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无氰仿金电镀工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-04  浏览次数:866

普遍仿金电镀工艺中的镀液含氰量大,因此毒性也大,不仅危害电镀工作人员的健康,还严重地污染环境,废水排放量大,治污费用高,生产成本增大。因此无氰仿金电镀早已引起人们的关注和重视。现有的无氰仿金电镀工艺工艺参数比较狭窄,仂金色彩也不够理想,还需要进一步研究改善,提高质量。只要认真研究解决问题,质量必定会逐步提高,可以达到氰化物电镀的水平。

   (一)无氰电镀工艺流程

   以钢铁制工件为例,无氰电镀的工艺流程如下:钢铁零件一机

械抛光→除抛光蜡→水洗→化学除油→热水洗→冷水洗→酸浸蚀→冷水洗→电解抛光→水洗→弱浸蚀→冷水洗→镀光亮铜→冷水洗→弱浸蚀(活化)→镀光亮镍→冷水洗→弱浸蚀(活化)→无氰仿金镀→冷水洗→热水洗→钝化→冷水洗→热水洗→干燥→涂透明漆→烘干→成品。

   1.除油、抛光等前处理

   均按常规电镀处理,遇有特殊问题,需特殊制定规范。最后的涂透明漆也按仿金电镀镀层的处理方法处理。为了防止仿金层变色,必须进行钝化处理。钝化工艺为:1~2g/L苯并三氮唑,0.05~0.10g/L十二烷基硫酸钠,温度20~30℃,时间l~2min。

   2.电镀酸性光亮铜工艺

   电镀酸性光亮铜的溶液配方及工艺条件如下:

硫酸铜(CuS04·5H20)

160~200g/L

添加剂

0.01~0.02g/L

硫酸(H2S04,p=1.84g/mL)

55~75g/L

Cl-

20~80mg/L

溶液温度

l5~35℃

聚乙二醇(M﹥6000)

0.O5~O.10g/L

电流密度

l.5~3.0A/din2

十二烷基硫酸钠

0.05~0.10g/L

用磷酸铜阳极,镀层光亮致密,孔隙率低,镀层厚度控制在8~12µm内。

3.电镀光亮镍工艺

电镀光亮镍溶液配方及工艺条件如下:

硫酸镍(NiS04·7H20)

250~300g/L

溶液pH

4.2~5.0

氯化镍(NiCl2·6H20)

30~50g/L

镀液温度

40~60℃

硼酸(H3B03)

30~40g/L

电流密度

0.5~3.0A/din2

组合光亮剂

适量

 

 

   光亮铜的镀层应先进行彻底清洗干净,及时带电挂入光亮镍槽阴极,以合适的电流密度电沉积光亮镍。采用阴极移动,要保证镀镍过程中挂具接触良好,避免阴极移动时断电而影响镀层的结合力,应注意进出槽时产生双电极现象而影响镀层质量。

   (二)无氰电镀仿金工艺

   无氰仿金电镀的溶液配方及工艺条件见表5-4。

表5-4无氰仿金电镀溶液配方及工艺条件

   溶液成分及工艺条件

   l

   2

硫酸铜(CuS04·5Hzo)/(g/L)

硫酸锌(ZnS04·7H20)/(g/L)

HEDP/(mL/L)

碳酸钠(Na2C03)/(g/L)

柠檬酸钾/(g/L)

光亮剂/(g/L)

有机络合剂A/(g/L)

无机络合剂B/(g/L)

溶液pH

溶液温度/℃

电流密度/(A/din2)

阳极材料

阴、阳极面积比

电镀时间/s

   25~35

   15~25

 

 

 

 

   25~35

   150~250

   10~14

   15~35

   1.2~2.0

黄铜板(Cu/Zn=7/3)

   1:3~112

   30~60

   35~45

   20~30

   80~100

   15~25

   20~30

   1~2

 

 

   12.5~13

   20~30

   1.0~2.5

   黄铜板

 

   30~90

   (三)影响无氰仿金镀质量的因素

   以表5—4中配方1为例,说明工艺条件的变化对无氰仿金镀层色泽的影响。

  1.镀液pH的关系

  pH的大小与镀层的关系如下:

 溶液pH       l0        11        12        13          14

镀层色泽     金红      金黄      金黄      金黄        金黄

其他工艺条件为:溶液温度20℃,电流密度(阴极)1.25A/dm2,处理时间为30~60s。由此可见:pH在11~14范围内可以得到金黄镀层,而小于11时,镀层为偏红色,因此pH应控制在11~14范围内。

   2.电流密度的关系

   在溶液pH为14、温度20℃、处理时间为30~60s条件下试验,可得到电流密度与镀层颜色的关系如下:

电流密度(JK)/(A/dm2)

1.0

1.25

1.50

1.75

2.0

2.25

仿金镀层色泽

偏红

金黄

金黄

金黄

金黄

金黄(边上烧焦)

由数据可看到,电流密度小于1.25A/dm2时,颜色偏红,在25A/dm2时,颜色偏红,在1.25~2.OA/dm2范围内产生金黄色,电流密度过大(>2.0A/dm2),则产生烧焦的现象。因此,电流密度应控制在1.25~2.0A/dm2范围。

   3.电镀时间的关系

在溶液pH为14、温度20℃和电流密度为1.25A/din2的条件下试验,可以得到不同的处理时间与镀层颜色的关系如下:

