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锌及锌合金电镀综述

锌及锌合金电镀综述
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

1 前言

长期以来,锌及锌合金主要是用做防护性镀层,锌的矿物储量在全球居第三位,仅次于铝和铜。[2]金属锌防腐性能好,很大一部分用于金属防腐的喷镀、热浸镀和牺牲阳极上。锌合金熔点低,铸造、机械加工性能好,可用于各种机械制造。锌合金摩擦系数小,对油亲合好,机械性能优异,可作为耐磨材料(如轴瓦)和青铜替代材料。锌铝阻尼合金能降低工业噪音和减轻机械振动。锌合金还具有极好的超塑性和超高强度。因此,镀锌工艺一直是国内外长期以来研究的热门课题。与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层,被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰[1]。为进一步提高其耐蚀性,人们提出了在传统工艺的基础上改善镀层质量的新技术,如:镀锌、Zn-Al合金电镀、Zn-Ni合金电镀、Zn-Fe合金电镀、Zn-Co合金电镀、Zn-Mn 合金电镀等。下面对锌及锌合金电镀的国内外研究现状进行综述。[3]

2 锌电镀

2.1 概念

电镀锌也叫冷镀锌,是利用电解设备将工件经过除油、酸洗后放入成分为锌盐的溶液中,并连接电解设备的负极;在工件的对面放置锌板连接在电解设备的正极,接通电源,利用电流从正极向负极的定向移动,就会在工件上沉积一层锌。利用的是电解,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。

2.2 应用

罗耀宗比较了常见镀锌液的性能,讨论了氰化镀锌、碱性锌酸盐镀锌和氯化钾镀锌工艺的优缺点,表述了其深镀能力、分散能力及后处理效果,同时概述了其对工艺设备及环保的要求,并建议在选择工艺时,应根据镀件材质、形状、镀层要求及工艺的性能特点等综合因素来考虑。[4]

王朝铭[5]针对使用锌锭热溶浇注成的锌块阳极存在质量差、镀件上易附着锌粒子、锌板一次利用率低、损耗大、操作强度大等缺陷,提出采用把锌锭装入特制铁蓝中并吊挂于镀槽中作为阳极使用,这样可增大阳极与阴极的面积比。为

控制锌的溶解速度,往往还需要同时挂入石墨板。这样的锌阳极具有如下优点:锌的溶解特性好;阳极成本较低;锌锭的一次利用率高。王朝铭等人后来还介绍了氯化钾镀锌工艺的应用情况,采用自行研制的添加剂,得到了分散能力及覆盖能力好、电流密度及温度范围宽的氯化钾镀锌液,且其镀层与基体结合良好,电流效率高,尤其是镀层经除氢处理后基本不变色,零件不产生氢脆,因此,该工艺适应于弹性件、高低碳钢件、铸钢零件的电镀,也适应于外形复杂的其它钢铁件。[6]

曹莹等人提出在硫酸盐电镀锌镀液中添加硫酸钴可使锌镀层的晶粒细化,达到80 Bin左右,成为纳米晶镀层,该镀层的耐蚀性明显优于普通锌镀层。[7]

2.3 电镀锌工艺影响因素

2.3.1 电流密度对镀锌品质的影响

电流密度对镀锌产品的外观和耐蚀都有重要的影响。范永哲[8]等人通过塔菲尔曲线的测量,研究了高密度电流(300 A/dm2)下镀层的耐蚀性。结果表明:采用高电流密度进行电镀,其电镀层的腐蚀电位随电流密度的增大而提高(最高可达 0.845 V) 腐蚀速率降低,耐蚀性增强。

2.3.2不同体系镀液对镀锌品质的影响

除电流之外,体系镀液是影响镀锌品质好坏的另外一个非常重要的因素。不同的体系不但要考虑浓度的配比,还要考虑适量的温度,pH值的大小等等。目前,国内按电镀溶液分类,可分为四大类[9]:氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物镀锌、硫酸盐镀锌。

2.3.3引入新材料对镀锌工艺的影响

所谓新材料镀锌,就是指伴随材料发的展出现的一些新材料的镀锌方法。比如各种合金、纳米结构的锌。曹莹等人[10-11]提出在硫酸盐电镀锌镀液中添加硫酸钻可使锌镀层的晶粒细化,达到80 nm左右,成为纳米晶镀层,该镀层的耐蚀性明显优于普通锌镀层。

