鋁合金電鍍新工藝技術介紹及操作

　　1　前言
　　隨著科學技術的迅速發展，鋁合金應用范圍日益擴大，目前已被廣泛地應用在飛機、汽車、摩托車、儀器儀表及電影機械工業上。鋁合金不僅具有優良的強度及剛性，而且復雜幾何形狀零件的壓鑄可一次成型，實現了無切削加工，工藝簡單，生產效率高。我們采用鋁合金壓鑄件先鍍光亮鎳，再鍍一層槍黑色的電鍍工藝，既節約成本，又能獲得一種高裝飾性表面鍍層更有特色，提高產品在國際市場上競爭能力。鋁合金電鍍與普通電鍍工藝有一定區別，由于鋁合金是一種比較活潑的金屬，還原、置換能力強，給電鍍工藝帶來不少困難，一般都采用浸鋅方法來作預處理。最近幾年，國內外電鍍科技工作者開發了許多鋁合金電鍍新工藝，在此基礎上，我們研制了新型鋁合金表面前處理液———H·S·F液，鋁合金電鍍工藝更為簡單，鍍層結合力大大提高，從而保證鋁合金壓鑄件鍍槍黑色電鍍質量。

　　2　鋁合金壓鑄件前處理
　　鋁合金壓鑄件含硅較高，表面常有小氣孔和縫隙存在，為了獲得高裝飾性外觀，需機械拋光。由于鋁合金的硬度較低，機械拋光輪要柔軟而有一定彈性，以免機械拋光時零件邊角變形。前處理主要有有機溶劑脫脂、堿蝕、酸蝕，浸H·S·F液等處理。

　　2.1　有機溶劑脫脂
　　一般采用汽油、三氯乙烯等有機溶劑脫脂，以溶解礦物和拋光膏，也可用洗滌劑溶液擦洗。

　　2.2　堿蝕
　　為了除去零件表面輕微油脂和Al2O3薄膜，在弱堿液中進行腐蝕，以暴露鋁合金基體并產生微觀粗糙度。但溶液堿性不宜太強，同時要嚴格控制堿蝕液的溫度和堿蝕時間，以免產生過腐蝕的現象，堿蝕工藝條件如下:

　　Na2CO3　　　　30g/L
　　Na3PO4　　　　30g/L
　　添加劑　　　　2～4g/L
　　OP-10乳化劑　　0.5～1mL/L
　　溫度　　　　　　75～85℃
　　時間　　　　　　30～60ｓ
　　2.3　酸蝕(除灰)
　　鋁合金壓鑄件在熱堿蝕溶液中腐蝕時，由于鋁的化學溶解和合金元素Si的不溶解，在零件表面上會殘留一層附著的黑色膜，為了徹底除去這層膜，必須在以下混合酸中處理:

　　HNO　　　33份
　　HF　　　　1份
　　水　　　　少量
　　溫度　　　　室溫
　　時間　　　　20～40ｓ
　　2.4　浸H·S·F液
　　H·S·F液是浸鋅溶液的改進，是我們自行研制的專用于鋁件表面預處理的溶液，所獲得的多元合金層結構緊密，結晶細致，孔隙較小，結合力良好，而且浸H·S·F溶液后可以直接光亮鍍鎳，簡化了電鍍工序，其工藝規范如下:

　　H·S·F　　　濃縮液500mL/L
　　水　　　　余量
　　溫度　　　　15～30℃
　　時間　　　　30～40ｓ
 

　　3　電鍍中間層中間層一般采用普通光亮鍍鎳溶液配方及工藝條件:

　　硫酸鎳(NiSO4·7H2O)　　　250g/L
　　氯化鎳(NiCl2·6H2O)　　　60g/L
　　硼酸(H3BO3)　　　　　　40g/L
　　十二烷基硫酸鈉　　　　　　0.05～0 1g/L
　　光亮劑　　　　　　　　適當
　　pH　　　　　　　　4～4 5
　　溫度　　　　　　　　52～55℃
　　陰極電流密度　　　　2 5～4A/dm2
　　時間　　　　　　　　12～15分
　　陰極移動　　　　　　需要
　　電鍍光亮鎳時
　　最好帶電入槽，用大一倍的電流沖擊鍍1～2分鐘，然后按常規鍍鎳。

