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镁合金基体上不合格镀层的退除方法

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-07  浏览次数:1231
核心提示:A231B-H24镁合金经浸锌预处理后氰化预镀铜及化学镀镍,以铅板为阴极通过电解法于阴极电流密度2。5 A/dm2之下采用单纯氢氟酸或氢氟酸+铬酸酐溶液进行退镀。

储荣邦,王宗雄,徐关庆

(1南京市虎踞北路4号6幢501室,江苏南京210013;2.宁波电镀行业协会,浙江宁波315016;3.长春市南湖大路28号富苑华诚沁园春60A,吉林长春130012)

摘要:A231B-H24镁合金经浸锌预处理后氰化预镀铜化学镀镍,以铅板为阴极通过电解法于阴极电流密度2。5 A/dm2之下采用单纯氢氟酸或氢氟酸+铬酸酐溶液进行退镀。操作过程中,当电流骤降而电压微升时,金属镀层即完全退除。讨论了退镀液组成及温度对退镀效果的影响。采用5%~55%氢氟酸退除液,以电解方式退除镁合金表面镀铜或镀铜+化学镍镀层,不会损伤镁合金基体。加入75~150 g/L铬酸酐在室温下操作,既可提高退除速率,又可避免只用氢氟酸退除镀层后产生黑色氧化膜的现象。

关键词:镁合金:浸锌;预镀铜;化学镀镍;退镀

中图分类号:TQ135.1;TG178 文献标志码:A

文章编号:1004 - 227X (2012) 09 - 0005 - 03

1前言

镁的密度为1.74 g/cm3,仅为铝的2/3,因其化学稳定性差,需慎重选择表面处理工艺以发挥其功能。镁合金上电镀主要提供表面光亮和性能,以满足航天航空、电讯等需要。而在电镀过程中,为了提供最好的电镀附着力与耐蚀性,镁合金一般需要经过浸锌再镀铜打底,而后电镀所需功能的镀层[1],如化学镀镍后再经热处理,其表面硬度可达800 HV,提供耐磨功能[2]。

在正常电镀操作中,一般均有可能产生不合格品。不合格品需重新回修再加工,因此选择适当的退除方法而不损伤基体,对于精密零件及昂贵材料的研究与生产加工而言至为重要。在镁合金上电镀其他镀层前,一般先镀铜打底至少5μm L2-3l,以防止其他镀液在较薄镀铜针孔处腐蚀基体。而以往镁合金不合格镀层的退除方法[4-5]是利用加热酸性硫化物浸渍液去除镀铜层。经此方法处理后,材料表面残存的硫化铜必须靠刷洗及浸入氰化钠溶液中加以彻底清除,退除过程繁杂。本文主要研究利用电解原理迅速地去除镁合金表面镀铜层(或镀铜后再沉积化学镀镍层)而不损伤镁合金基体的方法。

2实验

2.1材料

镁合金A231B-H24,尺寸75 mm×50 mm×0.5 mm。

2.2 电镀工艺及其操作流程

(1)镁合金表面以120#氧化硅布研磨。

(2)碱性脱脂:氢氧化钠65 g/L,磷酸三钠10 g/L,85~100 ℃,3~10 min。

(3)水洗。

(4)酸蚀:铬酸酐180 g/L,硝酸铁40 g/L,氟化钾3.5 g/L,室温,0.25~3.00 min。

(5)水洗。

(6)活化:磷酸200 mL/L,氟化氢铵100 g/L,室温,0.25~2.00 min。

(7)水洗。

(8)浸锌:硫酸锌30 g/L,焦磷酸钠120 g/L,氟化锂2 g/L,碳酸钠5 g/L,79~85℃,3~5 min。

(9)水洗。

(10)镀铜打底:氰化亚铜36~44 g/L,氰化钠46~54 g/L,酒石酸钾钠54~66 g/L,40~50 ℃,pH 9.6~10.4,Jk=2~5 A/dm2。