Kh.Sabei等人研究了在含有聚丙烯酞胺和硫脉添加剂的镀锌液中,脉冲峰值电流(J p) 对锌沉积层晶粒尺寸、表面与剂面形貌、显微硬度及锌的择优取向的影响。如图2所示。[12]

图2 脉冲峰值电流对锌沉积层晶粒尺寸及表面形貌的影响合金方面的研究也是层出不穷,起关键作用的就是配置钝化液。蒋彤雅等[13]采用了新的钝化液配方及相应的工艺对锌-镍合金进行钝化处理。得到了锌-镍合金镀液的维护方法,性能测试显示产品具有镀层结晶细致、均匀,耐蚀能力明显得到了提高。张蕾等【14】对钕铁硼磁材因其特殊的疏松和多孔结构,导致抗蚀性能差,表面镀覆又会引起磁性能降低。为提高其耐蚀性,降低磁损失,采用新型工艺进行表面处理,包括前处理工艺、电镀Zn- Ni合金和后处理工艺。性能测试表明:该工艺极大地提高了钕铁硼表面处理后的耐蚀能力,同时又降低了磁损失。

3 锌合金电镀

3.1 Zn-Al合金电镀

3.1.1 国外研究现状

锌铝合金镀层材料的研究始于上世纪60 年代,美国的伯利恒钢铁公司对1% ~ 80%各种锌铝合金层进行大气暴露试验,研究结果表明[14,15],Al 含量在4% ~ 10% 时,镀层具有较高的耐蚀性; Al 含量在15% ~ 25% 时耐蚀性下降; 以后随Al 含量增加,耐蚀性逐渐增大,并且Al 含量为55%时,锌铝合金层具有很好的电化学保护作用。将55%Al - 43. 4%Zn - 1. 6% Si 的合金镀层材料命名为Galvalume。此后,国际铅锌协会组织( ILZRO)在此基础上进行研制

开发,并于1985 年开发出一种新产品,组成为5%Al - Zn,并含有0. 1%的铈、镧混合稀土元素,命名为Gal fan[16]。2000 年,NKK 和NKK 钢板&带钢公司联手开发出高耐蚀性“SuperGenius”( 超特质) 的Galvalume( 55% Al - Zn) 第一代彩涂钢板,其耐蚀性是其它钢板的两倍,尤其是对有弯曲和成型加工要求的钢板,其优势更为突出。加拿大的Comico 公司开发出Zn-23% Al-0.3%Si镀层材料,非常适合于螺栓紧固件等的热浸镀[17]。上世纪90 年代,日本的新日铁公司在以前研究的基础上,通过调整Al含量,添加Mg,研究开发出耐腐蚀性能更强的镀层合金材料ZAM,成分为Zn-6Al-3Mg的合金[18]; 在Zn-0.2Al 成分体系中添加0.5Mg 成功开发出DAMAZINC 的镀层产品[19];在Gal fan的基础上添加Mg,获得Zn-5%Al-Mg产品,并命名为Super-Zine; 20 世纪初,新日铁公司再往镀层中添加Mg、Si,成功开发出SuperDyma镀层产品,其成分为Zn-11% Al-3% Mg-0.3Si[20]。

3.1.2 国内研究现状

目前,国内的锌铝镀层产品以热镀锌Zn-0.2Al 为主,通过添加少量的Al 抑制Zn与Fe 的反应。杜鹏翔、李华飞等[21]研究了稀土元素对Zn-55%Al 镀层的耐腐蚀性能及高温性能的影响,认为适量的添加稀土可改善镀层结构与耐腐蚀性能。株洲冶炼集团于1976 年开发出Zn-Al-Pb 三元合金,满足了武钢热镀锌的需要,2003 年研发成功的铝锌硅热镀合金RA,填补了国内空白,在国内首次大规模生产并成功应用在国内第一家铝锌硅热镀合金带钢热镀生产线上,并且研发出Galfan 合金用于钢丝绳的生产。宝钢冷轧3#热镀锌生产线具备20万t/a55%高铝锌合金镀层钢板的生产能力,一半产品为裸板,一半产品供冷轧2#彩涂机组作为彩涂原板[22]。国内能生产55% 铝锌合金镀层材料的还有唐钢、鞍钢、武钢、马钢、首钢、攀钢等; 国内的Gal fan产品主要以热浸镀钢丝为主,部分生产厂通过购买专利技术许可证的方式进行生产,其它生产厂自主成功研发Gal fan 产品,但产品销路受到限制。钢铁研究总院、宝钢、鞍钢等研究机构正在对Zn-Al-Mg 镀层材料的工艺技术、镀层防腐机理等进行研究,并取得了很大进展。

