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碱性锌钴合金电镀工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-04  浏览次数:819

 (贵阳华科电镀有限公司,贵州贵阳, 550006)

摘 要:介绍碱性无氰锌钴合金电镀工艺、镀层和镀液性能及槽液维护控制。镀层耐蚀性高,镀液稳定性好,是理想的锌合金镀层。

关键词:碱性锌钴合金电镀;耐蚀性;稳定性

1 前言

锌合金电镀近年来发展迅猛,由于优异的耐腐蚀性能,应用越来越广泛,我们公司先后开发了锌镍合金(中镍、高镍)、锌铁合金、锌钴合金电镀。锌钴合金镀层由于钴的作用,镀层在腐蚀过程中,锌优先溶解,其腐蚀产物主要以氢氧化锌形式存在,对腐蚀起阻挡作用;钴向内层富集,形成阻挡层,减缓了腐蚀速度;随着钴含量的提高,耐蚀性提高,当钴含量超过1%,耐蚀性随钴含量提高变化幅度变小,钴含量一般控制在0·3% -1·0%,耐中性盐雾试验可达1000h,是同等厚度镀锌层的三倍以上。以前锌钴合金电镀多为氯化物类型,这里介绍的是碱性锌钴合金电镀及钝化工艺。

2 锌钴合金电镀工艺

2·1 工艺流程

装挂(滚、挂镀)→化学除油→热水洗→化学除油→热水洗→流动冷水洗→酸腐蚀→流动冷水洗→锌钴合金电镀→流动冷水洗→出光→流动冷水洗→钝化→流动冷水洗→封闭→干燥→检验。

2·2 电镀溶液配方及工艺条件

锌钴合金电镀溶液配方及工艺条件见表1。

 

 

2·2·1 锌及钴盐

都是主盐,锌范围宽,钴控制在30ppm-120 ppm;镀液中钴含量增加,镀层中钴含量也随着增加。要沉积0·3%的钴,镀液中钴的浓度约为30ppm,沉积0·5%的钴,镀液中钴含量约为50ppm,有5%的偏差,但是相当接近;如果需要镀层中含2%的钴,至少需要含钴200ppm的镀液。该工艺最难得的是合金中钴的含量可以很高,除特殊要求外,很少有超过1%的。在大多数情况下,只需控制镀液中钴的含量就能得到镀层中所需的钴的含量。

2·2·2 钴盐络合剂

主要保持钴盐在镀液中的稳定性。如果含量太高,他会抑制所沉积合金镀层中的含钴量的范围和沉积速度。

2·2·3 光亮剂及开缸剂

提高阴极极化。该镀液具有优良的分散能力、深镀能力及较宽的电镀范围。

2·2·4 电流密度

该工艺电流密度范围很宽,电流密度对镀层钴含量影响不大。

2·2·5 温度

温度提高,镀层钴含量增加。

2·3 出光

硝酸,mL/L

2-10

时间, s 3-5

2·4 钝化

钴含量低,便于锌钴合金钝化。镀层钴含量一般控制在0·3% -1·0%,当钴含量大于2%,难以形成良好的钝化膜。

钝化色泽有:彩色、白色、橄榄色及黑色。三价铬钝化后镀层盐雾试验达300h无白锈。

(1)三价铬彩色钝化

HK200-A,mL/L 100-150

HK200-B,mL/L 60-100

pH 1·8-2·2

温度,℃ 20-40

时间, s 20-60

(2)三价铬黑色钝化

HK300-A,mL/L 60-100

HK300-B,mL/L 30-70

pH 1·8-2·3

温度,℃ 25-35

时间, s 30-60

3·镀液维护控制

3·1 钴含量的控制

根据镀层钴含量要求,计算钴添加剂消耗。钴含量为0·50%的镀层,消耗钴添加剂400mL/kA·h,钴含量为0·75%的镀层,消耗钴添加剂600mL/kA·h。补充钴添加剂时,应同时补加钴盐络合剂,添加比例1: 1。

3·2 铁含量的控制

铁会与钴在合金中共沉积,控制铁的含量是不太可能的,因为在镀液中铁与钴一样可溶。但是可以通过工件在进入镀槽前加强淋洗、中和,尽可能保持工件干净,以减少铁的带入。

3·3 锌杂质含量的控制

为了减少阳极锌锭金属杂质的影响,最好以溶锌液的方式补充。

3·4 镀液杂质处理方法

(1)小电流通电处理金属杂质;

(2)锌粉加活性炭处理金属杂质及有机物杂质。

4 镀层和镀液性能

4·1 深镀能力

内孔法测量,电流密度2A/d?,电镀30min时,H/=2·5。

4·2 均镀能力

远近阴极法测量,电流密度2A/d?,K=5,T=[(K-M) /(K+M-2)]×100% =77%·

4·3 电流效率

库伦法测量,电流密度2A/dm2时,电流效率=70%。

4·4 结合力

采用弯曲试验。180°弯曲,与钢铁基体结合力良好,无起皮、脱落。

4·5 耐蚀性

镀层含钴量0·6%时,中性盐雾试验达300h无白锈, 1000h无红锈。

5·锌钴合金电镀故障及处理

锌钴合金电镀故障及处理方法见表2。

 

 

6·结论

(1)碱性锌钴合金电镀层钴含量均匀,且钴含量容易控制,可以得到高含量的锌钴合金镀层;

(2)镀层硬度是镀锌层的2·5倍;

(3)镀液分散能力、覆盖能力均能与碱性镀锌媲美,镀层脆性小,耐蚀性优良;

(4)槽液维护方便,稳定性好,电流范围宽,电流效率70%左右。

锌合金电镀近年来应用越来越广,正逐步替代电镀锌;锌钴合金镀层对二氧化硫具有良好的耐蚀能力,中性盐雾试验可达1000h,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。

参考文献

[1]沈品华、屠振密..电镀锌及锌合金[M].北京:机械出版社2002. 1

[2]冯辉.电镀理论与工艺[M].北京:化学工业出版社.2008. 9

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