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1、电镀技术：锌合金电镀与退镀 (1.宁波市电镀行业协会，浙江宁波;2.南京虎踞北路4号6幢501室，江苏南京2103.湖州金泰科技股份有限公司，浙江湖州)摘要：归纳了锌合金前处理的一般工序，包括研磨/抛光、除油、超声波除蜡等。介绍了常见的锌合金电镀铜镍铬及镀金的工艺，以及某公司在锌合金件上电镀仿金、铬、古铜、黄古铜、红古铜、珍珠镍等工艺的流程及镀液配方。给出了锌合金上铜、镍、铬镀层的退除方法。关键词：锌合金;电镀;铜;镍;铬;仿金;退镀中图分类号：TQ153.15文献标志码：A文章编号：1004227X(2012)050018051前言锌铝压铸件是一种以锌为主要成分的压铸零件。这种零件表面有一层
2、很致密的表层，里面则是疏散多孔结构，又是活泼的两性金属。所以，只有采用适当的前处理方法和电镀工艺，才能确保锌合金上的电镀层有良好的附着力，达到合格品的要求。2电镀用锌合金材料1电镀常用的锌合金材料为ZA41，其主要成分为：铝3.5%4.5%，铜0.75%1.25%，镁0.03%0.08%，余量为锌，杂质总和0.2%。而925牌号的锌合金含铜量高，也易于电镀。通常，锌合金的密度为6.46.5g/cm3，若密度6.4g/cm3，电镀后易发生起泡和麻点。总之，选材时务必严格把关。另外，压铸时模具必须设计合理，避免给电镀带来难以克服的缺陷(如麻点)。3镀前处理3.1研磨、抛光切勿破坏致密表层，若暴露出
3、内层多孔疏松结构，则无法获得结合力良好的镀层。3.2除油锌合金对酸、碱敏感，选择去油剂时应有所要求。常用E88锌合金电解除油粉或SS浸洗除油粉(安美特公司产品)。3.3超声波除蜡高档产品常选用“开宁”公司的锌合金除蜡水。3.4阴极电解除油常用E88或ES锌铸件电解除油粉。自配的除油剂必须加入适量的金属配位剂，防止金属沉积到零件表面，从而避免发花。阴极电解除油时要采用循环过滤。3.5工艺流程化学除油超声波除油电解除油浸蚀活化(硫酸510mL/L+氢氟酸1020mL/L，pH控制在0.51.5，视工件外形复杂性而定;室温，1030s至刚开始全面反应产生气泡后立即取出零件，然后彻底清洗干净)。3.6
4、热浓硫酸除蜡除油2为减少工序和时间，在投资少、见效快，操作方便、稳定的条件下，锌铸件经磨抛光后(零件必须干燥!)采用浓硫酸加热脱水除油;而锌合金铸件在热的浓硫酸中除油快，又不会受腐蚀。热浓硫酸除蜡除油配方及其操作条件为：8090，35min。4某电镀公司锌合金汽配件电镀工艺流程锌合金电镀半自动线上的前处理部分(保证工件表面清洁)分为上挂、除蜡、阴阳极电解除油、水洗等9个工序，电镀部分包括弱浸蚀、水洗、预浸、碱铜、焦铜、酸铜、水洗、半亮镍、亮镍、镍封、珍珠镍、镀铬、回收等37个工序，电镀后处理部分为还原去Cr(VI)、水洗、热水洗、下挂和烘干这5个工序。5锌合金电镀铜镍铬的工艺流程超声波除蜡热水
5、洗(75)化学除油热水洗三级逆流清洗阴极电解除油热水洗三级逆流清洗酸浸蚀(体积分数为2%的硫酸+体积分数为2%的氢氟酸，室温，析出气泡后停留2s)三级逆流清洗预浸(氰化钠50g/L，室温，10s)氰化镀铜(氰化亚铜30g/L、氰化钠45g/L、酒石酸钾钠20g/L，50，3min，Jk=1.0A/dm2)回收三级逆流清洗酸活化(体积分数为10%的硫酸，室温，0.5min;下同)三级逆流清洗焦磷酸盐镀铜(焦磷酸铜65g/L、焦磷酸钾300g/L、氨水3mL/L、光亮剂适量，56，15min，Jk=2A/dm2，pH=8.8)回收三级逆流清洗酸活化三级逆流清洗硫酸盐镀铜(硫酸铜200g/L、硫酸6
