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。

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。

3.1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。

3.4 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%)5-20 g/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。

5.5 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。

5.6 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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