铁系锌基合金电镀

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铁系锌基合金电镀

铁系锌基合金电镀 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

铁系锌基合金电镀

1研究及应用现状

目前,在钢铁上广泛使用的防护性镀层主要是镀锌。钢铁基体上的镀锌层,属于阳极性镀层,对基体具有电化学保护作用,因此能有效地防止钢铁的腐蚀,电镀锌在表面处理方面占有重要的地位,约占总电镀量的60%左右。随着科学技术和现代工业的发展,对防护性镀层的质量要求也越来越高,传统的电镀锌层已不能完全满足要求。近十多年来,电镀锌基合金的研究与应用越来越广泛。

锌基合金一般指以锌为主要成分并含有少量其它金属的合金[1]。已用于生产的二元锌基合金有:ZnNi、ZnCo、ZnFe、ZnMn、ZnP、ZnCr、ZnSn、ZnTi等,它们的共同特性是具有比单一锌镀层更良好的防护性能。其中研究较多,且应用比较广泛的主要是锌和铁族金属形成的合金,即ZnNi、ZnCo、ZnFe[2]。由于铁族金属的原子结构和性能相近,它们与锌形成合金的共沉积特性也很相似。从电极电位来看,铁族金属的电位比锌正得多,但在其沉积时,锌比铁族金属容易沉积,这种沉积称为异常共沉积[2~5]。其特点为:当锌与铁族金属在阴极表面共沉积时,随着阴极表面H2的析出,使表面pH值升高,首先在阴极表面生成了氢氧化锌胶体薄膜,致使铁族金属离子在阴极表面受到抑制而难以沉积,于是锌在阴极表面优先析出。

在二元合金中,以ZnNi合金的耐蚀性最佳。ZnNi合金镀层在保护钢铁件方面具有突出的优点,耐蚀性比锌镀层高7~10倍,且没有氢脆,经彩色钝化后ZnNi合金的外观可保持10年不变[3]。80年代就已开始了ZnNi合金电镀的研究,最先在日本和德国获得成功。ZnNi合金电镀技术已在汽车工业上获得了广泛的应用,也应用在航空、航天、轻工、家电等行业[6],但在国内其发展

极为缓慢,直到20世纪90年代,国内对锌镍合金电镀工艺才进行了广泛的研究,虽然获得了实际应用,但总的应用规模还很小。

前人的研究结果一致表明,含镍量为12%左右的锌镍合金具有最佳的耐蚀性能,同时,在铬酸盐处理时,含镍量超过15%的ZnNi合金镀层难以形成钝化膜。国外在20世纪80年代便开始应用ZnFe合金电镀,以碱性锌酸盐体系应用较多,国内90年代初酸性氯化物体系问世,90年代后期碱性锌酸盐体系也面市[7,8]。锌铁合金镀液主要有弱酸性氯化物与硫酸盐体系以及碱性锌酸盐体系,另外,一些研究者也对焦磷酸盐体系和柠檬酸盐体系进行了研究[9~10]。镀层中含微量铁%~%)的合金多用于汽车、机械、电子和电器各种部件,含铁量15%~25%的ZnFe合金,主要用于镀钢板和钢带,一般不进行铬钝化处理。在国内,ZnFe合金也开始应用于生产,如四川某厂采用酸性氯化物锌铁合金电镀超过两万升槽液,哈尔滨汽车制造厂采用碱性锌铁合金黑色钝化,都取得良好的经济和社会效益。

ZnCo合金电镀作为一种实用技术[11],欧洲早在20世纪60年代初就已开始了研究,镀液体系较多集中在碱性锌酸盐体系和酸性硫酸盐体系,其中,碱性锌酸盐体系研究得较少,硫酸盐体系研究得最早,由于前者电流效率不高,后者分散能力较差,而随着酸性氯化物体系镀锌工艺的成熟,酸性氯化物体系的ZnCo合金电镀逐渐受到重视,现大多应用的是氯化物体系[12]。1982年欧洲首先将ZnCo合金(弱酸性镀液)电镀在工业上应用于汽车部件,如铸铁件、低碳钢冲压件和液压传动件(钴含量约0 8%左右)。在中国,ZnCo合金电镀的研究起步较晚,进入90年代以后,才逐渐开始对ZnCo合金电镀进行研究。近年来ZnCo合金电镀已在北京和沈阳等厂得到生产应用,效果和效益比较明显。ZnCo合金镀层由于钴含量低,容易钝化处理,它属于阳极性镀层,对钢铁基体具有保护作用。ZnCo合金的耐蚀性随镀层中钴含量的增加而提高,但钴含量超过1%以后,提高的幅度比较小,从经济和镀液的维护考虑,多使用钴含量为%~%的ZnCo合金。当镀层中含钴量为%时,经钝化处理的合金镀层,其耐蚀性是镀锌层(经钝化)的3倍左右[13~15]。

在铁系锌基合金电沉积机理研究方面,目前主要有以下几种理论:量子化学机理、欠电位沉积机理、膜吸附机理、电化学动力学机理、抑制机理、热力学机理等[16~18]。其中,量子力学从分子水平

对铁族锌基合金的异常共沉积进行了描述,从理论上预测了铁族锌基合金的耐蚀性;热力学从热力学参数上证明铁族锌基合金的耐蚀性;

电化学动力学则从锌与铁族金属的电化学动力学参数的差别(锌的交换电流密度远大于铁族金属的交换电流密度)来说明铁族锌基合金的耐蚀性。当然,几种机理各有优势与不足。目前对其机理仍不完全清楚,电沉积工艺条件对电沉积机理的影响仍待进一步研究。因此,关于铁系锌基合金电沉积机理的研究在今后仍是一个活跃的研究领域。

2铁系锌基二元合金电镀工艺的影响

因素铁系锌基合金电镀的镀液主要由金属离子盐、添加剂、缓冲剂等组成,镀层性能受各组分含量的影响很大,同时,电镀过程中的电流密度、溶液pH值、溶液温度等的影响都有不可忽略的作用。

添加剂对铁系锌基合金镀层的影响

添加剂对ZnFe、ZnNi及ZnCo合金镀层起着至关重要的作用[19~21],它不仅可以改变电极反应的过电位,增加阴极极化,使镀层晶粒细化及改变晶粒取向,增加镀层光亮性,还可以改变镀层的内应力、延展性、硬度和其它性能。锌基合金电镀添加剂是在纯锌电镀添加剂的基础上研制开发的,与其它电镀添加剂一样,一般由四部分组成:主光亮剂、载体、辅助光亮剂和扩散剂。制备方法一般可分为3种:机械复配法、化学合成法与综合法。目前工业或实验普遍采用后两种制备方法。对于添加剂中成分的选择要依据合金类型,溶液酸碱性,实验条件等加以筛选。

2.1.1添加剂种类的影响[22~26]

铁系锌基合金电镀添加剂的选择一般遵循以下原则:所选用的系列添加剂,必须反应完全;添加剂的分子量要适中,分子结构最好是线性结构,有较好的亲水性,以提高镀液的极化度;添加剂的补加周期要长,镀液老化要慢;可获得光亮的合金镀层,光亮区范围应尽可能地宽;有机添加剂电解后,分解的产物易于处理,补加添加剂后镀液性能不受影响。依据此原则,可以选择适当的金属离子(Zn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+)络合剂,镀液稳定剂,光亮剂,改善电极性能的各种表面活性剂等。络合剂的选择以金属离子种类和溶液酸碱性作适当选择,

如在碱性锌酸盐体系的ZnFe合金电镀中,可供选择的络合剂有醇胺、羧基羧酸盐、多元醇、聚胺类等。

对铁系锌基合金电镀中主光亮剂的选择,在酸性镀液中,大多是酮类、饱和或不饱和芳香醛、杂环醛,如苄*丙酮、邻氯苯甲醛、对氯苄*丙酮、洋茉莉醛、茴香醛等,以上几种可以使用其中一种,也可以几种一起使用,一般来讲,几种同时使用时,若搭配恰当,效果最好。可供选择的助光亮剂有苯甲酸钠、NNO(亚甲基二萘磺酸钠)、十二烷基苯磺酸钠等。目前商品化的高温载体多为活性剂的酯化产物或磺化产物,如果商品载体和烷基酚聚氧乙烯醚等非离子性表面活性剂混用,效果更好。在碱性镀液中,可选用烟酸的季胺化合物、苄基吡啶翁羧酸盐、甲氧基苯甲酸等,助光亮剂有DPEⅢ或咪唑的环氧化合物,聚乙烯亚胺及呱吩、呱啶等的环氧化合物等。几种不同类型的光亮剂需很好配合,才能起到良好作用。如苄*丙酮在硫酸盐锌铁镀液中的溶解性比在氯化镀锌液中还要差,只有选一种阴离子型表面活性剂作载体,光亮剂对苄*丙酮才有良好的溶解性。