6、0g/L、氯离子60mg/L、光亮剂适量，23，15min，Jk=3.5A/dm2)回收三级逆流清洗酸活化三级逆流清洗硫酸盐镀镍(硫酸镍200g/L、氯化镍60g/L、硼酸50g/L、光亮剂适量，50，10min，pH=4.6，Jk=4A/dm2)回收三级逆流清洗酸活化三级逆流清洗镀白铬(铬酸酐230g/L、硫酸2.3g/L、三价铬3g/L、添加剂2.3g/L，45，1min，Jk=20A/dm2)回收三级逆流清洗六价铬还原(亚硫酸氢钠30g/L，室温，1min)三级逆流清洗超声波洗净三级逆流清洗酸中和(分数为5%的硫酸，室温，0.2min)三级逆流清洗热纯水洗(70，1min)烘干(100，
7、25min)下架检验包装入库。6锌压铸洁具件镀金工艺流程(清洗工序略)研磨后抛光溶剂(汽油)去油晾干除油(磷酸三钠30g/L、“999”清洗剂10mL/L)活化(硫酸10mL/L、氢氟酸10mL/L)预镀氰铜10min氰化亚铜60g/L，游离氰化钠与亚铜离子的质量比为(0.350.45)1，Jk=0.751.2A/dm2焦磷酸镀铜焦磷酸铜60g/L，焦磷酸钾260g/L，磷酸氢二钠50g/L，温度4555(4852最佳)，时间40min，Jk=0.550.65A/dm2(0.60A/dm2最佳);复杂件宜0.50A/dm2电镀1h活化(硫酸10mL/L，pH为3左右)亮镍(10min)镀金(氰
8、化金钾8g/L，柠檬酸钾100g/L，酒石酸锑钾0.70g/L，Jk=0.3A/dm2，1min)。7锌合金压铸件镀铜工艺流程7.1前处理7.1.1研磨抛光(1)磨抛时不允许将压铸件致密表层抛磨尽;(2)尽可能做到即抛即电镀，搁置时间不要超过12h，否则镀前必须“拉白粉”;(3)不得碰撞、碰伤零件表面。7.1.2除油(1)化学除油：碳酸钠15g/L，磷酸三钠15g/L，焦磷酸钠8g/L，888金属净洗剂5mL/L;3080;1min。(2)电解除油：碳酸钠15g/L，磷酸三钠15g/L(每日添加0.625g/L)，焦磷酸钠8g/L，888金属净洗剂0.5mL/L;3560;Jk=35A/dm2
9、;t(阴极电解)t(阳极电解)=30s(12s)，或先化学浸渍40s，然后阴极电解除油20s。(3)除油后工件不允许有油花、黑斑、油灰存在，表面应被水润湿。7.1.3活化浸酸硫酸510mL/L，氢氟酸1020mL/L，时间1030s(至刚开始全面反应产生气泡则立即取出、清洗)。每日工作后加硫酸0.1mL/L、氢氟酸0.035mL/L。7.1.4其他前处理包括化学抛光、去除表面黑膜等工艺。7.2电镀铜工艺7.2.1预镀氰化铜经活化酸蚀、清洗后，工件先在10g/L氰化钠溶液中活化，不经清洗直接入氰化镀铜槽。氰化镀铜的镀液组成及其操作条件为：氰化亚铜35g/L，游离氰化钠812g/L(亚铜离子与游离
10、氰的质量比为1(0.50.6)，碳酸钠3060g/L(30g/L最佳)，焦磷酸钾1020g/L;pH=10.5;5060(55最佳);Jk=34A/dm2;时间1min(适合镀焦铜加厚，如用酸铜，预镀时间必须延长)。7.2.2焦磷酸盐镀铜焦磷酸铜70100g/L，焦磷酸钾300400g/L，磷酸氢二钠(开缸用)3040g/L;pH=8.59.2;4050;Jk=0.71.2A/dm2;40min(铜层至少7m以上)。控制要点：(1)焦磷酸根与二价铜离子的质量比控制在(7.07.5)1;(2)工作结束后，应每日适量加入0.050.10mL/L双氧水;(3)镀液每周化验2次，及时补加化工原料。8锌
