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浸蚀:常用金属和合金的浸蚀(中)

放大字体  缩小字体发布日期:2013-05-13  浏览次数:700
核心提示:经过热处理的不锈钢和耐热钢;表面往往附有一层致密难溶的氧化皮;这层氧化皮中含有大量的氧化铬、氧化镍和十分难溶的氧化铁铬(Fe0·Cr203),为了有效地去除这些氧化物并尽量减少基体金属腐蚀,不锈钢和耐热钢的浸蚀往往要经过以下程序:浸蚀(通常包括预浸蚀和光泽浸蚀)以及清除浸蚀残渣等。

二、不锈钢和耐热钢的浸蚀

经过热处理的不锈钢和耐热钢;表面往往附有一层致密难溶的氧化皮;这层氧化皮中含有大量的氧化铬、氧化镍和十分难溶的氧化铁铬(Fe0·Cr203),为了有效地去除这些氧化物并尽量减少基体金属腐蚀,不锈钢和耐热钢的浸蚀往往要经过以下程序:浸蚀(通常包括预浸蚀和光泽浸蚀)以及清除浸蚀残渣等。

1.松动氧化皮

松动氧化皮,主要是借助氧化剂的作用,使低价铬铁等氧化物,转变为高价化合物,转变过程中,氧化物的结构发生变化,附着力降低。然后通过骤然冷却,使氧化皮受震动和内应力的作用,而纷纷脱落。松动氧化皮时,基体金属很少受腐蚀。其工艺规范见表2—3—4。

表2—3—4不锈钢、耐热钢松动氧化皮的工艺规范

不锈钢、耐热钢松动氧化皮的工艺规范

2.浸蚀

不锈钢和耐热钢的浸蚀溶液,主要有以下类型:

(1)盐酸型。以盐酸为主的浸蚀液,有时也加入硫酸,以提高其浸蚀能力。这类溶液成分简单,对基体金属腐蚀得比较缓慢,但溶液需要加热,浸蚀后留在零件表面上的残渣较多。这类溶液多用于零件的预浸蚀。。

(2)盐酸-硝酸型。这类溶液对氧化皮和基体金属都有很强的溶解能力,浸蚀后的零件表面比较光亮、洁净,但控制不当时,容易出现过腐蚀现象。

(3)硝酸-氢氟酸型。这类溶液对氧化皮有较强的溶解能力和一定的松动能力,对基体的腐蚀速度则比盐酸-硝酸型溶液低得多,浸蚀后的零件表面残渣较少,但其最大的缺点是氢氟酸有毒,在使用时必须搞好通风、防护和污水处理。

(4)盐酸-氢氟酸-硝酸型。这类溶液有较宽的工作范围,适当调整三种酸的浓度,就可以得到浸蚀型、抛光型等多种性能的溶液。这种溶液的缺点是有毒,抛光型溶液对焊缝容易引起过腐蚀。

(5)高铁盐型。这类溶液对基体金属有一定的保护作用,浸蚀过程进行得比较缓和,浸蚀后的表面质量较高,其缺点是对于厚氧化皮浸蚀能力较弱。

不锈钢和耐热钢的浸蚀工艺规范,列于表2—3—5。3.清除零件表面上的浸蚀残渣(挂灰)

不锈钢和耐热钢的浸蚀残渣,可以用强氧化剂型溶液清除,或在碱溶液中进行阳极电解清除。其工艺规范见表2—3—6。

经过光亮浸蚀或浸蚀后表面洁净的零件,可不进行清除浸蚀残渣工序。

4.钝化、活化处理

不锈钢经浸蚀后,很快便会在表面形成一层薄而透明的氧化膜,如作为保护膜层,则在浸蚀后应进行钝化处理,以获得更致密、耐蚀的钝化膜。如需进行电镀其他金属,则在浸蚀后应进行弱腐蚀活化处理,以保证电镀层有足够的附着力。获取钝化膜有化学钝化和电解钝化等方法。其工艺规范如表2—3—7所列。