添加剂用量的影响

在铁系锌基合金电镀中,在不同工艺条件下添加剂的加入量需通过实验确定出最佳值。当添加剂的含量过高时,它在阴极表面的吸附率较高,影响金属粒子放电速度,因此镀层中镍、铁或钴的含量随着光亮剂用量的增加而下降;当添加剂浓度较低时,金属离子的放电速度主要受化学因素的影响,光亮剂在阴极表面的吸附对Zn2+放电速度的抑制作用远大于对Fe2+、Ni2+或Co2+的抑制作用,所以随着光亮剂浓度的上升,镀层中的铁系金属含量随之增加。由于镀层中Fe、Ni或Co的含量都有一个最佳范围,光亮剂含量过高时,其带出量多,加大了消耗,还会分解,夹杂在镀层中,使镀层发脆、起泡,影响镀层质量;含量过低,镀层发暗,光亮度降低。

同时,添加剂的加入可使镀液中其它因素对镀层中铁系金属的含量的影响发生变化。例如酸性锌镍合金电镀的特征是低阴极电流密度区所沉积的ZnNi合金镀层中的镍可高达百分之几十,远远高于中、高阴极电流密度区所沉积的ZnNi合金镀层中镍的含量,选择适当的添加剂,可以使电流密度对镀层镍含量的影响变小,抑制低电流密度区镍的析出,获得光亮度高的锌镍合金镀层。欧雪梅[27]在锌

镍合金电镀试验中发现,无添加剂时pH对镀层镍含量的影响比有添加剂时小得多。这是因为镍为铁族金属,在有添加剂的情况下,当降低pH值不再提高过电位时,可能转变为对金属离子的沉积产生作用,而镍的沉积比锌的沉积更易受到影响,从而使镍含量急剧下降。

镀液中主盐浓度对电镀锌基合金镀层的影响

ZnNi合金电镀中的Zn2+/Ni2+(浓度比)

在ZnNi合金电镀中,通过改变镀液锌、镍离子浓度比可以控制镀层中锌和镍的含量比。此外,镀液中锌、镍离子浓度比(Zn2+/Ni2+)不仅影响镀层成分,而且对镀层的外观影响甚大。Zn2+/Ni2+过高,镀层的光亮性大大下降,甚至造成灰雾状;反之,Zn2+/Ni2+过低,镀件的低电流密度区镀层呈现灰黑色。据报道迄今为止用于工业生产的弱酸性电镀液中的锌、镍离子浓度比大都在~的范围内,但由于各家公司选用的添加剂、工艺条件等不同,其最佳锌、镍离子浓度比的范围也各不相同。如,冯力群[19]在弱酸性电镀锌镍合金研究中,综合Zn2+/Ni2+对镀层镍含量、镀层光亮性、低电流密度光亮区范围以及阴极电流效率的影响基础上,确定其电镀体系的适宜Zn2+/Ni2+的范围是~;而关兵[28]在电镀锌镍合金工艺探讨中,Zn2+/Ni2+保持在~之间时镀层中镍含量为10%~15%。

ZnFe合金电镀中主盐的浓度

目前,对弱酸性锌铁合金电镀的研究较多,其电镀体系中的Zn

2+、Fe2+的含量对镀液稳定性和镀层质量有很大的影响。在保证镀层质量的前提下,尽量采用高含量,以提高允许电流密度,提高生产率。但含量过高,阴极极化作用减小,镀层结晶粗糙;含量过低,允许电流密度降低,电沉积速度降低,而且镀层呈暗灰色。Fe2+在溶液中以络离子的形式存在,若含量过高会发生水解生成Fe(OH)2沉淀,也会被氧化成Fe3+,影响镀液的稳定性。另外,铁盐浓度决定镀层铁含量,浓度高镀层铁含量高,不仅影响镀层防护性能,还不能用常规方法钝化;浓度过低,起不到提高镀层防护性能的作用。试验与生产表明Zn2+、Fe2+的浓度还与铁质基体材料以及施镀方法的不同而异。如在氯化物光亮锌铁合金电镀中[8],一般挂镀时,ZnCl2为80~100g/L、FeSO4·7H2O为5~12g/L;而滚镀时,ZnC

l2为50~70g/L,FeSO4·7H2O为5~12g/L。对于碱性锌铁合金电镀工艺,随着镀液中Fe2+含量的增加,镀层中的含铁量也增加。因此为达到较好的镀层铁含量标准,一般在低铁含量的电镀工艺中,ZnO为14~16g/L,FeSO4·7H2O为1~1 5g/L或ZnO13g/L,FeCl21~2g/L。

ZnCo合金电镀中主盐浓度

在酸性氯化物ZnCo合金电镀中,锌、钴离子总浓度对镀层质量有一定影响。当共沉积金属离子总浓度较低时,镀层光亮度较差,略泛灰白色,电镀过程中有少量氢气析出;随着金属离子总浓度的增加,镀层逐渐变为全光亮,表面细致、光滑、平整,析氢现象大大减少,这是因为金属离子总浓度较低时,合金共沉积受浓差极化控制。但随着金属离子总浓度的进一步增加,镀液的深镀能力和分散能力下降。一般在酸性氯化物镀液中,共沉积金属离子控制在~mol/L较为适宜。同时,在总浓度一定的情况下,当锌、钴离子摩尔比太小时,共沉积时阴极析氢较严重,需较多的抑氢剂才能保证镀层的光亮及光滑,而抑氢剂过高又会降低镀层中的钴含量,一般锌、钴离子的摩尔比取6∶1~4∶1较为合适。碱性的ZnCo合金镀液具有优良的分散能力和覆盖能力,镀层光亮范围宽,适用于复杂零件的电镀,但电流效率较低。一般ZnO~mol/L,CoSO~mol/L。

pH值的影响[27~30,3,8,12]

在弱酸性锌基合金电镀中,pH值的大小是影响电镀的一个主要因素。当pH值过高时阴极析氢剧烈,H+消耗迅速,生成的氢氧化物吸附于电极表面形成薄膜,抑制锌沉积,铁、镍或钴沉积加快,导致镀层中铁系元素含量增加,重则溶液浑浊,沉积速度慢,镀层灰暗、粗糙、孔隙增多、结合力下降,因而镀层耐蚀性下降;当pH值过低时,溶液酸度大,阳极溶解加快,锌盐和铁系元素盐增多,镀层中铁含量增加,影响正常钝化,同时析氢也加剧,使镀层质量欠佳,溶液不稳定。所以在电镀过程中确定一个合适的pH值范围至关重要。

一般酸性镀锌镍合金工艺中氯化钾型的pH值在~之间,氯化钠型维持在pH=,而硫酸盐体系中pH维持在3~4之间;酸性电镀锌铁合金工艺采用氯化钾型时,pH值维持在~之间,而氯化钠型酸性电

镀锌铁合金工艺中,pH为~;在氯化物体系中电沉积ZnCo合金,当pH值保持在~左右时,合金镀层中钴含量基本不随pH值的变化而变化。镀液中影响pH值的因素很多。析氢时氢消耗量大,pH值上升加快,当pH值超过上限时,镀液稳定性受到影响;电流密度的大小决定了析氢量,也影响着pH值的上升速度,电流大,析氢多,酸度增大快,pH值自然上升;金属离子盐也对pH值产生影响,特别是在锌铁合金电镀过程中,空气中的氧不断渗入溶液内,逐步将Fe2+氧化成Fe3+,pH值随之缓慢上升。

镀液温度的影响[26~30,12]

