酸接触的时间,应先把盐酸加温至40~50℃。复杂零件必须用电解法退除镀铬层,其最大的优点是工艺简单,速度快,不腐蚀基体。

  方法一:纯碱70~100g/L,三乙醇胺1~2mL/L,室温,Ja=2~3A/dm2。方法二:无水碳酸钠20~50g/L(去离子水配制),室温,Ja=2~3A/dm2。重镀前,要进行活化处理。

  10.5安全提醒

  因退镀液用硫酸、硝酸和水配制,反应剧烈,易喷溅到人身上,必须注意操作顺序,一定要安全生产,防止意外伤害。

 

(本文来源:环球电镀网)

 

“2017广州国际表面处理、电镀、涂装展览会(SF EXPO)”

时间:2017年5月17—19日

地点:广州保利世贸博览馆

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