3.1.3 锌铝合金性能

Al元素在热镀锌中起着关键的作用, 当锌浴中含铝为0.005%~ 0.020% 时,

可显著提高镀层光亮性, 减少锌浴表面氧化, 当锌浴中铝含量> 0.15%时, 在铁基上形成一层连续的Fe2Al5 相层, 抑制Fe-Zn合金相层的反应及生长, 使镀层减薄且粘附性良好。目前发展比较成熟的Zn- Al 合金镀层主要有三类, 它们是美国伯利恒钢铁公司开发的Galvalume( 55% Al – 43.4% Zn –1.6% Si ) 、国际铅锌组织(ILZRO) 开发的Gal fan( Zn-5%Al-0.1%RE) 和日本新日铁开发的SuperDyma,其中以高铝的Galvalume 合金镀层最为重要。

Galvalume 合金的组成为55% Al、43.4% Zn、1.6%Si,熔点580 ℃。合金热浸镀层的组织为两层结构,外层为Al-Zn 合金层,化学成分大致与镀液相同,其组织由二相组成,其一为树枝状的富Al 固溶体,形成微细的网络,另一相为分布其网络组织中的枝晶间富Zn伪共晶体。镀层的内层则为Al-Zn-Fe 金属间化合物,镀层中加入少量的Si 目的在于适当限制这一脆性层的生长。 Galvalume 合金镀层具有良好的抗腐蚀性,在大气腐蚀环境中,耐蚀性比同厚度的镀锌板高2~6倍,与镀铝层相当,有良好的耐切口腐蚀性能,并具备阴极保护的能力。Galvalume 合金镀层具有较好的抗高温氧化性能,可在300 ℃的工作环境下长期使用和在500 ~600 ℃高温环境下短期使用,且镀层表面花纹美观,而纯锌镀层一般限于常温下使用,普通镀锌层最高工作温度是230 ℃。Galvalume 合金镀层具有较好的热辐射反射性,在相同的暴晒条件下,镀锌板热辐射反射能力降至5%时,而Galvanlum 可高达55%,同时具有比镀锌板更好的涂覆性能,更适合作涂层板的原板,但镀层的粘附性不如热镀锌板,成型性较差,焊接性也不如镀锌钢板。[23]

Galfan 镀层钢板生产工艺流程与热镀锌钢板基本相同,但在热浸镀温度、镀后冷却速度、带速等工艺参数上存在一定的差别。Galfan 合金的熔点低,热浸镀时镀液温度较低,比热镀纯锌低20 ℃。合金层厚度随浸镀温度的升高和浸镀时间的延长而增大,在浸镀初期,Fe-Al合金层生长最快,随着时间延长,Fe -Al 合金层的生长速度迅速降低。在正常镀锌时间内,ξ相的产生会使镀层的塑性变差。因此,在保证镀层性能满足要求的情况下,应尽量缩短镀锌时间[18]。镀层出锌锅后要进行快速冷却,冷却速度要控制在30 ℃ /s或更快才能使镀层获得理想的片状共晶组织。生产过程中,达到所要求的镀层面质量有困难,

一般需要比热镀锌更快的生产线速度[24]。

SuperDyma 合金的组成为Zn-11% Al-3%Mg,并添加微量的Si,其镀层表面由枝晶、块状晶以及针状组织组成,截面由柱状晶组成。SuperDyma 合金的耐腐蚀性是热浸镀锌钢板的15倍,热浸镀锌Galfan 钢板的6~8 倍,盐雾、循环腐蚀等试验证明镀层中Al、Mg、Si 的复合添加大大提高了其耐腐蚀性能。Super Dyma 合金具有较好的抗刮擦性能,其表面硬度接近140 HV,是热镀锌镀层表面硬度的3倍左右。