温度的高低也会对铁系锌基合金电镀产生重要影响。随着镀液温度的提高,镀层中铁系金属元素含量随之明显增加。这一变化规律可以采用Zn(OH)2成膜理论解释:温度升高,离子运动加速,阴极附近的氢氧化锌膜减薄,从而使铁系金属离子通过氢氧化锌膜放电容易,因此随着温度的升高,镀层铁系金属含量增加。镀液温度不仅对镀层中铁系金属元素含量影响大,而且对低电流密度光亮区范围、镀层外观都有影响。镀层的光亮度一般随着温度提高而增加,但温度过高,允许电流密度增大,由于电流大,镀层结晶粗糙,镀层颜色又变暗。温度的影响除要考虑镀层铁系金属含量及镀层光亮程度外,还与镀液各成分的性能密切相关,对锌镍合金电镀,一般在25~45℃范围内,而在锌铁合金电镀中,温度的选择范围一般在10~37℃以内,锌钴合金的电镀温度范围更低一些,一般在30℃以下。

电流密度的影响[8,28,21~35]

前人在ZnNi、ZnFe合金电镀实验研究中得出结论,镀层镍或铁含量随电流密度升高而降低,尤其是在电流密度较小时,锌镍合金镀层中镍含量随电流密度的增加而降低很快。采用氢氧化锌成膜理论可以很好地解释,电镀时由于pH值的升高首先生成Zn(OH)2,而Zn(OH)2吸附在阴极表面,锌离子从氢氧化锌薄膜即可还原析出,而镍离子或铁离子则须经过氢氧化锌膜才能析出,阻力很大,从而镍离子、铁离子沉积受到抑制。同时,当电流密度太大时,酸度(H+

浓度)下降快,pH值上升,生成氢氧化物的几率上升,轻则镀层粗糙,重则高电流密度区烧焦。因此,电镀时电流密度需严格控制在操作参数范围内。一般这两种合金电镀中电流密度都在~A/dm2范围,依据

不同的实验条件,可确定出更小的范围,上下限之间通常不超过A/dm2。邓朝阳等在酸性氯化物ZnCo合金电镀中,得到的结论是:阴极电流密度增大,镀层中钴含量随之增大,当电流密度大于A/dm2以后,镀层中钴含量随电流密度的继续增大已变化不大,考虑到ZnCo合金镀层中钴含量与耐蚀性的关系,选择电流密度为~A/dm2,镀层质量较好。

其它因素的影响[28,32,36~38]

铁系锌基合金电镀中的质量优劣,除了以上几方面的影响因素外,还与导电盐、缓冲剂、基底材料、电沉积时间以及镀前镀后处理都有关系。导电盐常用的有氯化钾、氯化铵、氯化钠、硫酸钠等。相比较,氯化钾的导电性优于其它三种,它不仅使镀液导电性好,促进镀层结晶细致,而且对锌离子,还有微弱的络合作用,有时用氯化钾和氯化铵一起做导电盐,氯化铵也能起到络合作用。对导电盐的用量也应控制在一定的范围内。pH值稳定,镀液相对稳定,镀层光亮度也就不受影响,这对铁系锌基合金电镀至关重要,特别在弱酸性镀液中,缓冲剂是必不可少的组分,在弱酸性铁系锌基合金电镀液中,常以H3BO3作缓冲剂,有些情况下也用柠檬酸等。

基底材料和电沉积时间对镀层结构也有很大影响,在电沉积的初始阶段,如果电流密度比较小,往往有保持基体金属晶格取向的趋势,沉积原子并入已有的点阵位置,沿着基体的晶格进行外延式生长,因此基底材料性能很重要。随电沉积时间的延长,镀层厚度不断增加,镀层的择优生长方向会发生变化,错配程度也会增大,镀层的表面形态就会与基底有较大的差别,镀层的结晶粗大,致密程度下降,表面的气孔和其它缺陷明显增多,因此控制电沉积时间也很重要。

镀前镀后处理好坏也直接影响铁系锌基合金镀层的质量。氧化皮、锈斑等污物去除不净,则影响镀层与基体的结合力,镀层发花发雾或斑点、脱落等。只有加强前处理,电镀质量才有保障,后处理也是如此。钝化与干燥是后处理中的重点,铁系锌基合金镀层钝化的难易主要取决于组成合金中另一组分的性能及含量,经钝化处理后,镀层耐蚀性可以大大提高。当然,在铁系锌基合金电镀过程中,各个因素对镀层质量的影响不是孤立的,而是相互关联、相互牵制的。因此在选择镀

液组成和工艺条件时,要充分考虑各方面的因素,从而确定出最佳的镀液组成和工艺条件。

3铁系锌基合金电镀的新发展

虽然铁系锌基合金镀层的耐蚀性比传统镀锌层有了明显的提高,但随着现代化工业的快速发展以及自然环境日愈恶劣的状况,许多领域对材料的耐蚀性提出了更高的要求,因此,研究者们不断寻求新的防护性合金镀层。最近研究了不少以锌基二元合金为基础的高耐蚀性的锌基三元合金,如ZnNiP、ZnNiCo、ZnCoP、ZnNiCd和ZnFeP等[39~42],它们的耐蚀性比相应的二元合金优异得多,有的可达到10倍以上。由于铁系锌基合金具有良好的防护性能价格比,已成为防护性合金发展的方向,所以对其镀层和工艺进行研究,对提高防护层质量、减薄镀层、节约金属、减少污染、降低成本等都具有重要意义。

锌合金电镀工艺

锌合金电镀工艺 锌合金本身的基体特性及特殊的加工形式对电镀产生很大影响。1.锌合金的材料为锌-铝合金,均为活泼的两性金属。而两种金属中以铝在前处理最为困难,所以必须控制铝的含量,一般需电 镀的锌合金材料,铝的含量不应超过4%,铝含量过高,将使电 镀难以进行。 2.工业上常见的应用锌合金材料含Al 4%左右、Cu 0.75%~1.25%、Mg 0.03%~0.08%,其余为主要成分Zn,Zn是两性金属,电极电 位较负,对酸碱都比较敏感,且容易发生化学反应导致腐蚀。 而且,锌合金材料在压铸成型过程中,往往由于工件表面温度 差异,会产生成分偏析现象,表面局部出现富锌或富铝相,在 前处理除油腐蚀活化过程中稍微疏忽,就会造成富铝相或富锌 相部分优先溶解,表面不均匀腐蚀导致产生气孔麻点甚至气泡 等而影响表面质量。 3.锌合金压铸材料的组织结构有其特殊性,就是其压铸表面组织致密光滑,孔隙率较低,硬度也比较低且表面致密层厚度较薄,一般只有0.05~0.2 mm。内层则是多孔疏松结构。假如在前处 理加工工序中掌握不当,损伤表面致密层,将会给后续工序增 加更多的困难,也会使锌合金抗蚀防护质量降低。 锌合金电镀工艺过程:抛光→冷脱除蜡→超声波除蜡→超声波除油→阴极电解除油→阳极电解除油→活化→预镀→碱铜→酸铜 1)抛光——锌合金压铸件成品不可避免的有飞边、毛刺、压痕等现 象,在电镀前需经过磨抛光处理,才能获得良好的外观。

2)冷脱除蜡——锌合金抛光后残留的抛光蜡比较多,在除蜡水中清 洗时间过长容易造成腐蚀,所以在超声波之前最好能有一道冷脱工艺,先将蜡、油污部分溶解和软化。 3)超声波除蜡——除蜡水的PH和温度不宜太高,否则易对锌合金 表面形成孔状腐蚀。温度高,除蜡效果肯定好。如果能掌握好材料性能,可以采用高温——短时间的工艺来处理。 4)超声波除油——锌合金表面如果油污不是太重,可以直接电解除 油。如果油污比较多或形状复杂、有凹槽、盲孔的零件利用超声波除油效果好。除油粉的PH不能太高,因为强碱对铝的溶解快,零件表面会溶出缩孔,这些缩孔在电镀过程中清洗不干净将影响结合力。 5)阴极电解除油——锌合金阴极电解除油一定要在工艺的范围内使 用,PH高、温度高、电流高、浓度高都会对锌合金表面产生腐蚀,影响后续工艺的结合力。阴极电解时,阴极发生还原反应析氢,有利于对油膜的溶解,但电流不能太高一般在3~~5A/dm2,电流高析氢严重会造成零件渗氢现象,影响后续电镀工艺的结合力。 阳极发生氧化反应,如果阳极不耐腐蚀会造成阳极溶解,所以阳极应使用不锈钢板或不锈钢网(304#、316#)。如果阳极选择不当,阳极腐蚀后部分金属溶解,这些金属离子在阴极上沉积析出,会形成疏松的浮灰现象,严重影响电镀结合力。(用手指摸零件表面,如果手指上有灰黑色,说明零件有浮灰产生) 6)阳极电解除油——为了使阴极脱脂后减少浮灰、黑膜现象和减少 阴极电解的渗氢现象,在阴极电解除油后建议做短时间(30~~60秒)的阳极电解除油。阳极电解除油的目的,在于增加镀层的附

