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以锌铁合金为底层的仿金电镀全套工艺及其故障排除

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-18  浏览次数:715

曾祥德

 (成都市新都高新电镀环保工程研究所,四川成都 610500)

[摘 要] 以锌铁合金作仿金镀底层取代铜底层能消除氰污染,取代亮镍底层,光亮度与防护性能与之相当,但其生产成本显着降低。以此为基础,详细讨论了仿金镀全套工艺效果、故障排除方法,得到了实用的技术参数。

[关键词] 锌铁合金镀层;底层;仿金镀;防护性能;光亮度;生产成本

[中图分类号]TQ153. 2

[文献标识码]B

[文章编号]1001-1560(2011)03-0062-02

0 前 言

装饰性仿金镀层色泽庄重高雅,深受青睐,已广泛用于家用、五金、仪器、建材及首饰等行业。仿金电镀溶液有氰化物型及无氰化物型2种。无氰仿金电镀已逐步替代氰化电镀,但其底层主要用焦磷酸盐镀液和HEDP镀液。前者成分复杂,分散能力不够,较难控制;后者分散能力和深镀能力较好,溶液稳定,色泽均匀,但光亮度不够。可见,仿金电镀预镀层的选择至关重要。此外,基体的前处理、仿金镀工艺及其镀后处理的选用亦要得当。本工作以锌铁合金为底层,对仿金镀全套工艺进行了讨论,并指出了其故障排除方法,收到了良好的效果。

1 基材前处理

对普通钢铁,将脱脂与浸蚀合为一体,即在硫酸溶液中加入OP-10乳化剂和硫脲一步完成酸洗除油,速度快、效率高,具体工艺如下:

2 锌铁合金底层电镀工艺

装饰品仿金镀层较薄,耐蚀性极差,用厚铜打底易泛红;采用亮镍打底,仿金镀层光亮、硬度高,不易发花,但成本高;采用光亮铜锡合金-亮镍或暗镍-亮铜-亮镍作底镀层也能满足要求,但操作复杂。用高耐蚀性全光亮锌铁合金电镀取代镍系作仿金镀底层,不仅镀层光亮度好,防护性能还更优,其生产成本又大大降低,具体工艺见表1。

3 HEDP仿金电镀工艺

3. 1镀液组成

3. 2镀液配制

(1)将计量的HEDP倒入镀槽中,加少量水,搅拌下缓慢加入柠檬酸钾(注意放热),调节pH值。

(2)将CuSO4,NaSnO3,Na2CO3和ZnSO4·7H2O用热水溶解后,搅拌下加入镀槽中。

(3)加入添加剂,加水至所需体积。

(4)用KOH调节pH值,小电流电解数小时即可。

3. 3镀液维护

(1)为了获得满意的金色镀层,应将CuSO4与ZnSO4·7H2O的摩尔比控制在2. 5~3. 0。

(2)HEDP是主要配位剂,含量高,镀层细致、光亮性好,镀液的分散能力和深镀能力也好,但过高会导致电流效率下降,镀层色泽偏红;含量过低,会导致阴极钝化,在pH值较高时,还会使溶液浑浊。将HEDP与(Cu2++Sn2+)的摩尔比控制在1. 5左右较好。

(3)温度过低,镀层容易发雾;温度过高,镀层粗糙,色泽偏红。温度一定要控制在15~35℃。

(4)升高电流密度,镀层中铜含量降低,提高温度,采用空气搅拌或阴极移动,适当降低pH值,都有利于提高阴极电流密度。

(5)pH值偏低,镀层色泽偏红; pH值太高,镀层发暗,阴极电流密度范围缩小,镀液易浑浊。

(6)阳极采用含70%Cu的黄铜板,不可用不锈钢板协助调节镀液中的铜离子浓度。

4·仿金镀后处理

4. 1 钝化

钝化处理可以防止仿金镀层变色或泛点,还可中和零件表面滞留的碱,所以仿金镀后应立即清洗,再进行钝化。3种工艺如下:

(1)50. 0 g/L重铬酸钾,用醋酸调pH值至3. 0~4. 0,温度10~30℃,时间15~30 min。

(2)15. 0 g/L苯并三氮唑,用2~3 mL/L乙醇溶解,温度50~60℃,时间2 min;浸液后不经清洗,直接甩干后再用冷风吹干。

(3)50. 0 g/LCrO3, 1. 0mL/LHNO3, 0. 8 g/L ZnO,0. 2 mL/L表面活性剂,室温,时间5~15 s。

4. 2 涂覆有机膜

因为仿金镀层极薄,硬度低,耐磨差,钝化后应进行涂料封闭,以增加耐磨性,并保持其色泽鲜艳。涂料封闭可喷表面护光漆或浸表面护光漆。经封闭后,将镀件分开晾干至护光漆不黏手为止,此后再于烘箱中100℃烘干1 h,或120℃烘干25~30 min。烘干时镀件要分放,以防止相互黏结。

按上述要求操作,漆膜硬度可达4~5 HB,结合力好,不影响镀件的光亮度。

5·仿金镀故障排除

5. 1 不合格镀层的退除

不合格镀层退除的方法有3种:

(1)150~250 g/L CrO3, 5~10 mL/LH2SO4;

(2)3份H2SO4, 1份HNO3;

(3)30~40 g/LNaNO3,pH值5~7,JA1A/dm2电解。

5. 2 缺陷镀层的处理

5. 2. 1 发红

(1)整体 产生的原因是仿金镀层中Cu+含量高,加入Zn2+,调整Cu+, Zn2+比例至正常;或pH值过高,镀层过薄而发红,将阴阳极导电状态调至工艺范围。

(2)块状 产生的原因是其他物质污染,检查镀液中是否有污染物和气体,或将部分导电不良处调整适当。

(3)点状 产生的原因是pH值过低或有油类玷污,调节pH值,捞净油类物质。

5. 2. 2 发白

这不包括有机膜发白,通常有整体发白、块状发白和点状发白3种。整体发白由镀液中Cu+, Zn2+比例失调所致,Zn2+浓度较高,调整适当;块状、点状发白多为油类杂质污染,捞去油污即可。

5. 2. 3 发绿

一般分为涂料封闭前发绿与封闭后发绿。前者多因Cu+, Zn2+比例失调,即Zn2+浓度过高而引起,调整比例至正常。后者出现于涂料封闭后5~15 d,一般在镀件下部,这是表面生成碱式碳酸铜(绿色)所致,调整镀液中Cu+, Zn2+到工艺范围即可消除。如果因钝化时间不够,表面残存碱性物质,可调整浓度到工艺要求。仿金镀后涂覆有机膜前,一定要蒸发掉全部水分,封闭前要干燥到位。

5. 2. 4 泛点

有些焊接管镀件外壁有毛细孔,毛坯抛光后又有不明显的细裂缝,电镀与钝化后细裂缝内残留的溶液出现在仿金层与漆膜之间,形成了泛点。解决方法:加强毛坯抛光,尽量磨去较浅的细孔与裂纹,以减少溶液的残留;钝化后的清洗热水槽应升温到100℃,延长烘干时间,使残存的电镀液彻底蒸发。

6·结 语

以氯化物锌铁合金为底层,不用铜作底层,消除了氰污染,不用亮镍作底层,光亮度与防护性能不变,生产成本降低,同时能使仿金镀层达到真金的颜色,质量得到了提高,具有较高的社会和经济效益,值得推广应用。

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