3.2 Zn-Ni合金电镀

近年来,电镀Zn—Ni合金仍是电镀锌基合金研究的热点。国内人们主要探讨了工艺条件对镀层组成的影响、连续电镀技术、彩色钝化等工艺问题以及Cl-1对锌转移电流密度的影响、氢的共沉积等沉积机理方面的问题。[1] Zn—Ni合金电镀常用配体有多胺类、烷醇胺类、氨基羧酸盐、含氧羧酸盐、多元醇类等;常用光亮剂包括有机化合物和无机化合物两类,有机化合物主要是胺类与环氧类化合物的缩合物、芳香醛类等,无机化合物主要是氧化碲、亚硒酸及其盐、碲酸及其盐。黄敬东等人介绍了Zn-Ni合金镀液的类型和各自的优缺点,报道了碱性Zn-Ni合金镀液的主要成分及工艺,总结了所用配体和光亮剂的类型及作用,讨论了光亮剂的光亮机理以及Zn、Ni共沉积机理。欧雪梅等人研究了电沉积工艺对锌镍合金镀层镍含量的影响。结果表明:温度上升,镀层含镍量提高;一定温度下,添加剂含量在一定范围内变化对镀层组成影响不大,但添加量过高,镀层含镍量下降;导电盐对镀层组成影响较小;镀液不含添加剂时,pH值影响小,含有添加剂时,pH值降低则镀层含镍量下降。又有人研究了锌镍合金镀层的彩色钝化膜的性能,采用含铬酐、硫酸和其它无机酸的钝化液,在pH值为1~1.45、T为35~55℃下钝化,通过测定腐蚀电流和中性盐雾实验表明钝化膜的耐蚀性是电镀锌、热镀锌镀层的4倍以上。该钝化工艺适合于镀层含镍量为6%~17%的锌镍合金镀层。[25]

贾慧庆[26]电镀Zn -Ni合金的高氯化铵一弱酸性镀液,探讨了连续电镀时镀速的控制等问题,其电镀装置如图3所示。后来又有人设计测定渗氢量的电解装置,如图4。图中电解池I用于电镀,电解池Ⅱ用于测定渗氢量。该方法能实时监控和评价镀层的氢脆性能,最大渗氢电流Jm与衰减曲线斜率k可用于评价镀层的孔隙率。研究表明,氯化物一硫酸盐镀液和含有添加剂的氯化物镀液,常温下可

获得氢脆性较低的Zn—Ni合金镀层。

图3 连续电镀装置示意图

Zn—Ni合金的共沉积由正常共沉积变为异常共沉积时的电流称为锌转移电流密度。在氯化物镀液中,锌移电流密度的大小与pH值基本无关,而在硫酸盐镀液中,随着pH值下降,锌转移电流密度增大。印仁和等人研究了Zn—Ni合金的共沉积规律,结果表明,随着镀液中Cl一浓度的增加,锌转移电流密度增大。这是因为Cr对M的沉积有催化作用,对H2的析出有抑制作用。[27]

图4 电镀锌镍合金渗氢测量装置

目前实现了由传统氯化钾镀锌和碱性锌酸盐镀锌向电镀Zn—Ni合金镀液的转化。通过添加适量的缓冲剂和氯化镍,可直接将氯化钾镀锌液转化成Zn—Ni 合金镀液,该镀液的电流密度范围宽,分散能力、覆盖能力比原氯化钾镀锌液高,镀层组成受电流密度的影响较小,钝化比较容易,镀层光亮性比原来的镀锌层要好得多。对于碱性锌酸盐镀锌液,通过加入硫酸镍及其络合剂,补加合适的添加剂,也很容易转化为Zn—Ni合金镀液,且获得的Zn—Ni合金镀层结晶细致、光亮,

容易进行彩色钝化。

3.3 Zn-Fe合金电镀

近来对于Zn-Fe合金电镀,主要是关于其各种体系的工艺方面的研究,另外对于电镀Zn-Fe-P三元合金也有研究。有人研究了焦磷酸盐体系电镀锌铁合金工艺,通过添加由醇类和胺类及其衍生物合成的稳定剂,可使镀层光亮(银白色,可起到防银装饰效果、致密、耐蚀性良好。

氯化物体系电镀Zn-Fe合金工艺镀液的阴极电流效率深镀能力、分散能力可分别高达98%、100%、58%,且当黑色钝化液由硫酸铜、铬酐、甲酸钠和助黑剂等组成时,所得到的黑色钝化膜黝黑光亮、细致、均匀,耐蚀性高。[27] 曾祥德报道了影响氯化物电镀锌铁合金工艺稳定性的因素,认为pH值是关键因素,必须将其控制在工艺规定的范围内,为此需控制阳极及其电流密度,减小析氢量。