锌合金电镀起泡原因与解决方法

锌合金由于成型方便,可塑性强,成本低,加工效率高,广泛应用在卫浴,箱包,鞋服辅料中,但锌合金的起泡问题(电镀;喷涂)却一直困恼着五金厂与电镀厂的朋友. 今天我们乐将公司把汇总服务过的多家五金厂电镀厂针就锌合金起泡的经验编集,具体有以下几个方面: 1.锌合金产品设计之始,就要考虑到模具的进料口与排渣口与排气设置。因为进料与排渣的工件流道顺畅不裹气,不产生水渍纹,无暗泡,直接影响后道电镀是否起泡,合格进料与排渣模具压铸出工件,表面光洁,白亮,无水渍纹。 2.模具开发中也要考虑装模机台的吨位,压力,我们就亲身经历一个锌合金电镀后起泡百份20-30事件。一五金厂朋友接一几百万大单,模具开一出8件,不论电镀前处理如何解决总有20-30%起泡,最后将模具堵了4件,改成一模出4 件,再镀就无一起泡。 3.前处理表面的滚光液,抛光膏,氧化层没处理干净,长有出现滚光,滚抛后的工件,表面光亮许多电镀厂酸洗工序的员工就随便酸洗下,导至表面附着的滚光剂没洗净,长长出现起泡。另滚光滚抛厂所选用的滚光剂关系也很大,有些滚光剂中的表面活性剂极难洗去。 4.产品进碱铜(很多做五金朋友俗称的铜底)镀槽前工件表面仍有氧化膜(酸洗的膜)除蜡、除油的膜未处理净.的、所以脱膜很关健,早些年还能使用防染盐脱去,现环保不让排放含防染盐的废水,建议使用LJ-D009脱膜粉,效果优过防染盐,又能退镍层并且COD排放符合国际标准 5.碱铜镀槽有机物,杂质多,游离氰不在范围,化验碱铜缸成份,看是否氰化钠 偏低或氢氧化钠偏高!如添加光剂的小心光亮剂偏高,碱铜缸的清洁很关健,建议3-5天碳处理一次 6.碱铜缸的导电也很重要,阳极是否溶解正常,阳极铜板是否充足都会导至起泡 7.锌合金产品烘箱里出来后起泡;可能是烘箱温度不均匀导致即温度过高.由于压铸的时候不紧密,导致锌合金水渍纹沙眼里容易进酸,酸与锌在即使有表面镀层的情况下依然会发生化学反应,产生大量的氢气H当里面的气压高过大气压一定的程度时加上高温即会产生气泡.

锌合金电镀资料

锌合金的主要成份是锌, 还有铝。它们都是两性金属, 化学稳定性差, 在空气中容易氧化、变色.腐蚀. 所以我们首先必须了解电镀或涂装锌合金压铸件表面状态的质量控制 1.1工件的几何形状设计 锌合金铸件在设计其几何形状时, 尽量避免盲孔深的凹部等结构, 因此, 要求在零件设计时,在不影响外观和使用的部位, 留出便于溶液、气体流动的排泄工艺孔。这样不仅能很好地实施镀覆, 而且减轻了镀液被污染的程度。 1.2 压铸件的模具设计和压铸工艺 锌合金压铸件表面是致密层, 厚度约0.1 mm, 内部则是疏松多孔结构。在模具设计和采用压铸工艺时, 尽量使工件表面光滑, 减少裂纹、气孔、冷隔缝隙、飞边及毛刺等铸造缺陷。为此, 必须进行机械清理, 这时应避免损伤表面致密层, 以免露出多孔的基体造成电镀困难,并影响电镀质量。锌合金压铸时常常使用脱模剂, 对脱模剂的使用和去除应给予一定的重视, 它是影响镀层结合力的因素之一。 1.3 工件的材质选择 常用的锌合金材料中用于电镀的有2ZnAl 4-3、2ZnA1 4-1、2ZnAl 4-0.5、2ZnA14 使用最多的牌号为ZnAl-925, ZnAl-903, 但ZnAl-903 比ZnAl-925 更好。 另外, 在压铸时常用一部分回料, 其比例应控制在15%, 最好不要超过20%。因回料中容易掺杂其他(如硅)成分, 影响镀层的结合力。若使用回料多的铸件, 电镀时最好用氢氟酸活化。

2、镀前处理 2.1 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。 2.2 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50-40 0 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。

镀锌镍合金与镀锌比较

镀锌镍合金与镀锌比较 一:锌镍合金镀层特点 在锌基合金中,锌镍合金镀层是一种新型的优良防护性镀层,适用于在恶劣的工业大气和严酷的海洋环境中使用。镍含量7~9%的锌镍合金耐蚀性是锌镀层的3倍以上;含镍量13%左右的锌镍合金镀层耐蚀性是锌镀层的5倍以上,它具有最好的耐蚀性。 由于锌镍合金具有高耐蚀性、低氢脆性、可焊性和可机械加工性等优良特性,早已引起人们的高度重视,其应用范围也越来越广泛。锌镍合金镀层的熔点高,适用于汽车发动机零部件电镀;氢脆小,适用于高强度钢上电镀;可作为代镉镀层,多用于军品。 锌镍合金镀液主要分为两种类型:一种是弱酸性体系,该类型镀液成分简单、阴极电流效率高(一般在95%以上)镀液稳定,容易操作。另一种是碱性锌酸盐镀液,其主要优点是:镀液分散能力好,在宽电流密度范围内镀层合金成分比例较均匀,镀层厚度也均匀,对设备和工件腐蚀小,工艺操作容易,工艺稳定,成本较低等。 二:与镀锌层比较 1.耐蚀性。镀锌和锌镍合金作为功能性镀层,锌镍合金在耐蚀性上远优于镀锌,这也是研究者花大量时间精力开发锌镍合金的主要原因。锌镍合金镀层经过彩色钝化处理后在中性盐雾下很容易通过1000小时无白锈,而镀锌层经彩色钝化后能通过120小时的都不多。锌镍合

金镀层经过白色钝化处理后在中性盐雾下很能通过400小时无白锈,而镀锌层经蓝白钝化后能通过96小时的都不多。 2.外观。一般情况下锌镍合金彩色钝化层不如镀锌层鲜艳,特别时合金镀层中镍含量偏高时更是如此;锌镍合金白色钝化颜色不如镀锌层白钝白净。需要说明的时,人们对事物的认识往往是先入为主的,对产品的颜色也是如此。随着市场上锌镍合金产品的增多,人们已经能够接受锌镍合金钝化层与镀锌钝化层颜色上的差别。 3.生产成本。由于锌镍合金镀层中含有13%左右的金属镍,镍的价格远高于锌(镍:191000元/吨,锌18000元/吨),因而电镀锌镍合金要比电镀锌生产成本高得多。 4.工艺维护。碱性锌酸盐镀锌现在已被市场广泛接受,而锌镍合金工艺作为“新”的电镀工艺目前尚未广泛普及,知者有限。其实,锌镍合金在市场应用已有二十余年的时间,且发展迅猛。现在该工艺已经相当成熟,稳定性甚至超过镀锌。