不锈钢和耐热钢的浸蚀工艺规范

表2-3-5不锈钢和耐热钢的浸蚀工艺规范

表2—3—6不锈钢和耐热钢清除浸蚀残渣工艺规范

不锈钢和耐热钢清除浸蚀残渣工艺规范

表2—3—7不锈钢化学、电化学钝化处理工艺规范

不锈钢化学、电化学钝化处理工艺规范

保证镀层有一般附着力的活化方法有浸渍活化、阴极活化、同时活化与预镀等方法。其工艺规范如表2—3—8、表2—3—9和表2—3—10所列。

表2—3—8不锈钢浸渍活化工艺规范

不锈钢浸渍活化工艺规范

表2—3—9不锈钢阴极活化工艺规范

不锈钢阴极活化工艺规范

表2—3—10不锈钢同时活化与预镀工艺规范

不锈钢同时活化与预镀工艺规范

能保证镀层附着力优良的活化方法有单独进行活化与预镀、镀锌活化等。其工艺规范如表2—3—11所列。

表2—3—11不锈钢分别活化与预镀的工艺规范

不锈钢分别活化与预镀的工艺规范

这种方法预镀镍后不用清洗,立即放人pH值为l.5~2.0的硫酸盐镀镍槽或高氯酸盐镀镍槽进行电镀,镀镍所用的阳极含硫量不得超过0.01%。

镀锌活化法的原理是在不锈钢上镀一层薄锌,在还原性酸中,锌层与基材构成微电池,锌层被溶解,而在不锈钢基材上析出氢,氢对表面的氧化膜起还原活化作用。镀锌活化法的浸蚀工艺是:经机械加工的无氧化皮的零件在500mL/LHC1中浸5min~10min,氧化层较厚时在HC1中加入适量的HF和H2S04、H3P04,并酌情延长时间。浸蚀工艺也可在表2—3—5中选用适当的配方。

三、铜及铜合金零件的浸蚀

铜及铜合金零件的浸蚀,通常由预浸蚀(也称无光浸蚀、一般浸蚀)和光亮浸蚀组成,有时也进行弱浸蚀。当零件表面氧化膜较薄或从光亮浸蚀到电镀工序间隔时间很短时,也可不进行预浸蚀或弱浸蚀。

有些铜零件只要求光亮表面,而不需电镀。这类铜及铜合金零件的化学浸蚀往往就是化学抛光。浸蚀后的零件,为防止变色和加强抗蚀性能,应进行钝化处理。

铜及铜合金浸蚀液的主要成分是浓硫酸、浓硝酸和盐酸。这三种酸都能和铜的氧化膜发生反应:

三种酸都能和铜的氧化膜发生反应

酸与氧化膜的反应比较平静。但当氧化膜溶解后酸就与铜起反应,这时反应剧烈。但这种反应是铜与具有氧化性的酸的反应,放出的不是氢气,而是大量棕色刺鼻的二氧化氮和有窒息性的二氧化硫气体。其反应为

氧化膜溶解后酸与铜起反应

浸蚀铜合金时,各种酸与合金内各种成分的反应速度是不同的,只有各种金属成分的溶解速度符合它们在合金中的含量时,则所用各种酸的浓度比才是正确的。

当浸蚀黄铜时,合金中铜和锌两种金属的溶解速度与酸的浓度关系是:当硝酸和硫酸浓度一定时,母及其氧化物的溶解速度随HC1含量增高而上升,而铜的溶解速度却稍有降低。当硫酸和盐酸浓度一定时,随着HN03浓度的增大,铜及其氧化物的溶解速度迅速上升,且大量冒出黄烟,而锌的溶解速度却几乎保持不变。在硫酸中,铜和锌的溶解速度较之在HN03、HC1中要小些。但其另一作用是析出的CuS04结晶能使HN03游离出来,从而延长了溶液的使用寿命。

上述分析可见,浸蚀黄铜的溶液中三种酸的配比要适当,特别要严格控制盐酸和硝酸的含量。浸蚀时,若溶液中盐酸不足时,浸蚀后黄铜表面呈淡黄色;当盐酸过多时,浸蚀后的黄铜表面会出现棕褐色的斑点。当溶液中的HN03含量过高时,浸蚀后的黄铜表面发灰,反之发红。

当浸蚀铸造的铜合金时,为了除去裹夹的砂粒,要在浸蚀液中添加一定量的氢氟酸。

当浸蚀青铜时,可不加H2S04,因为锡在盐酸中溶解较快,但浸蚀液中硝酸的浓度应该高一些。这是因为锡在较浓的硝酸中才能较快地溶解。

对于薄壁铜及铜合金零件,为防止过腐蚀而报废,通常都不使用浓的HN03和HC1进行浸蚀,而是采用不太浓的硫酸,在适当高一点的温度下浸蚀。此时铜的氧化物能很好地溶解,而铜的溶解却很缓慢。有时也加入一些铬酸(或铬酸盐)把低价铜的氧化物氧化成Cu0,促使表面更均匀地溶解。铜及铜合金化学浸蚀工艺规范列于表2—3—l2。

表2—3—12铜及铜合金化学浸蚀工艺规范

铜及铜合金化学浸蚀工艺规范
铜及铜合金化学浸蚀工艺规范

铜及铜合金低温除油,无硝酸、铬酸浸蚀工艺。其组成和工艺规范列于表2—3—13。

表2—3—13铜及铜合金无硝酸、铬酸浸蚀工艺规范

铜及铜合金无硝酸、铬酸浸蚀工艺规范

铜及铜合金光亮浸蚀为最后一道工序时,浸亮后应立即进行钝化处理,防止变色和增强抗蚀性能。铜及铜合金钝化工艺规范列于表2—3—14。

表2—3—14铜及铜合金钝化工艺规范

铜及铜合金钝化工艺规范

铜及铜合金浸蚀后若不能进入电镀或其他工序时,可浸入碳酸钠含量3%~5%,重铬酸钾30g/L~50g/L的溶液中于室温到80℃的温度下进行防锈处理。

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