我国电镀行业主要镀种世纪回眸和现状续

文章编号:　1001-227X(2002)02-0057-04

茶居闲聊

我国电镀行业主要镀种世纪回眸和现状(续)

沈品华

4　装饰性合金电镀工艺

早在50年代末期,由于众所周知的原因,国外对我国许多原材料实行禁运。那时,我们缺乏镍板,于是不得不寻找代镍镀层。成功的代镍镀层有锌铜合金(白黄铜)和低锡铜锡合金。以锌铜合金来说,还从普通的无光镀层发展到光亮的。80年代末期,镍板价格飞涨时,含锡8%～12%的低锡铜锡合金代镍镀层又一次热火起来,并诞生出了光亮的铜锡合金镀层。光亮剂是以商品形式供应的,配方没有公开。如果控制得当,其光亮度能达到光亮镍镀层的程度,也就是可以免抛光,但是整平性要比光亮镍镀层稍差。

锌铜合金镀层由于容易泛白点,而未被作为代镍镀层使用。

铜锡合金镀层的抗腐蚀性要超过普通镀镍层,在镍板紧缺或价格高涨时,这种镀层是能够作为代镍镀层使用的。

另外一种是白色铜锡锌三元合金,该镀层色泽银白,外观近似银,且能经久不变色,因而这种镀层也可作为最终装饰镀层使用。日本大阪大学的夏本英彦先生1994年曾将这种镀层作为最终镀层的电镀样品带到我国来作学术交流。笔者在曾在60年代末期将它作为代镍镀层应用于电镀水暖铜器达三年之久。实践表明,这种镀液的稳定性还是较好的。

从70年代末期开始,由于我国实行改革开放政策,一些小产品出口增多,这些小产品如灯具、电风扇、打火机和眼镜等,外商要求产品外观不再是清一色的镀铬层,而是要求多色调的,如金色、黑色、枪色、青古铜色、红古铜色等。其中金色主要是铜锌或铜锌锡三元合金仿金镀层;枪色的多为镍和镍锡合金或镍锡铜三元合金;青古铜色则是镀黄铜后染色,红古铜是镀铜后染色;青古铜和红古铜在染色后,还需进行刷光或用皮角料等进行滚打而后再罩上一层清漆处理。在仿金镀层方面,温州地区创造了三段电流法电镀工艺,即开始用较大的电流密度电镀,镀15～20s后,将电流密度减小些,再电镀5～10s,最后用小的电流密度电镀5s左右,如此获取的仿金镀层,其外观能接近24K金的成色。现在这种三段电流法电镀仿金镀层的电源,已经有专门的整流器,不需要用人工去控制。

随着这些花色电镀层的出现,与之相配套的有机涂膜也发展了起来。因为这些外观鲜艳的装饰镀层在大气中是很容易变色的,这就需要用有机涂膜来罩光。用得最多效果又最好的要数阴极电泳漆。阴极电泳

　收稿日期:2001-06-01

漆有着涂层均匀、不流挂、透明度和耐候性好以及硬度高等优点。阴极电泳漆多为丙烯酸型,后来发展到丙烯酸2聚氨酯型。目前多采用进口的产品,国内在近年内虽也有同类产品出现,但在质量和宣传工作上还需作些努力。笔者认为,金属表面处理工作者,在这方面还是大有用武之地的。广州二轻研究所研制成功的代金胶,用于仿金电镀层上的后续处理,经代金胶处理后的仿金镀层,其表面色泽可达到与真金极相似的效果,很能以假乱真,因此在仿金电镀层后续处理工序中得到广泛的应用。

5　高耐蚀性的合金镀层

随着产品质量要求的提高,对电镀行业的防护镀层也提出了新要求。用得最多而且最成功的要数锌镍合金镀层,其它还有锌钴、锌铁、镉钛和锡锌合金等。锌镍合金镀层结构有γ+η相、γ相和γ+α相三种,以γ相结构的锌镍合金镀层抗蚀性能最好。镍含量在13%左右为单一的γ相,这时锌与镍形成金属间化合物Ni5Zn21(或NiZn3),具有极高的抗蚀性。一般镍含量在6%～20%也是有较好抗蚀性的。在此范畴外,则抗蚀性要差得多。好的锌镍合金镀层抗蚀性要比锌提高3倍以上,经过钝化处理的锌镍合金镀层有着更好的抗蚀性。中性盐雾试验可达到600h以上。

从镀液成份看,锌镍合金镀层可从氯化物、硫酸盐、锌酸盐和氰化物四种镀液配方中获取。氯化物和硫酸盐存在着锌板易被置换的问题,而且其分散能力也较差,一般只能镀取形状简单和抗蚀性要求相应较低的产品。锌酸盐电镀锌镍合金镀层有着镀层分散能力好,合金成份均匀等优点,而且镀液基本无毒,因此这种镀液应是今后主要发展方向。氰化物镀液作用与锌酸盐镀液相差不多,但由于氰化物是剧毒品,既然锌酸盐镀液已能达到要求,经对比其利弊,笔者认为还是采用锌酸盐镀液为妥。