锌基合金

锌基合金 锌基合金 zinc alloy 【概述】 锌基合金—新型轴承合金 高铝锌基合金是新型重力铸造锌基合金系列(ZA8、ZA12、ZA27)的代称,其在1997年被列入国家推荐标准《铸造锌基合金》后(标准代号:GB/T1175-1997),以ZnAl27Cu2Mg即ZA27-2为代表并衍生的高铝锌基合金,作为新型轴承合金已广泛取代部分巴氏合金和青铜,用来制造各类轴瓦、轴套、滑板、滑块、蜗轮及传动螺母等减摩耐磨件。 以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。锌基合金熔点低,流动性好,易熔焊,钎焊和塑性加工,在大气中耐腐蚀,残废料便于回收和重熔;但蠕变强度低,易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备,压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造锌基合金和变形锌基合金。 与巴氏合金相比 除了拥有显著的性价比优势外,还具有更高的强韧性、更低的比重和更宽的应用范围等特点。 与青铜相比 1.强度、硬度和许用压力与铝青铜相当,广泛超过锡、铅等青铜,许用速度相近。完全能够满足轴瓦等独立减摩耐磨零件使用条件的需求。 2.对润滑油的亲和力较强,自润滑性更好,加上其冶金特性(熔点低,不易与钢轴发生冶金结合),因此使用中抗粘着性强,减摩耐磨特性更加突出。 3.摩擦系数低,磨损小,因而使用寿命更长。同等使用条件下,一般在铜瓦的1倍以上,从而降低了配件的采购成本。 4.热导率大(ZZnAl27Cu2Mg λ=125;ZCuAl10Fe3 λ=59),散热快,磨面温升慢且低,对配对摩擦有更好的保护作用。 5.材料密度低(ZZnAl27Cu2Mg ρ=5g/cm3),产品质量轻(同型号、同规格质量轻1/3),安装、维护更加容易、方便。 6.具有较高阻尼特性,减振抗噪。 节约成本优势明显 锌基合金不仅具有优越的机械性能,更具有极高的性价比。以锌代铜,不仅能有效保证提高您的产品性能,同时可使您同种规格的产品节省成本40%左右.

电镀锌铁合金工艺

电镀锌铁合金工艺 (2007-01-04 17:14:36) 转载▼ 分类:商业资料 人们通过研究得到不同合金比例的性能各异的锌铁合金镀层。锌铁合金镀层中铁的质量分数10%~20%时,镀层的抗斑点腐蚀和抗孔隙腐蚀性能最好;铁的质量分数80%~90%的高铁合金镀层抗蠕变、耐水、涂装性能较好。锌铁合金具有比锌镀层更好的防护性和上漆性,优良的加工性能及可焊性能,成本较低。其耐蚀性是纯锌的5~20倍,硬度在110~130HV。因此,在汽车、家用电器工业得到广泛应用,并进行大量研究,目前已有许多专利应用于生产。 镀液类型 目前研究应用的锌铁合金镀液主要有3类:硫酸盐体系,镀层中铁含量高,难以钝化,通常要采用磷化和涂有机膜层以提高耐蚀性;碱性锌酸盐体系,镀层中铁的质量分数0.4%~1.0%,由于镀层中铁的质量分数比较低,故可以进行常规的钝化,从而提高耐蚀性;氯化物镀液体系,镀层中铁的质量分数<1%,耐蚀性好。另外,焦磷酸盐体系、甲醇溶液体系、低毒性的乙酸溶液体系也有研究应用。 添加剂 3.1络合剂Fe3+、Fe2+的氢氧化物溶度积极低,在碱性镀液中铁不能以简单水合离子状态存在于强碱性镀液中。可供选择的络合剂有醇胺,如单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺;胺基羧酸盐,如1、2 二胺基环己四醋酸盐、腈三乙酸盐、乙二胺四醋酸盐;聚胺类,如乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺;羟基羧酸盐,如柠檬酸盐、酒石酸盐、葡糖酸盐;乙醇酸盐多元醇,如三梨醇、季戊四醇、硫脲等。在酸性镀液中,常规络合剂有柠檬酸、葡糖酸、酒石酸、抗坏血酸、马来酸、己二烯二酸、戊二酸、谷氨酸、醇酸、天门冬氨酸及其碱金属盐。另外,氨三乙酸、乙二胺四乙醇、乙二胺四乙酸及其盐也是合适的络合剂。 3.2表面活性剂在碱性锌酸盐镀液中,表面活性剂可以增加阴极极化,合金镀层晶粒细化、致密。如有机胺环氧氯丙烷、胺与表卤代醇化合物、芳香醛类。 3.3光亮剂

压铸锌合金电镀问题分析

压铸锌合金电镀问题分析 压铸锌合金电镀问题分析锌合金压铸件镀前处理合理与否,是电镀成败的关键。但在其镀前处理过程中,往往会将其前处理等同于其它金属材料的前处理,或者忽视了其中某个工序,而造成大量镀件返工或报废。由于锌合金压铸件的特殊性,故返工很难,这就是锌合金压铸件在电镀过程中废品率高的原因。 2锌合金压铸件镀前处理的注意事项 2(1了解锌合金压铸件的结构特性 锌合金压铸件表面很像蒸馍表面,有一层0(02,0(10mln厚、光滑致密的金属层,在其下方则是疏松、多孔的结构。因此在机械抛光时,严防抛穿其光滑致密层,避免疏松、多孔的内材暴露,致使镀层产生起泡、脱皮等不良现象。 为什么说前处理工艺左右了锌合金压铸件电镀的合格率? 锌合金压铸件与、一般钢铁件相比较有以下差别: 1)锌合金压铸件材料为锌(铝合金,较钢铁要活泼得多,在酸、碱中 2)锌合金压铸件表面适于电镀的表面只有0(05,0(厚,下面均为不适于电镀的多孔层。此表面也存在着压铸加工中易 3)锌合金件多为腔体件,零件形状复杂,在前处理和预镀后,必须经 针对以上锌合金压铸件的特点,必须制定出一套适合于此类零件的 (1)磨抛光钢件的磨抛光比较简单,只要求表面状态合格,零件不应有 (2)脱脂磨抛后的零件需使用三氯乙烯溶剂,除去零件表面的抛光膏, (3)电解脱脂钢铁件可在强碱溶液中作阳板脱脂,而锌合金件的性质,,2min。为了使阴极脱脂后的黑膜除去,还要在阴极脱脂后,作0(5,1min的阳极脱脂去除黑膜。

(4)活化钢铁件表面的氧化膜可以在盐酸,硫酸溶液中除去。锌合金件,30s),并且清洗要净。 (5)预镀钢铁件的预镀可采用氰化铜或暗镍,主要目的是防止在酸性光亮铜 而锌合金件预镀时,需将零件所有部分镀上,防止加厚镀时,与溶 锌合金件预镀铜前,最好设预浸工序,预浸采用0(5,,l,的氰化钠溶液,不经水洗,直接入槽。 如果采用作镍预镀层,钢铁件可采用普通暗镍工艺。锌合金件必须,5,的柠檬酸溶液_禾经水洗入槽。“预镀层必须保证厚度,防止因镀层过薄,而铜向锌渗产生锕(锌脆 如果能按以上的前处理和预镀后,零件即可按一般电镀工艺进行加厚。 锌合金基体材料电镀故障及处理:锌合金镀前处理的故障分析 (2009/09/15 15:47) 1(锌合金压铸件本身质量控制 压铸锌合金中铝含量一般在3(5,,4(5,左右,铝可以减少熔融锌对黑色金属(模具)的侵蚀,同时铝又能细化晶粒,强化合金,随着锌合金中铝含量的提高,锌合金的强度及耐冲击性能均有所提高,但当铝含量超过4(5,时,其力学性能则不再明显增加,而冲击韧性却反而降低。锌合金中铜元素的含量不得超过 1.5,,在此值下,能显著抑止锌合金的晶间腐蚀,提高锌合金的强度和硬度,合金中微量的镁元素约在0(04,左右,不宜太高。合金中铅、锡、铁、硅等作为杂质元素,含量越低越好,而且合金中铅、硅元素对电镀质量的影响较大。还有就是易被忽视也难以消除的是合金中铁杂质的影响,铁与铝能产生硬质的铁铝化合物,对电镀前的抛光和机械加工都有不利的形响。 压铸锌合金过程中,封孔比压用于克服压射缸内活塞移动和压射冲头与压室之间的摩擦力,使液态锌合金被推到内浇口附近,此值不能太大,太大则易卷入气体