11、合金压铸件镀Cu/Ni/Cr装饰性组合镀层的注意事项锌铸件在预镀铜后，可按需电镀其他组合镀层，如铜、镍、铬等。镀亮镍时需注意以下事项：(1)应长期保持镍缸温度在40以上;(2)光亮剂必须以通电量来控制，一般每10Ah补给新配槽用量的1/4，宜少加、勤加;(3)严格控制pH。pH应经常采用5%硫酸或3%氢氧化钠溶液加以微调，不可猛调。若一步法套铬不换挂具，则挂具在每次使用前必须在5g/L焦亚硫酸钠(pH3)的水溶液中浸渍，或在700ml/L盐酸+2mL/L双氧水的溶液中退除铬层，并彻底清洗。9某公司各种锌合金件电镀工艺9.1各种电镀工艺流程(1)花色电镀：工件脱油粉热脱超声波去油(用除蜡水、除油
12、粉)阴极电解除油(用电解除油粉)二级逆流清洗硫酸阴极电解活化三级逆流清洗氰化镀铜回收三级逆流清洗活化三级逆流清洗酸性镀铜回收三级逆流清洗活化光亮镀镍回收三级逆流清洗花色电镀。以下工艺的前处理与工艺(1)花色电镀前的工序相同。(2)镀仿金：工件仿金(氰铜盐)回收三级逆流清洗电解钝化回收三级逆流清洗纯水洗热纯水洗烘干检验喷漆烘干检验、包装。(3)镀铬：工件镀铬二级回收还原(焦亚硫酸钠)二级逆流清洗三级逆流清洗纯水洗热纯水洗烘干检验包装。(4)古铜：工件厚青铜回收三级逆流清洗镀黑镍回收纯水洗热纯水洗烘干拉丝检验喷漆烘干检验、包装。(5)黄古铜：工件厚青铜回收三级逆流清洗镀黑镍回收纯水洗热纯水洗烘干拉
13、丝检验喷漆时加色浆烘干检验、包装。(6)红古铜：工件酸铜回收三级逆流清洗镀黑镍回收纯水洗热纯水洗烘干拉丝检验上电泳漆烘干检验、包装。(7)珍珠镍：工件镀珍珠镍回收三级逆流清洗电解钝化回收三级逆流清洗纯水洗热纯水洗烘干检验喷漆烘干检验、包装。(8)镍拉丝：工件镀镍回收三级逆流清洗烘干拉丝(仿不锈钢)喷漆烘干检验包装。(9)珍珠仿金：工件镀珍珠镍回收三级逆流清洗镀仿金(氰铜盐)回收三级逆流清洗电解钝化回收三级逆流清洗纯水洗热纯水洗烘干检验喷漆烘干检验、包装。(10)珍珠拉丝金：工件镀珍珠镍回收三级逆流清洗酸活化清洗仿金(氰铜盐)回收三级逆流清洗电解钝化回收三级逆流清洗纯水洗热纯水洗烘干拉丝检验喷漆
14、烘干检验、包装。9.2各工序具体溶液组成及其操作条件9.2.1热脱强力脱脂剂3080g/L，氢氧化钠20g/L，5070，35min。9.2.2酸除油酸洗除油除锈剂3050mL/L，工业硫酸100150mL/L，工业盐酸200300mL/L，室温，2min。9.2.3超声波除油除蜡水3050g/L，6070，13min。9.2.4电解除油脱脂剂6080g/L，6070，6A/dm2，35min。9.2.5酸活化工业盐酸500700mL/L，室温，1min。9.2.6氰化镀铜氰化亚铜30g/L，氰化钠45g/L，酒石酸钾钠2040g/L，氢氧化钠810g/L，4050，2.5A/dm2，12mi
15、n。9.2.7光亮酸铜硫酸铜200g/L，硫酸60g/L，氯离子60mg/L，25，35A/dm2。9.2.8全光亮镍硫酸镍280g/L，氯化镍60g/L，硼酸55g/L，55，pH4.2，58A/dm2。9.2.9冷脱脱脂剂150g/L，室温，28min。9.2.10热脱脱脂剂3080g/L，60，510min。9.2.11阴极电解脱脂剂50g/L，60，25A/dm2。9.2.12仿金78#青铜盐100g/L，氯化铵23g/L，2050，2.53.0V，12min。9.2.13电解钝化电解钝化粉70g/L，2535，波美度79B，12min。9.2.14镀铬铬酸酐180g/L，三价铬13g
