电镀技术锌合金电镀与退镀

电镀技术：锌合金电镀与退镀(1.宁波市电镀行业协会，浙江宁波315016;2.南京虎踞北路4号6幢501室，江苏南京2103.湖州金泰科技股份有限公司，浙江湖州313001)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。关键词：锌合金;电镀;铜;镍;铬;仿金;退镀中图分类号：TQ153.15文献标志码：A文章编号：1004–227X(2012)05–0018–051·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(pH3)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