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铜合金零件电镀铬实践

放大字体  缩小字体发布日期:2012-01-12  浏览次数:942
核心提示: 从铜合金的特性分析入手,有针对性地采取前处理和电镀铬工艺措施 ,可有效保证铜合金零件电镀铬质量。

铜合金具有优良的传热、导电性、可塑性和一定的机械强度,故在很多领域得到了广泛应用。为赋予铜合金零件某些特殊功能,往往在铜合金表面电沉积硬铬镀层,以提高零件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及装饰性由于电镀铬操作与基体材料的性能有较为密切的关系,若按照一般钢铁零件电镀铬工艺操作方法在铜合金表面电沉积铬,往往容易出现白色条纹、花斑、脱壳、起泥、结合不良等缺陷,有时铬镀层光亮较差,发灰、发暗、发雾,严重影响铬镀层质量。因此,有必要采取一定的工艺措施来提高铜合金零件电镀铬质量。

1铜合金材料特性及电镀铬对策

根据铜合金中主加元素的不同,铜合金分为黄铜、青铜和白铜,其中黄铜和青铜应用较为广泛。黄铜是以锌为主加元素的铜合金,常见的有H68,H62等黄铜材料很容易产生脱锌和破裂腐蚀。黄铜零件电镀铬的前处理过程必须严格控制脱锌现象的发生:特殊黄铜如易切削黄铜HPb59—1,因为合金中添加有铅,在常规的酸处理中,表层的铅不易溶解,易在电镀铬过程中产生结合不良的缺陷。所以易切削黄铜在电镀铬的前处理过程中要充分注意这一点。在电镀铬溶液中,当不通电时黄铜短时间表面极易钝化,稍长时间就会引起溶解、腐蚀等现象发生,这无疑是黄铜材料电镀铬产生种种质量问题的重要原因之一。

青铜是铜与除锌、镍以外的元素组成的铜合金。其中普通青铜是以锡为主加元素的铜合金,特殊青铜则有铝青铜、磷青铜、铍青铜等。

铍青铜材料具有高的硬度、强度、疲劳极限、弹性极限,耐磨性和耐腐蚀性能都很好,并具有传热、导电、耐寒、无磁及受冲击不产生火花等优点,因此比较其他铜合金,铍青铜材料多用来制造重要用途的弹性零件或耐磨零件等。

铍青铜以铜为基,一般含有铍(1.7%~2.5%),镍(0.2%~0.5%)及少量钛。这决定了铍青铜有别于其他铜合金的特殊性。铍镍等均为易钝化元素,铍青铜表面在大气中也会迅速生成一层肉眼看不见的致密的钝化膜层。铍青铜材料一般都要经过淬火时效热处理强化工序,即便是真空热处理,表面氧化膜也会更牢实、更致密,假如表面有油污等,更易生成炭黑、污迹等烧结物,镀铬前如不彻底清除必然影响镀铬层和基体的结合力。所以镀铬前选择适当的前处理工艺,使铍青铜表面处于活化状态,对保证铍青铜零件镀铬质量是至关重要的。

在不通电的情况下,铍青铜零件进入镀铬溶液后很短时间表面容易钝化,若时间较长,表面也易于溶解腐蚀。所以在进行铍青铜零件电镀铬操作时,必须采取相应的特殊措施,才能有效保证其电镀铬质量良好:从以上分析可知,铜合金电镀铬必须选择适当的工艺方法。

2铜合金电镀铬的前处理工艺

2.1除油

铜合金镀铬前的除油和常规镀铬的除油工艺方法大体相同。可以选用有机溶剂或化学、电化学除油,也可采用市售金属清洗剂除油。但选择化学或电化学除油时不宜选用强碱溶液长时间浸渍。NaOH在除油溶液中可以不加或少加。对于经过精加工的黄铜或青铜制品,因其在强碱溶液中会被浸蚀而发生反应,所以不应在含强碱的除油溶液中除油