锌合金前处理

锌合金零件表面抛光膏及油污的去除 (1)除抛光膏。 零件抛光后表面残留一定的抛光膏,应当尽早除去这些残留的抛光膏,因为时间久了,抛光膏易硬化而不易除去。除抛光膏可将工件浸泡在60℃~70℃的浓硫酸中(尽可能不掺水),使零件表面的抛光膏被浓硫酸氧化去除。因为抛光膏的主要成分除金属氧化物(Mg0、Ca0、Al2O3、Fe2O3等)之外,主要是硬脂酸、石蜡等成分,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。其中关键是浓硫酸中不可掺进水,掺进水的浓硫酸对锌合金零件产生严重腐蚀,所以工件抛光后须干燥入硫酸槽。还有就是使用由有机溶剂、表面活性剂组成的”冷脱剂”、”除蜡水”等溶液除抛光膏,若在除蜡水中配以超声波,则效果更佳。 通过热或冷脱脂,使锌合金表面的蜡垢润湿溶胀而部分溶解,提高超声波除蜡效率。热脱脂是介于化学除油与除蜡之间的一种特殊形式,说它特殊,是因为它在超声波除蜡之前,其作用是尽可能使蜡垢润湿、溶胀,这种作用是靠碱液、非离子型活性剂与阴离子型表面活性剂等在适当温度下协同完成。超声波能否快捷干净地将工件表面的蜡垢除尽,取决于热或冷脱脂的效果。 配制热脱脂的水质电导率在50μs/cm以下即可。采用有机物冷脱脂,对锌合金压铸件而言,应为首选。因它不仅无需加温,而且熔蜡润湿效果明显,对工件无不良腐蚀。其工艺配方为:二甲苯7.5mL/L,二氯甲烷47.5 mL/L,复合非离子型表面活性剂15mL/L~20mL/L,阴离子型表面活性剂5mL/L~7mL/L,酮或醚适量,在室温下处理5min左右。 (2)超声波除蜡。 超声波除蜡时,单位有效容积的功率一般设计在8 W/L较合理。当<8w/ L时,除蜡速度较慢,影响生产的连续性;当>8 W/L时,锌合金压铸件在65℃~70℃下连续工作5min,会对零件表面产生较明显的失光失重现象,使得零件的富铝相中的铝优先溶解,造成麻点,甚至造成镀层起泡。 在配制超声波除蜡液时,若使用较差的水质,由于水中过量的金属阳离子不能被除蜡水中的络合剂完全络合,金属阳离子就有可能渗入到蜡垢之中或存在于工件表面,减弱了带负电荷的蜡垢与蜡垢之间、蜡垢与工件之间的电斥力,使得除蜡效果大大降低。这就是为什么一种好的除蜡水在某些厂使用效果良好,而在另一些厂效果则不见得好,或者一段时间好而另一段时间不好的重要原因。许多供应商并没有给客户予以提醒:当水质中含有过多的如Cu+2,在工件表面会因置换铜而使得镀层局部起泡。实践证明,选用电导率在50uS/cm以下的水质均可。 对锌合金压铸件而言,选择除蜡水的第一条原则就是pH值。一般情况下,锌合金的临界使用pH值为l0。也就是说,当任何一种除蜡水按其说明书配制完毕后,其溶液的pH≤10,否则,在特定的除蜡条件下易使零件产生失光失重,甚至发暗发黑现象,这样的除蜡水不能使用。第二条原则就是除蜡效果,在说明书要求的前提下,除蜡速度快、易清洗的除蜡水宜选用。第三条原则就是除蜡水的使用量和使用寿命。 (3)除油。 对于锌合金零件表面的油污来说,通常是使用有机溶剂除油,然后再用碱性溶液除油。这是因为有机溶剂除油后可能会滞留在工件表面上,从而给后面的电镀带来不利影响。

锌合金电镀及退镀工艺

锌合金电镀及退镀工艺 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 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 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30 g/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

锌及锌合金电镀综述.

锌及锌合金电镀综述 (江苏理工学院 12110101) 摘要:本文综述了锌及锌合金电镀的国内外研究现状。首先介绍了锌电镀的应用及其工艺影响因素;再对几种常用的锌合金电镀作了简要介绍,其中重点介绍了应用最广泛的Zn-Al合金,Zn-Ni合金的国内外现状及电镀原理;最后对锌及锌合金电镀的应用提出了展望。 关键词:锌电镀;锌合金;工艺影响因素;国内外现状 Zinc and Zinc alloy plating review Ding Lihong (Jiangsu Institute of Technology 12110101) Abstract: This paper reviews the research status of zinc and zinc alloy electroplating at home and abroad. First introduces the influence factors and application technology of zinc plating of zinc alloy plating; several are briefly introduced in this paper, which focuses on the Zn-Al alloy widely used at home and abroad, the status and principles of electroplating Zn-Ni alloy; finally on zinc and zinc alloy plating should be looking for presents. Keywords: zinc plating; zinc alloy; effect factors; the status quo at home and abroad

锌合金电镀起泡解决方法

锌合金电镀起泡解决方法 锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面,如领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等,因而对铸件表面质量要求高,并要求有良好的表面处理性能。而锌合金压铸件最常见的缺陷是表面起泡。铸件表面在以下情况下有鼓起的包称之为起泡,是铸件内缺陷的外部表现。 (1)压铸出来就发现。 (2)抛光或加工后显露出来。 (3)喷漆或电镀后出现。 (4)放置一段时间后发现。 产生原因 1.孔洞引起:主要是气孔和收缩机制,气孔往往是圆形,而收缩多数是不规则形。 气孔产生原因:a金属液在充型、凝固过程中,由于气体侵入,导致铸件表面或内部产生孔洞。b涂料挥发出来的气体侵入。c 合金液含气量过高,凝固时析出。当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体,在模具排气不良时,最终留在铸件中形成的气孔。 缩孔产生原因:a金属液凝固过程中,由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩,而产生缩孔。b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热,造成某一部位凝固慢,体积收缩时表面形成凹位。由于气孔和缩孔的存在,使压铸件在进行表面处理时,孔洞可能会进入水,当喷漆和电镀后进行烘烤时,孔洞内气体受热膨胀;或孔洞内水会变蒸气,

体积膨胀,因而导致铸件表面起泡。 2.晶间腐蚀引起:锌合金成分中有害杂质:铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀,金属基体因晶间腐蚀而破碎,而电镀加速了这一祸害,受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起,造成铸件表面起泡。特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。 3.裂纹引起:水纹、冷隔纹、热裂纹。 水纹、冷隔纹:金属液在充型过程中,先进入的金属液接触型壁过早凝固,后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体,在铸件表面对接处形成叠纹,出现条状缺陷,见图2。水纹一般是在铸件表面浅层;而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。热裂纹:a 当铸件厚薄不均,凝固过程产生应力;b过早顶出,金属强度不够;c顶出时受力不均;d过高的模温使晶粒粗大;e有害杂质存在。 当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹,电镀时溶液会渗入到裂纹中,在烘烤时转化为蒸气,气压顶起电镀层形成起泡。 解决缺陷方案 控制气孔产生,关键是减少混入铸件内的气体量,理想的金属流应不断加速地由喷嘴经过分流锥和浇道进入型腔,形成一条顺滑及方向一致的金属流,采用锥形流道设计,即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少,可达到这个目的。在充填系统中,混入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔,从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟压铸过程的研究中,明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积,都会使金属液流出现湍流而卷气,平稳的金属液才有利于气

锌合金电镀起泡的原因

锌合金压铸件起泡缺陷分析 锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面,如领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等,因而对铸件表面质量要求高,并要求有良好的表面处理性能。而锌合金压铸件最常见的缺陷是表面起泡。 铸件表面在以下情况下有鼓起的包称之为起泡,是铸件内缺陷的外部表现。 (1)压铸出来就发现。 (2)抛光或加工后显露出来。 (3)喷漆或电镀后出现。 (4)放置一段时间后发现。 产生原因 1.孔洞引起:主要是气孔和收缩机制,气孔往往是圆形,而收缩多数是不规则形。 气孔产生原因:a 金属液在充型、凝固过程中,由于气体侵入,导致铸件表面或内 部产生孔洞。b 涂料挥发出来的气体侵入。c 合金液含气量过高,凝固时析出。当型腔 中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体,在模具排气不良时,最终留在铸 件中形成的气孔。 缩孔产生原因:a 金属液凝固过程中,由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液 补缩,而产生缩孔。b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热,造成某一部位凝固慢,体积收 缩时表面形成凹位。由于气孔和缩孔的存在,使压铸件在进行表面处理时,孔洞可能会 进入水,当喷漆和电镀后进行烘烤时,孔洞内气体受热膨胀;或孔洞内水会变蒸气,体 积膨胀,因而导致铸件表面起泡。模具行业门户网站 2.晶间腐蚀引起:锌合金成分中有害杂质:铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致 晶间腐蚀,金属基体因晶间腐蚀而破碎,而电镀加速了这一祸害,受晶间腐蚀的部位会 膨胀而将镀层顶起,造成铸件表面起泡。特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、 开裂、甚至破碎。 3.裂纹引起:水纹、冷隔纹、热裂纹。 水纹、冷隔纹:金属液在充型过程中,先进入的金属液接触型壁过早凝固,后进入 金属液不能和已凝固金属层熔合为一体,在铸件表面对接处形成叠纹,出现条状缺陷, 见图2。水纹一般是在铸件表面浅层;而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。 热裂纹:a 当铸件厚薄不均,凝固过程产生应力;b 过早顶出,金属强度不够;c 顶出时受力不均;d 过高的模温使晶粒粗大;e 有害杂质存在。 当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹,电镀时溶液会渗入到裂纹中,在烘烤时转化 为蒸气,气压顶起电镀层形成起泡。 解决缺陷方案 控制气孔产生,关键是减少混入铸件内的气体量,理想的金属流应不断加速地由喷 嘴经过分流锥和浇道进入型腔,形成一条顺滑及方向一致的金属流,采用锥形流道设计 ,即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少,可达到这个目的。在充填系统中,混 入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔,从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟 压铸过程的研究中,明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积,都会使金属液 流出现湍流而卷气,平稳的金属液才有利于气体从浇道和型腔进入溢流槽和排气槽,排