　　4　鋁合金壓鑄件電鍍槍黑色工藝
　　鋁合金壓鑄件毛坯→毛坯檢驗→機械拋光→汽油或三氯乙烯除油→涼干→上夾具→化學除油及堿腐蝕→溫水清洗→冷水洗→流水中清洗→酸蝕→水洗→流水中清洗→浸H·S·F溶液→水洗→流水清洗→鍍光亮鎳(最好帶電入槽)→水洗→流水中清洗→5%H2SO4溶液中活化→水洗→流水中清洗→鍍槍黑色→水洗→流水中清洗→化學鈍化→水洗→流水中清洗→烘干(5～10分鐘)→下夾具→檢驗→浸漆或噴漆。國內槍黑色電鍍工藝大都是錫鎳合金鍍層，也有錫鈷合金鍍層。其鍍液有3種類型:氟化物型、氰化物型、焦磷酸鹽型，從環保安全考慮，我們選擇焦磷酸鹽型槍黑色電鍍工藝。

　　4.1　鍍液配方及工藝條件
　　SnCl2·2H2O　　　13～15g/L
　　NiCl2·6H2O　　　55～60g/L
　　K4P2O7·3H2O　　　230～250g/L
　　H·S·F-2添加劑　　　5～15g/L
　　氨水或乙二胺　　　　5～10mL/L
　　pH　　　　　　8～9
　　T　　　　　　　45～55℃
　　ｔ　　　　　　　1～3′
　　Dk　　　　　　0.5～1.5A/dm2
　　陽極　　　　　　鎳板
　　陰極移動　　　　　需要
　　4.2　鍍液配制
　�、侔延嬎懔康穆然瘉嗗a、氯化鎳及焦磷酸鉀等分別用50～60℃熱水溶解。

　�、诎讶芙夂玫腻a鹽和鎳鹽溶液在不斷攪拌下慢慢加至焦磷酸鉀溶液中，再攪拌15min左右，若有混濁，還要繼續加溫攪拌直至全部澄清。

　�、奂尤胗嬎懔康奶砑觿�，用水溶解時加少量NaOH。

　�、軐⒂嬎懔堪彼�加入，加水至所需容積，攪拌均勻。

　　⑤測量并調整pH至8～9，加溫至45～55℃，邊電解邊試鍍。

　　4.3　鍍液各成份的作用
　　4.3.1　氯化亞錫
　　它是提供錫離子的主鹽。氯化亞錫的含量增加，錫鎳合金鍍層中錫的含量增加。氯化亞錫含量在較大范圍內變化對鍍層顏色沒有明顯的影響。當氯化亞錫含量過高時，鍍層色澤變淺;含量過低時，鍍層呈茶色。該鍍液不允許加入雙氧水等氧化劑，也不允許用空氣攪拌，只能采用陰極移動。

　　4.3.2　氯化鎳
　　它是提供鎳離子的主鹽。氯化鎳含量增加，錫鎳合金鍍層中鎳的含量略有增加。當氯化鎳含量過低時，鍍層色澤較淺。氯離子有利于鎳板陽極活化和溶解。

　　4.3.3　焦磷酸鉀
　　它是鎳離子、錫離子的絡合劑。焦磷酸鉀除了絡合鎳、錫外，必須存在一定量的游離焦磷酸鉀。焦磷酸鉀含量偏低時，鍍層粗糙，色澤不均勻。含量偏高時，陰極電流密度降低，沉積速度減慢。

　　4.3.4　氨水或乙二胺
　　加入氨水可降低鍍層的內應力，并使鍍層色澤均勻，由于氨水氣味重，鍍液經加溫后，揮發更嚴重，故采用乙二胺替代。

　　4.3.5　添加劑
　　H·S·F-2添加劑也稱發黑劑，是錫、鎳離子的絡合劑，是槍黑色電鍍不可缺少的組份。由于發黑劑種類和含量的不同，可獲得淺、中、深鐵灰色和茶色外觀。

　　5　鍍后處理
　　鋁合金壓鑄件槍黑色電鍍后，必須立即水洗，并鈍化、烘干。鈍化能提高鍍層抗蝕能力，在烘箱中烘干的過程就是鍍層堅膜的過程，此工序是不可缺少的。

　　5.1　化學鈍化
　　鉻酐　40～60g/L
　　醋酸　1～2mL/L
　　溫度　室溫
　　時間　30～60ｓ
　　5.2　堅膜
　　老化鍍層，改善提高鍍層的耐蝕性。鍍層鈍化后，經水洗，放入烘箱內在100℃中烘干15～20分鐘即可。

　　5.3　涂漆
　　涂漆的目的，是延長槍黑色鍍層的使用壽命。根據產品質量檔次高低而定。一些低檔次的產品浸油提高防蝕性能，產品質量要求高的，必須進行噴漆處理。