(11)水洗。

(12)中和:盐酸10%~15%(质量分数),室温,5~15 s。

(13)水洗。

(14)活化:氯化钯0.1 g/L,盐酸0.2 mL/L,室温,20~30 s。

(15)水洗。

(16)化学镀镍(En):硫酸镍23 g/L,次磷酸钠(NaH2P02·H20) 24 g/L,乳酸27 g/L,琥珀酸钠20 g/L,pH 4.7,90~95 ℃;化学镀镍符合MIL-C-26074E标准。

(17)水洗。

(18)热水洗。

(19)干燥。

2.3镀铜层及镀铜层+化学镀镍层的电解退除方法

(1)退除液组成:氢氟酸及铬酸酐依不同浓度配制20 L。

(2)电源:SCR整流器供应直流电。

(3)阳极:镁合金上镀层试片。

(4)阴极:铅板。

(5) Jk=2~5 A/dm2。

(6)镀层厚度测定:Fischer公司的FischerscopeX-ray 1000型X光萤光测厚仪。

3结果与讨论

3.1氢氟酸浓度的影响

镁合金上镀铜(或镀铜再沉积化学镍)后经不同浓度氢氟酸退除,当镀铜底层完全退除时,电流骤降而电压微升(如图1所示,以镀铜再沉积化学镍为例)。而镀铜层退除速率与氢氟酸浓度的关系如表1所示,只是镀层表面经用此方法退除后所形成的黑色氧化膜必须用冲洗或刷洗的方式去除。

 


 

 


 

3.2铬酸酐浓度的影响

氢氟酸溶液中加入铬酸酐会提升镀层退除速率。以使用25%(质量分数)HF为例,阳极电流密度为20 A/dm2时的退除速率是3.3 μm/min,而加入95 g/L铬酸酐后增至4.6μm /min。铬酸酐质量浓度低于75 g/L时,退除速率难以加快且基体有腐蚀现象。若铬酸酐质量浓度增至150 g/L,速率却仍为4.5μm /min,并未大幅提高,但基体无腐蚀现象。图2、3和4为不同条件下采用氢氟酸与铬酸酐混合液退除镀铜层及镀铜层+化学镍层时,电压及电流随处理时间的变化关系。

 


 

 


 

 


 

1 3.3温度的影响

退除液温度升高,镀层退除速率加快(见表2)。

 


 

仅以降低生产成本而言,室温操作适宜,并可减低因高温致使溶液中氢氟酸挥发而对操作工的呼吸系统和皮肤所造成的侵害。

3.4镁合金基体材质的影响

对于A231B-H24镁合金片状材料,经电镀后以氢氟酸及混合酸退除,均未发生腐蚀。而A291C、AM100A镁合金铸造零件以及ZK60A镁合金锻制零件,采用氢氟酸+铬酸酐混合退除液均可迅速去除镀铜以及镀铜后再沉积化学镍所得到的镀层,并可重新电镀所需镀层而获得良好产品。

4结论

(1)采用质量分数为5%~55%的氢氟酸退除液,以电解方式退除镁合金表面镀铜或镀铜+化学镍镀层,不会损伤镁合金基体。加入75~150 g/L铬酸酐在室温下操作,不仅提高镀层退除速率,而且避免只用氢氟酸退除镀层后产生的黑色氧化膜。

(2)用氢氟酸+铬酸酐组合退除液电解去除镁合金上的镀铜+化学镀镍层,操作过程中当电流骤降而电压微升时,金属镀层即完全退除。此方式不仅方便控制镀层的退除,而且不损伤镁合金基体。

参考文献:

[1]ASTM Subcommittee B08.22 0n Pretreatment. ASTM B 480-88 (2010)Standard Guide for Preparation of Magnesium and Magnesium Alloys for Electroplating [S]. West Conshohocken: ASTM Intemational, 2010.

[2]OLSEN A L.Plating of magnesium high pressure die castings[J].Transactions ofthe Institute ofMetal Finishing, 1980, 58 (1): 29-32.

[3]MURPHY M.Metal Finishing: Guidebook Directory [Ml. 55th ed.Hackensack: Metals and Plastics Publications, Inc., 1987, 85 (1A): 412-413.

[4]MOHLER J B.Stripping metallic coatings[J].Metal Finishing,1958,56 (12):60-63.


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