锌钴合金镀层也有极好的抗蚀性,其钴含量一般低于1%。据蔡加勒介绍,在钢管上电镀4μm的锌钴合金镀层,其抗蚀性与热镀锌相当。众所周知,热镀锌钢管厚度一般都在80μm以上,因此其经济效益是十分明显的。

锌铁合金镀层有着成本低廉、获取容易的优点,镀层中含铁量在013%～015%。这种合金镀层特别适合黑色钝化处理,非但黑度好,而且抗腐蚀性也极佳;如用于一般钝化处理,这种合金镀层的抗蚀性提高不明显。

在电镀高抗蚀性合金方面,哈尔滨工业大学、厦门大学和武汉材料保护研究所等单位做了大量的研究工作,也取得了极好的成果。

6　功能性合金电镀工艺

电镀锡铅合金镀层多用作功能性的镀层。如含锡6%～20%的合金镀层常用作轴承和轴瓦的减摩镀层;含锡10%～40%的合金镀层可用于提高电子元器件引线的可焊性;含锡60%～63%的锡铅合金镀层用作EP 制版的抗蚀性和焊接性;锡镀层中有1%～3%的铅,就能够防止产生锡的晶须等。锡铅合金镀液以前多为氟硼酸体系;也有采用焦磷酸盐或氨基磺酸盐镀液的,但这2种镀液在实际生产中未曾得到广泛的应用。氟硼酸盐镀液逸出的气体对人体危害较大,废水处理也较麻烦,20世纪80年代以来,国外已很少采用,而是以羟基磺酸盐、以后又以甲基磺酸盐来取代。甲基磺酸盐锡铅合金

镀液,多用作电子产品的电镀,早几年镀液和添加剂大多从国外引进,价格非常昂贵,近几年国内成都爱伦公司和上海永生助剂厂也相继开发成功了这种电镀液,效果也相当不错,而价格则比进口的要下降得很多。

锡铅合金镀层虽有不少优点,但由于铅也有毒性,应用于电子行业的电镀产品,电镀后还需要进行焊接,焊接时在高温条件下,铅要挥发,也对人体产生有害影响,因此近年来国外已趋向不用锡铅合金,而以铋来代替铅,也就是用锡铋合金镀层来取代锡铅合金镀层。关于锡铋合金镀层,近来国内外电镀杂志都有报道,看来是值得引起重视的。

7　塑料电镀

塑料电镀从镀层来说并没有特别的地方,一般多采用电镀铜2镍2铬装饰镀层,只是其前处理要求特殊,这是因为塑料是非导体,要进行电镀,必须要将非导体变成导体。通常采用粗化2敏化2活化工艺,然后进行化学镀铜或化学镀镍。这样表面上生成了一层导电膜,以后就可按一般电镀方法进行电镀了。我国自70年代起,形成了塑料电镀热,产品多为小五金件,如钮扣、服装配件、皮带扣、雨伞零件等,目前塑料电镀热已经降温,钮扣、服装配件和皮带扣等多用锌合金压铸件,唯雨伞零件仍以塑料件为主。应该说,光亮硫酸盐镀铜在塑料电镀中立下了汗马功劳。

8　锌或铝合金件电镀

锌或铝合金成型方便,可制成形状复杂的零件,其结构坚固,除用作钮扣、服装配件和皮带扣等小五金零件外,随着汽车和摩托车工业的发展,这两种合金压铸件数量增加不少。锌或铝压铸件的外表面往往需要通过电镀方法来进行装饰,因此近十年左右时间里,这两种合金压铸件的电镀量增加较大。对电镀工艺来说,关键之处在于前处理,如前处理不好,往往会影响镀层的结合力,总的来说,这两种材料的电镀,其成品率尚有待提高。我国电镀工作者,对锌压铸件的前处理,探索到一个很简便实用、且成本颇为低廉的方法,除油和酸洗可一步完成,而且不会造成过腐蚀,也不需人工刷洗,电镀成品率可达99%左右。

9　废水处理

由于电镀是个重污染的行业,这里不得不简单地述说一下有关电镀废水处理方面的问题。

60年代开始,我国对电镀废水、废气和废渣(统称“三废”)的处理已经排上了议事日程。处理的方法开始多用化学法,处理池叫做中和池。多数电镀厂把废水分成三路处理:一路是含铬废水,处理方法是用还原剂将六价铬还原成三价铬,然后用碱液中和沉淀;一路是含氰废水,多用漂白粉或次氯酸钠氧化处理;再一路是酸碱废水,让它们自然中和后,再用酸或碱(多数情况用碱)将pH值调节到近中性排放。60年代末期,随着环保意识增强,我国对电镀行业的废水和废气都提出了新的要求,如有一段时期内,除少数特殊用途的产品电镀能用氰化物镀液外,其它一律不准用氰化钠,对电镀重金属的排放也进行起控制来。

随着对电镀废水排放要求的提高,各种处理方法也应运而生,影响最大、上马最多的要数离子交换法。离子交换法是电镀废水处理的一种方法,但必须与逆流漂洗等措