16、/L，硫酸0.9g/L，70145mL/L，38，710A/dm2。9.2.15还原焦亚硫酸钠30g/L或亚硫酸氢钠1030g/L，室温，时间3s。9.2.16厚青铜氰化亚铜2530g/L，氰化锌59g/L，氰化钠1520g/L，氯化铵35g/L，3640，2.55.0V，2025min。9.2.17黑镍硫酸镍75g/L，硫酸锌37.5g/L，硫酸镍铵45g/L，硫氰酸钠15g/L，室温，pH5，0.050.20A/dm2。9.2.18珍珠镍硫酸镍450g/L，氯化镍60g/L，硼酸35g/L，沙剂(按说明书添加)，58，8V，pH4.8，6min。9.2.19镀镍前活化硫酸5%(体积分数)，
17、室温，波美度12B，58s。9.2.20电解活化硫酸5%(体积分数)，室温，12A/dm2，25min。10锌合金件镀层的退镀工艺10.1化学法退除镍、铜镀层(配方I)特点：室温下操作黄烟少，锌合金件基体腐蚀少(操作得当则基体不腐蚀)。10.1.1退镀液配方退镀液组成为V(硫酸)V(硝酸)V(退镀剂)=314。其中，退镀剂为丁炔二醇水溶液，其配制方法如下：热水中加入丁炔二醇2000g，溶解成25L丁炔二醇水溶液，搅拌溶解即可，其中丁炔二醇质量浓度为80g/L。配制退镀液时，先将硫酸倒入容器，在容器外通水冷却，倒入硝酸，待温度降低后，滴加退镀剂(速度要慢，逐滴加入，防止沸腾)。退镀时间视具体产品
18、镀层情况而试验决定，一般为24min。10.1.2除黑膜锌合金退镀后会产生一层黑膜，可采用退除黑膜洗白处理工艺。对于一般产品，除黑膜有以下方法：(1)洗白溶液用烧碱、氰化钠各30g/L配制，在室温下退除黑膜。(2)多数电镀厂采用防染盐S及氰化钠各7080g/L(钢铁件退镍药水)，在室温下浸洗，退除黑膜后即可进入电镀程序。(3)防染盐S50g/L+氰化钠10g/L+硝酸1mL/L，室温下处理12min。防染盐S可吸附零件表面的灰黑色粉膜，使表面呈现纯洁的锌合金;氰化钠对锌合金表面起活化作用;微量硝酸可促进防染盐S的持续作用。对于要求高的产品，可抛光精饰一下再进入电镀程序。10.2化学法退除镍镀层
19、和铜镀层(配方II)退镀液配方为1L浓硫酸+1.5L药水+200300mL硝酸。室温下处理12min。其中药水由700g硫脲溶解于25L水中配制而成。配制退镀液时，按比例先放药水，然后缓慢加入硫酸，最后缓慢加入硝酸(逐滴加入)，严防沸腾。液面下降、溶液减少时，应加入预先配好并已冷却至室温的退镀液作为补充。退速减慢时可加少量硝酸，切勿加得过多，否则零件烂毛。锌合金退镀后除黑膜洗白处理工艺与10.1.2相同。10.3组合退镍镀层和铜镀层配方(选用)在配方II的硫脲药水中加入配方I的丁炔二醇45g/L，即配方II中的药水由700g硫脲和100200g丁炔二醇(先用热水溶解)配成25L待用。采用该配方
20、时，退镀速度加快，且降低了成本，既克服配方I易升温而影响退镀操作，泡沫多的缺点，又克服配方II易退毛的缺陷。10.4电解退除镀铬层一般零件可用盐酸直接退去镀铬层。为缩短零件与盐酸接触的时间，应先把盐酸加温至4050。复杂零件必须用电解法退除镀铬层，其最大的优点是工艺简单，速度快，不腐蚀基体。方法一：纯碱70100g/L，三乙醇胺12mL/L，室温，Ja=23A/dm2。方法二：无水碳酸钠2050g/L(去离子水配制)，室温，Ja=23A/dm2。重镀前，要进行活化处理。10.5安全提醒因退镀液用硫酸、硝酸和水配制，反应剧烈，易喷溅到人身上，必须注意操作顺序，一定要安全生产，防止意外伤害。参考文献：1汪岳明.关于锌及铝合金电镀的一些经验和体会J.表面工程资讯,2010,10(4):14-15.2沈品华,储荣邦,张立茗,等.现代电镀手册M.北京:机械工业出版社,2010:656-682.