陈国良等人运用Huu槽试验、循环伏安实验等方法,研究确定了硫酸盐体系电镀Zn-Fe合金的光亮剂,该光亮剂具有高光亮度、高浊点的特点,可使镀层铁含量控制在0.5%左右,且镀层耐蚀性良好。对酸性硫酸盐体系电镀低铁含量的光亮Zn-Fe合金镀液与镀层性质研究表明,其阴极电流效率较高(80%~87%),覆盖能力和分散能力(38%)较低,镀层结晶细致、光亮平整,可得到黝黑发亮的黑色钝化膜。[28, 29]

王云燕等人综述了碱性锌酸盐电镀Zn-Fe合金的工艺研究现状,如络合剂及添加剂的发展、添加剂的光亮作用机理、添加剂的研究现状及选择标准等,指出了Zn-Fe合金电镀的发展前景。在此基础上,他们还对其镀液中各组分和工艺条件对镀层中铁含量的影响进行了研究,从而得到了最佳镀液组成和工艺条件,其镀层含铁量为0.2%~0.8%,且光亮、细致、平滑。研究还表明,Zn与Fe的共沉积为异常共沉积,随着镀层含铁量的提高,镀层光亮度提高。[30, 31]

3.4 Zn-Co合金电镀

近两年来,关于Zn-Co合金电镀的研究报道较少,国内未见相关报道,国外也仅有几篇。脉冲电沉积可改善氯化物酸性电镀Zn-Co合金镀层结合强度、降低孔隙率,且其镀层形貌取决于电沉积参数,与镀层含钴量无关。Gomez E.等人研究了氯化物镀液中在玻璃碳、铜、镍基体上Zn-Co合金的异常共沉积,结果表

明:基体可影响沉积初始阶段与合金组成:在相同沉积条件下,相对于镍、玻璃碳、铜基体上更容易得到富锌的沉积层;搅拌下易发生异常共沉积;在较负电位下,合金中有大量氧化锌存在,而较正电位下,合金镀层保持多孔钴结构;低钴含量(<3%)时,合金镀层为六边形结构呈扭曲的相,而含Co量在4%~10%时其为多面体晶粒,类似于纯锌和Zn+Co bcc结构的相。Chen P.Y.探讨了电沉积Zn、Zn-Co合金工艺。在电位为0.15 V(vs. Zn)下,镍电极上发生钴的沉积,晶核按扩散控制生长形成三维晶核;电位为0.1~0 V时,钴上发生锌的欠电位沉积;电位低于-0.5 V时,晶核按扩散与电化学混合控制生长,发生三维瞬间成核。[32] 3.5 Zn-Mn合金电镀

硫脲可促进锰的共沉积,可使Zn.Mn镀层含锰量达70%~ 80%。Sylla D.等

人[36]研究了采用由MnCl

2、ZnC1

2

、KCl、H

3

B0

3

组成的镀液在钢铁表面恒电位沉积

Zn.Mn合金及电位对其合金组成结构的影响。电位为1.65 V(vs·SCE)、不搅拌时,可得到单E相的Zn.Mn合金(约13% Mn);降低电位或搅拌,镀层含锰量减小。当含锰量为10.3%(原子个数百分比)时,镀层为hcp Zn.Mn E相和单斜晶系相;含锰量为3.4%(原子个数百分比)时镀层为三相结构,由锌与前面两种相结构组成;当锰含量较低(原子个数百分比<11%)时,镀层一般呈现花椰菜状形貌(如图5)。[1]聚乙二醇添加剂可减小锰含量,抑制相的形成。[33]

图5 Zn-Mn电沉积层(Mn质量百分比为l5%)的扫描电镜照片

4 展望

电镀锌和锌合金是钢铁的主要防护性镀层, 近几年来, 碱性锌酸盐镀锌及低、中氰镀锌工艺有了改进, 主要是光亮剂有了一定提高, 镀层质量有所改善。弱酸性氯化物镀锌工艺进步较快, 光亮剂有所突破, 应用量逐年增加。总之, 在镀锌及锌合金方面,继续向着提高耐蚀性、装饰多样化、降低污染、降低成本等方面进一步发展。