锌合金压铸件的电镀

锌合金压铸件的电镀 根据锌合金压铸件的表面及内材的结构特性,提出了锌合金压铸件电镀生产工艺流程,详述各工序的配方及工艺规范,其中一步法前处理尤其适用于大批量生产。 锌合金压铸件的电镀 程沪生 摘要:根据锌合金压铸件的表面及内材的结构特性,提出了锌合金压铸件电镀生产工艺流程,详述各工序的配方及工艺规范,其中一步法前处理尤其适用于大批量生产。关键词:锌合金;压铸件;前处理;电镀 1前言 锌合金压铸件,由于一次性压铸成型,生产效率高,加工成本低,尤其适用于对公差要求不太严而形状复杂的零部件,现已广泛地用于代替铜、铜合金和钢铁材料制造的受力不太大而形状复杂的结构件和装饰件。其表面处理工艺也处于成熟阶段。锌合金压铸件是以锌为主,铝为辅的合金。其化学稳定性差,在其表面上沉积一层耐腐蚀的铜、镍、铬镀层,以此提高其耐腐蚀性能。在锌合金压铸件电镀之前,应了解合金组成中的锌、铝的含量比例,合金中铝含量过高,会加速其表面层氧化,造成镀层结合力下降。当合金中铝含量过低,又会影响零件的韧性,使用过程中易出现断裂,合金组成中铝的含量在3.5-4.0%之间最佳。锌合金压铸件前处理合理与否,是电镀质量成败的关键。但是,就在其前处理过程中,往往会将其前处理与钢铁件处理等同视之,或者忽视了工序中某个元素,而造成铸件大量返工或报废。由于锌合金压铸件有它的特殊性,致返工很难,这就是锌合金压铸件在电镀过程中报废率高的原因。 2锌合金压铸件在电镀过程中必须关注的事项 2.1了解锌合金压铸件的结构特性锌合金压铸件表面很象蒸馍表面,其外表有一层0.05-0.10毫米光滑致密金属层,其表面的下方是疏松、多孔性的结构。因此,在机械抛光时要业防抛穿其光滑致密层,避免内部疏松、多孔的内材暴露出来,致使镀层产生起泡、脱皮等不良现象。 2.2掌握锌合金压铸件的化学性能

铸造锌合金-锌合金概述

第一章锌合金概述 1.1锌的基本性能和用途 锌属于重有色金属,密度7.14g/cm3,熔点419.5℃,沸点906℃。锌为六方晶格,无同素异构转变。纯锌具有一定的强度(σb150MPa)、硬度高、塑性低。 锌是一种用途十分广泛的有色金属。多年来,广泛用于钢材镀锌防腐、电池锌皮、印刷制板。另外,还是黄铜、某些锡青铜、铝-锌合金等的主要合金化元素之一。 1.2锌合金及分类 纯锌由于性能差,作为工程结构材料使用受到限制。在锌中加入其它合金化元素可改善和提高锌的性能。 锌基合金按主要添加元素可分为Zn-Al系合金、Zn-Cu-Ti系合金[1-6]。另外还有其他类型的锌基合金,但使用不广泛。Zn-Al系合金中一般加入Cu、Mg、Cr、Si等形成多元合金化的锌合金。根据铝含量的不同,Zn-Al系合金可分为亚共晶(<5.1%Al)、共晶(5.1%Al)和过共晶(〉5.1%Al)。根据加工方法和用途可分为,传统的亚共晶Zn-Al系压铸锌合金,重力铸造合金和共析基(22%Al)超塑性变形锌合金、防震用锌合金、模具用锌合金和高强度抗蠕变性能的锌合金。 1.3铸造锌合金的发展历史

自从人们发现锌以来[6],直到二十世纪初期锌合金才首次得到发展。研制的锌合金用于印刷活字、压铸以代替锡和铅合金,因为锡合金较昂贵,而后者又缺乏强度。在这方面,应用最早的合金之一其成分6%Sn、5%Cu、0.5% Al,其余为Zn。 早期的锌合金性能较差,在潮湿的环境中,易开裂瓦解,发现这些早期的锌合金易产生晶间腐蚀和老化,致使机械性能降低,产生剥落、膨胀、变形,引起尺寸不稳定,1922年新泽西锌业公司(New Jersey Zinc Company)的研究表明,晶间腐蚀是由于杂质Pb、Sn、Cd等引起的,而老化是由于较高的Cu含量造成的。由于这些早期的不良特性,许多冶金学家没有认识到锌及其合金由于极好的性能而成为富有生命力的工程材料。 自从发现锌的晶间腐蚀的原因之后,发现利用高纯锌添加镁可中和杂质的影响。因此随着高纯锌的发展,1929年在欧洲开始了锌合金压铸件的生产[6],在这之前,由于锌的纯度低,压铸未能成功。在1930~1940年间,先后研制和推广了压铸合金Zamak3和Zamak5(通常称为No.3和No.5,Zamak为注册商标)[6],并且在汽车工业中应用成功,从而使锌合金得到进一步发展。在1942年,英国将压铸锌合金列入BS1004标准[7,8]。至今所用的传统的压铸锌合金与Zamak 合金大致相同。

锌合金电镀工艺

锌合金电镀工艺 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

锌合金电镀工艺锌合金本身的基体特性及特殊的加工形式对电镀产生很大影响。 1.锌合金的材料为锌铝合金,均为活泼的两性金属。而两种金属中以铝在前处理最为困难,所以必须控制铝的含量,一般需电镀的锌合金材料铝的含量不应超过4%,铝含量过高,将使电镀难以进行。 2.工业上常见的应用锌合金材料含Al 4%左右、Cu %~%、Mg %~%,其余为主要成分Zn,Zn是两性金属电极电位较负,对酸碱都比较敏感,且容易发生化学反应导致腐蚀。而且,锌合金材料在压铸成型过程中,往往由于工件表面温度差异,会产生成分偏析现象,表面局部出现富锌或富铝相,在前处理除油腐蚀活化过程中稍微疏忽,就会造成富铝相或富锌相部分优先溶解,表面不均匀腐蚀导致产生气孔麻点甚至气泡等而影响表面质量。 3.锌合金压铸材料的组织结构有其特殊性,就是其压铸表面组织致密光滑,孔隙率较低,硬度也比较低且表面致密层厚度较薄,一般只有~。内层则是多孔疏松结构。假如在前处理加工工序中掌握不当,损伤表面致密层,将会给后续工序增加更多的困难,也会使锌合金抗蚀防护质量降低。 锌合金电镀工艺过程:抛光→冷脱除蜡→超声波除蜡→超声波除油→阴极电解除油→阳极电解除油→活化→预镀→碱铜→酸铜 1)抛光——锌合金压铸件成品不可避免的有飞边、毛刺、压痕等现象,在电镀前需经过磨抛光处理,才能获得良好的外观。 2)冷脱除蜡——锌合金抛光后残留的抛光蜡比较多,在除蜡水中清洗时间过长容易造成腐蚀,所以在超声波之前最好能有一道冷脱工艺,先将蜡、油污部分溶解和软化。