处理时间/s

20

30

40

50

60

镀层色泽

偏红

浅金黄

金黄

金黄

金红

由此可见,施镀时间在30~50s时颜色较好,时间太短或过长都会产生偏红的色彩,但如果施镀时温度过低,则需延长施镀时间,才能得到金黄色镀层。

   4.络合剂用量的关系

   本配方中,络合剂的用量与仿金镀层的色泽有关。若络合剂用量不足,镀层的颜色偏红,而且粗糙无光泽,不能得到满意的仿金色。这是因为镀液中的金属离子不能完全被络合,络合物的稳定性差,阴极极化小,另外,在保证铜、锌离子全部络合的情况下,还应有部分的游离络合物帮助阳极溶解,防止阳极发生钝化的现象出现,但络合剂过高,会使阴极电流效率和允许的电流密度上限下降。

   5.操作温度与镀层颜色的关系

   镀层的颜色与操作温度有很大关系。在其他条件确定的情况下,随着温度的升高,镀层的颜色由金黄逐渐变成偏红。温度较高(>35℃)和较低(<15℃)时,镀层均显偏红色彩,但温度高时,只要相应提高电流密度也可以得到金黄色。而当温度低时,则要降低电流密度并增加施镀时间,同样也可以得到金黄色的仿金层。总的来看,工艺操作条件的允许变化范围较宽,同时各参数之间可以互相调整,以获得所要的色彩。

(四)无氰仿金电镀的应用

1.概述

   锌基合金材料压缩成型的温度较低,同时可以一次压缩成型,容易加工而且加工质量好、精度高,且有一定的机械强度,对形状复杂、加工难度较大的零件特别有效果,而且生产效率高,因而在许多领域都得到应用。锌基合金除锌外,还含有铜、铝、镁等元素,化学性质比较活泼,故在加工、运输和使用过程中,表面容易氧化、腐蚀,并失去光泽,影响零件的外观,甚至缩短使用寿命,因此对此类零件压铸成型及加工后,必须进行电镀防护镀层。贵州某厂则对锌合金零件进行无氰仿金电镀,不但解决了表面的防护问题,获得金色光泽的外观,而且不用氰化物电镀,而是采用无氰电镀,避免了麻烦的环境污染问题,具有推广应用的价值。

   2.无氰仿金电镀的特殊处理

   (1)锌基合金零件的磨抛、滚光处理对表面有严重缺陷的零件(如裂纹、疏松、麻坑、凸瘤等),应先剔除,保证表面平整光洁。对抛磨处理,应避免擦伤压铸锌合金零件表面的致密层,以免给电镀加工处理带来困难。用布轮进行粗细磨抛光。磨抛时要少用抛光油膏,以免清洗困难。抛磨处理后应及时用有机溶剂、金属清洗剂等将油膏彻底清除。

   (2)零件的除油 对经抛磨、滚光后的零件进行除油,一般要采用低温低碱的化学除油,特别是不用NaOH等强碱性物质,否则对锌造成过腐蚀,破坏抛磨好的表面,除油液pH控制在8.5~10.0范围之内。此外,也可以用电解除油。电解除油宜用阴极除油,电流密度不宜过大,约l~3A/dm2,除油后应立即用热水清洗,再用流动水冲洗掉除油液,并确保零件表面湿润、洁净。化学或电化学除油的溶液配方及工艺条件如下:

磷酸钠(Na3P04)

15~30g/L

溶液pH

8.5~10.0

碳酸钠(Na2C03)

15~25g/L

溶液温度

40~60℃

清洗剂(OP-10)

1~3g/L

除油时间

30~60s

   (3)零件的活化处理零件表面的氧化膜必须彻底清除,以便提高各镀层与基体之间的结合力,保证电镀质量,为此镀前要充分活化表面。选用l%~3%的HF水溶液在室温浸渍3~5s,当表面出现均匀的小泡或变色后,要立即取出用水清洗。也可采用15~20mL/L的氟硼酸溶液室温下浸渍3~10s;还可以用含l%~3%HF和1%~20AH2S04的混合溶液浸渍2~5s。此外,选用含有30~50g/L的柠檬酸水溶液室温下浸渍l0~30s也十分有效。

   (4)锌合金基体镀中性镍 锌合金零件无氰仿金镀镀层组合为Ni/Cu/Ni/仿金。以中性镍层作为与基体直接结合的底镀层,中性镍电镀溶液的配方及工艺条件如下:

硫酸镍(NiS04·7H20)

60~80g/L

溶液pH

6.5~7.5

氯化镍(NiCI2·6H2O)

10~15g/L

溶液温度

45~55℃

柠檬酸钠

l00~120g/L

电流密度

l~3A/dm2

硼酸(H3B03)

20~35g/L

镀层厚度

5~8µm

(5)其他的镀层其他镀层如镀光亮铜、镀光亮镍及无氰仿金镀的溶液配方见本节三、无氰仿金电镀工艺。仿金镀的镀液配方及工艺条件见表5-4中配方2。

   (6)无氰仿金镀后处理锌合金仿金镀后,镀层容易与空气中的氧接触,氧化后仿金颜色将会改变,因此,镀后要马上进行钝化处理,以防止镀层被氧化变色。经钝化处理后,应充分清洗干净,并马上吹干、烘干,温度不宜过高,在60~100℃内。

   为了使镀层永久不变色,而且耐磨、耐蚀,经钝化烘干后,应对仿金表面喷涂好的透明有机涂料。常用的有硝基清漆、聚氨酯清漆和丙烯酸清漆等,并按工艺进行表面喷有机罩光漆,以保证产品颜色美观大方。

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