值得注意的是: 近十年来, 锌合金的研究和应用有异军突起之势, 特别是锌与铁族金属形成的二元合金, 由于该类合金具有良好的防护性/价格比、优异的耐蚀性和低氢脆等特性, 已经成为优良的代镉镀层( 特别是锌- 镍合金) 。锌合金的研究和应用, 对提高防护层质量、减薄镀层、节约金属、减少污染和降低成本等都有重要意义。因此, 锌合金的开发、应用与发展, 已越来越受到人们的青睐, 已经成为防护性镀层发展的方向。[34]

而且我国是全世界锌矿存储量最大的国家之一,锌资源必将得到充分的应用,这无疑会带动锌及锌合金的电镀产业,国家也会大力支持,锌及锌合金的电镀必将有突破性的进展。

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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。

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

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

锌镍合金电镀配制

锌镍合金电镀 一..性能特点: 1、镀层镍含量可稳定地控制。 2、沉积速度快。 3、低电流密度光亮区范围宽,可用于形状较复杂的零部件的挂镀,也可用于滚镀。 4、镀液具有良好的整平性能,镀层呈银白色高光亮。 6、耐蚀性较电镀锌高5倍以上。 二.工艺参数: 三.配制方法 1、先往电镀槽加入1/2体积的水,加热至50–60℃,而后加入氯化铵,边加入边搅拌以加速溶解。待氯化铵全部溶解后再依次加入氯化镍、氯化锌、三乙醇胺、开缸剂(添加剂A)及辅助光亮剂(添加剂B)。 2、待所有组分全部溶解后,用过滤机过滤镀液,去除颗粒杂质。 3、补充水至规定体积。测定pH值并用氨水调整至5.35–5.40。 4、新配制的镀液在投入生产之前须经预电解去除化工原料中所含的铜、铅、锑等重金属杂质元素。预电解在0.3–0.4 A/dm2阴极电流密度下进行,预电解时间一般为几小时至几十个小时,直至镀层达到银白色为止。 四.槽液维护: 1、pH值的控制 该镀液的适宜pH值在5.35–5.65范围内。PH≤5.2,镀层呈麻点状;PH≤5.3,镀层光亮性差。随着电镀的进行,镀液的pH值缓慢的上升,用盐酸调整之。2、Zn/Ni比的控制

镀液的锌含量与镍含量之比(Zn/Ni比)不仅是决定镀层镍含量的主要参数,也对镀层外观有显著的影响,必须严格加以控制。该镀液的适宜Zn/Ni比最好控制在0.7–0.9范围内。Zn/Ni比过高(≥1.0),当槽液温度较低(≤35℃)与阴极电流密度较小(≤1.5 A/dm2)的情况下,镀层呈灰色。反之,Zn/Ni比过低(≤0.5),镀层的镍含量有可能超过15%,对提高镀层的耐蚀性不再有益,而脆性增加。镀液Zn/Ni比可通过化学分析或其它简单方法予以测定。根据测定结果及变化趋势及时调整锌阳极与镍阳极的面积比。 3、温度控制 本工艺的操作温度较宽(30–40℃),除滚镀及镀件形状过于复杂的场合外,电镀操作温度一般选择35–38℃。 4、阴极电流密度的控制 阴极电流密度的选择取决于镀件形状。总的原则是,在保证镀层质量的情况下采用较大的电流密度,加大镀层沉积速度,缩短电镀时间。挂镀一般选择2– 4 A/dm2,滚镀为1.0 A/dm2左右。 5、补缸剂(添加剂C)的添加 添加剂C的消耗量为100–120 ml/K.A.hr。添加剂C过量将导致镀件的高电流密度区出现凹凸不平及气流状条纹。反之,添加剂C不足则镀层光亮性不足。 6、该镀液的适宜氯化铵含量为220–230克/升,含量过低镀层呈灰色。定期分析并适当补充。