锌合金电镀起泡原因与解决方法

锌合金电镀起泡原因与解决方法 锌合金由于成型方便,可塑性强,成本低,加工效率高,广泛应用在卫浴,箱包,鞋服辅料中,但锌合金的起泡问题(电镀;喷涂)却一直困恼着五金厂与电镀厂的朋友. 今天我们把汇总服务过的多家五金厂电镀厂针就锌合金起泡的经验编集,具体有以下几个方面: 1.锌合金产品设计之始,就要考虑到模具的进料口与排渣口与排气设置。因为进料与排渣的工件流道顺畅不裹气,不产生水渍纹,无暗泡,直接影响后道电镀是否起泡,合格进料与排渣模具压铸出工件,表面光洁,白亮,无水渍纹。 2.模具开发中也要考虑装模机台的吨位,压力,我们就亲身经历一个锌合金电镀后起泡百份20-30事件。一五金厂朋友接一几百万大单,模具开一出8件,不论电镀前处理如何解决总有20-30%起泡,最后将模具堵了4件,改成一模出4 件,再镀就无一起泡。 3.前处理表面的滚光液,抛光膏,氧化层没处理干净,长有出现滚光,滚抛后的工件,表面光亮许多电镀厂酸洗工序的员工就随便酸洗下,导至表面附着的滚光剂没洗净,长长出现起泡。另滚光滚抛厂所选用的滚光剂关系也很大,有些滚光剂中的表面活性剂极难洗去。 4.产品进碱铜(很多做五金朋友俗称的铜底)镀槽前工件表面仍有氧化膜(酸洗的膜)除蜡、除油的膜未处理净.的、所以脱膜很关健,早些年还能使用防染盐脱去,现环保不让排放含防染盐的废水,建议使用LJ-D009脱膜粉,效果优过

防染盐,又能退镍层并且COD排放符合国际标准 5.碱铜镀槽有机物,杂质多,游离氰不在范围,化验碱铜缸成份,看是否氰化钠偏低或氢氧化钠偏高!如添加光剂的小心光亮剂偏高,碱铜缸的清洁很关健,建议3-5天碳处理一次 6.碱铜缸的导电也很重要,阳极是否溶解正常,阳极铜板是否充足都会导至起泡 7.锌合金产品烘箱里出来后起泡;可能是烘箱温度不均匀导致即温度过高. 由于压铸的时候不紧密,导致锌合金水渍纹沙眼里容易进酸,酸与锌在即使有表面镀层的情况下依然会发生化学反应,产生大量的氢气H当里面的气压高过大气压一定的程度时加上高温即会产生气泡.

锌钴合金电镀

锌钴合金电镀工艺 1.概述 合金电镀的原理在传绕的理论中是要求两种共沉积的金属的电极电位要接近,如果一个电位较正,另一个电位较负,就要采用络合剂将正电位的金属的离子络合,使之放电电位向负的方向移动,与另一金属的电位相近,达到共沉积的目的。现在也仍然对合金新工艺的开发有指导意义。但是现在越来越多的合金中的另一种成分的量非常小,就是这种少量的金属分散在另一金属中,却改变了金属的性能。以传统冶金学的观点,这些掺入的金属是占据在主体金属的某些晶格位上,从而改变了金属的物理性能。但实际上,用火法冶金很难把微量金属分散到另一金属中去,而采用电镀的方法则比较容易做到。 随着现代工业和科学技术的飞速发展,同时具备耐蚀性和装饰性已成为材料表面性能的发展趋势。传统的镀锌层由于不能满足苛刻的环境要求已逐渐向锌基合金镀层发展。锌钴合金镀层硬度是镀锌层的2 .5倍;对二氧化硫具有良好的耐蚀能力,中性盐雾试验可达1000h,是同等厚度镀锌层的三倍以上,在汽车、地铁配件如管道系统、燃料系统、制动系统等方面有广泛的应用,还可用于各种标准件及紧固件等。目前已用于实际生产的锌基合金主要有:Zn—Co、Zn—Ni、Zn—Fe、Zn—Ti、Zn—P、Zn—Cr、Zn—Mn和Sn—Zn其中研究和应用的比较多的是Zn—C0、Z n—Ni和Zn—Fe由于铁族金属( Fe、Co、Ni ) 的原子结构相似,因而与锌形成合金时的共沉积特性也很相似。从电极电位来看,铁族金属比锌的电位要正得多,但在共沉积时却是锌优先沉积,这种现象称为异常共沉积。 Zn—Co合金电镀最早在欧洲开发使用,现在美国亦已用于生产,但在日本,至今尚未进入工业化。利用锌基合金电镀技术,锌镀层的耐蚀性得到极大的提高,但在装饰性方面仍然存在问题。近年来,迅速发展的复合镀层以其特殊性在工程中获得了广泛应用。通过复合镀锌来提高耐蚀性已引起了人们的注意。复合镀锌层良好的涂饰性能为人们提供了一种集耐蚀性和装饰性于一身的新方法。 在中国,Zn—Co合金电镀的研究起步较晚。进入90年代以后,才逐渐开始

锌合金压铸件常见缺陷及处理方法

锌合金压铸件常见缺陷及处理方法 锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面,如家具配件、建筑装饰、浴室配件、灯饰零件、玩具、领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等,因此对铸件表面质量要求较高,同时要求有良好的表面处理性能。 缺陷表征:压铸件表面有突起小泡、压铸出来就发现、抛光或加工后显露出来、喷油或电镀后出现。产生原因: 1.孔洞引起:主要是气孔和收缩机制,气孔往往是圆形,而收缩多数是不规则形。 (1)气孔产生原因:a金属液在充型、凝固过程中,由于气体侵入,导致铸件表面或内部产生孔洞。b涂料挥发出来的气体侵入。c合金液含气量过高,凝固时析出。当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体,在模具排气不良时,最终留在铸件中形成的气孔。 (2)缩孔产生原因:a金属液凝固过程中,由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩,而产生缩孔。b厚薄不均的铸件或铸件局部过热,造成某一部位凝固慢,体积收缩时表面形成凹位。由于气孔和缩孔的存在,使压铸件在进行表面处理时,孔洞可能会进入水,当喷漆和电镀后进行烘烤时,孔洞内气体受热膨胀;或孔洞内水会变蒸气,体积膨胀,因而导致铸件表面起泡。 2.晶间腐蚀引起: 锌合金成分中有害杂质:铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀,金属基体因晶间腐蚀而破碎,而电镀加速了这一祸害,受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起,造成铸件表面起泡。特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。 3.裂纹引起:水纹、冷隔纹、热裂纹。 水纹、冷隔纹:金属液在充型过程中,先进入的金属液接触型壁过早凝固,后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体,在铸件表面对接处形成叠纹,出现条状缺陷。水纹一般是在铸件表面浅层;而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。 热裂纹:a当铸件厚薄不均,凝固过程产生应力;b过早顶出,金属强度不够;c顶出时受力不均d过高的模温使晶粒粗大;e有害杂质存在。 以上因素都有可能产生裂纹。当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹,电镀时溶液会渗入到裂纹中,在烘烤时转化为蒸气,气压顶起电镀层形成起泡。 解决缺陷方案: 控制气孔产生,关键是减少混入铸件内的气体量,理想的金属流应不断加速地由喷嘴经过分流锥和浇道进入型腔,形成一条顺滑及方向一致的金属流,采用锥形流道设计,即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少,可达到这个目的。在充填系统中,混入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔,从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟压铸过程的研究中,明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积,都会使金属液流出现湍流而卷气,平稳的金属液才有利于气体从浇道和型腔进入溢流槽和排气槽,排出模外。 对于缩孔:要使压铸凝固过程中各个部位尽量同时均匀散热,同时凝固。可通过合理的水口设计,内浇口厚度及位置,模具设计,模温控制及冷却,来避免缩孔产生。对于晶间腐蚀现象:主要是控制合金原料中有害杂质含量,特别是铅<0.003%。注意废料带来的杂质元素。 对于水纹、冷隔纹,可提高模具温度,加大内浇口速度,或在冷隔区加大溢流槽,来减少冷隔纹的出现。 对于热裂纹:压铸件厚薄不要急剧变化以减少应力产生;相关的压铸工艺参数作调整;降低模温。

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