2.2黄铜零件的腐蚀活化

零件表面有氧化黑皮或重氧化膜的黄铜制件应进行预浸蚀,一般在下列溶液中进行。

黄铜零件的腐蚀活化
黄铜零件的腐蚀活化

黄铜材料容易脱锌,腐蚀活化时一定要预防这一异常现象的发生。

对于表面粗糙度值低、氧化膜极薄的零件,经除油净化后,在浓度l0%的硫酸溶液中活化就可进行电镀铬操作。

2.3铍青铜零件的腐蚀活化处理

根据铍青铜材料的特殊性质,可以采用下述任意一种方法对其进行腐蚀活化,以保证铍铬的良好结合力。

(1)将铍青铜零件(特别是表面氧化膜较厚的)在NaOH550~650g/L,NaNO2或NaNO3>200~250g/L的溶液中,在l20℃左右温度下加热l0~15min,以松动活化氧化膜层,然后经过冲洗,浸渍于H2SO4250~350g/L,HNO3100~l50g/L,HCI3~5g/L的溶液中3~10S,取出水洗,观察零件表面光亮一致,即可进行电镀铬操作。

将除油净洁的铍青铜零件浸渍于下述溶液中活化:

铍青铜零件的腐蚀活化

在室温下浸渍0.5~5min(视情况定)浸渍活化后,经水洗然后在HNO(d=1.42)或50%的HPO溶液中浸蚀,经水洗后即可进行镀铬操作。

3铜合金零件电镀铬

3.1镀铬工艺

铜合金电镀铬一般在标准镀铬溶液中进行:

铜合金零件电镀格工艺标准镀液
铜合金零件电镀格工艺标准镀液

    对于形状复杂零件宜采用相应的像形阳极,有的零件则要采用必要的阴极保护措施。铬酸与硫酸的含量比对铜合金电镀铬质量影响较大。H2SO4含量高于上限,均镀能力差;H2SO4含量低于下限,铬镀层光亮度不佳,应严格控制比例CrO3:H2SO≈100:1。

铜合金零件电镀铬同样可以在添加有镀铬添加剂的低铬、低温镀铬溶液中进行,但也必须严格控制相应的工艺参数。

3.2电镀铬操作要点

为确保铜合金电镀铬的质量,对铜合金零件局部电镀铬,为避免非镀铬部位基体在铬酸溶液中溶解腐蚀,对非镀铬部位应先采取有效的绝缘保护措施,绝缘不好也容易使铜合金零件在镀铬过程中腐蚀报废。

采用绝缘保护及净化活化的铜合金零件,在电镀铬前应在50~60℃热水中预热,使零件温度与镀铬溶液温度趋于一致,对保证铬镀层与铜合金基体的结合力是有益的。

铜合金零件电镀铬一定要带电人镀铬槽,严禁像钢钛零件镀铬那样进行阳极反镀,这样可以较有效地避免铜合金表面生成钝化膜影响结合力,还可以避免零件表面溶解腐蚀而影响镀铬质量。一般可采用阶梯小电流阴极送电,特别对铍青铜零件更要这样操作,即从2A/dm2阴极电流密度逐步升至5A/dm2,由于阴极析出氢且析出的新生态氢原子具有极强的还原能力,使铜合金尤其是铍青铜表面的钝化膜还原而活化,有利于提高铬镀层的结合力。然后可采用冲击电流(正常电流密度的1.5~2倍)冲击镀30~60S,特别是对于形状较复杂的零件,为保证铬镀层的全面覆盖,冲击电流更是必不可少,最后可恢复到正常电流密度进行铬的电沉积。

在电镀铬过程中,要充分注意阴阳极导电良好,要根据零件形状适当调整阴阳极问的距离和位置,以保证铬镀层的均匀,达到较好的分散能力。

对机械性能要求较高的零件,或镀铬返修件,应该在200~250℃温度下除氢不少于2h,可以有效去除渗氢,减少氢脆,消除析氢引起的铬镀层较大内应力,保证铜合金镀铬零件的综合性能。铜合金零件电镀铬层有其特殊性,但只要从实际出发,不断总结生产实践经验,抓住可能影响质量的关键所在,对症下药,完善并采取有效的工艺措施,铜合金镀铬的质量是可以完全得到保障的。

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