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,才逐渐开始对Zn—Co合金进行研究。1992年,张景双研究在氯化物镀液中电沉积锌钴合金。获得钴含量为0.6% 1%的Zn —Co合金镀层,耐蚀性较纯锌镀层有明显提高。 1994年,杨哲龙等报道了一种碱性锌酸盐型电镀 Zn—Co合金工艺据称,该工艺已投人生产,获得的镀层光亮致密,镀层含钴量为0.6%一1.0%。同年,杨哲龙等又研究了锌酸盐溶液电镀Zn—Co合金工艺中主盐、稳定剂、温度及电流密度等因素对镀层中钴含量的影响,并探讨了合金镀层的耐蚀机理1995年,黄清安等报道了用动电位扫描法研究氯化物镀液中电沉积Zn—Co一P合金的阴极行为次年,黄清安等又报道了NaH2PO2对Zn—Co合金电沉积影响的研究指出在Zn—Co合金镀液中加入NaH2PO3可使合金电沉积过程的阴极极化增大,有利于合金镀层晶粒细化。关于锌钴合金电镀的研究,离产业化尚存在较远的距离。 2.电镀锌一钴合金镀液体系

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

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。

锌与锌合金镀层三价铬钝化的优越性分析

锌与锌合金镀层三价铬钝化的优越性分析 Superiority Analyse of Tri-chrome Passivation for Plating Zinc and Zinc Alloy 尚思通小米?盖尔 摘要:镀锌和锌合金采用三价铬替代六价铬进行钝化,是环保的大势所趋。三价铬钝化技术已趋成熟,其防锈性能不仅能够达到甚至可以超过六价铬钝化的水平,而且在耐温性、锌合金钝化和满足特种力学性能方面还要明显地优于六价铬钝化。 Abstract : It is a general trend to replace Chrome by Tri-chrome for passivation of Zinc and Zinc alloy plating due to environment protection issue. Tri-chrome technology is mature and available nowadays. Its performance has not only reached or exceeds the level of Chrome in corrosion resistance, but also is obviously better than chrome in temperature resistance, Zinc alloy passivation, and satisfying some special mechanical demand. 关键词:锌与锌合金三价铬钝化优越性 Key Words:Zinc & Zinc Alloy Tri-chrome Passivation Advantage 引言 自1970年,国外对镀锌三价铬钝化就开始了商用化研究,但仅在近10年来,才在生产中大量使用。我国对三价铬钝化的试验研究虽然起步较迟,但近二年已有多家公司推出了自己的产品。 人们越来越重视六价铬的毒性,对三价铬钝化工艺的发展起到了重要的推动作用,CMR化学品分类法(指致癌、诱变或生殖毒性化学品)也迫使人们去寻找替代物。此外,欧洲的WEEE (1)和ELV 指引(2),对六价铬的使用也给出了一个时限,即从2006年7月1日在电子电气领域,和2007年7月1日在汽车领域,均禁用六价铬。该指引不仅对欧洲原产地的产品,而且对海外生产以及进口产品都同等对待。即便是那些不受该指引影响的领域,在当今环保强制的情况下,也在新建项目中逐渐减少采用六价铬的电镀生产。 三价铬钝化量的大幅度增长,也意味着市场上有着更大的产品多样化需求。譬如,与迄今六价铬不同的蓝白、彩色、黑色,以及阳极性保护原理在电镀纯锌、锌合金(包括锌镍、锌铁和锌钴合金)上的有效应用,都不同程度地扩大了用户的可选择性和市场的适应性。同时,封闭工艺的开发也确保了抗腐蚀性能的更高的需要,并且它还与一些现有的镀层兼容。我国汽车工业快速发展、汽车行业国际标准越来越高,和近年欧美环保汽配的市场需要,在客观上都推动了三价铬钝化及其它环保型工艺的生产应用。 一、 高耐蚀三价铬钝化 高耐蚀三价铬钝化膜既可以是透明的、彩色的,也可以是黑色的。适合的镀层是纯锌、锌铁、锌镍和锌钴合金,还包括锌合金和铝合金基体上直接钝化。 1.镀锌三价铬透明彩色钝化 镀锌透明三价铬钝化剂主要分为三种类型:一是以氟化物为基础的钝化剂,为了满足汽车制造工业的防腐蚀标准,往往需要再加上封闭工艺。该类型的钝化剂含有高浓度的三价铬,其操作温度在50°C左右,如Lanthane 315,它可以在工件表面生成一种厚厚的、透明的、带有轻度彩虹色,大约1 mg/dm2的铬化膜。这层膜加上封闭后,根据NF A 05-109法国标准,其耐蚀性试验产生白锈的时间,通常可以超过200 h。

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