鋁及鋁合金的鍍前處理介紹

tags:    時間:2014-03-07 14:25:59
鋁及鋁合金的鍍前處理介紹簡介
(1)鋁及鋁合金的特點 在鋁及鋁合金上電鍍比在鋼鐵、銅等金屬材料上電鍍要困難和複雜得多,其主要原因有  以下幾個方面。    ①鋁及鋁合金對氧……
鋁及鋁合金的鍍前處理介紹正文

(1)鋁及鋁合金的特點

在鋁及鋁合金上電鍍比在鋼鐵、銅等金屬材料上電鍍要困難和複雜得多,其主要原因有  以下幾個方面。   

①鋁及鋁合金對氧具有高度的親和力,極易生成氧化膜,並且這層氧化膜一經除去又會在極短的時間裡產生一層新的氧化膜,嚴重影響鍍層的結合力。   

②鋁的電極電位很負,浸入電鍍液時容易與具有較正電位的金屬離子發生置換,影響鍍層結合力。   

③鋁及鋁合金的膨脹係數比其他金屬大,因此不宜在溫度變化較大的範圍內進行電鍍。  鋁及鋁合金與其他金屬鍍層膨脹係數不同將引起較大的應力,從而使鍍層與鋁及鋁合金之間的結合力不牢。

④鋁是兩性金屬,能溶於酸和鹼,在酸性和鹼性電鍍液中都不穩定。

⑤鋁合金壓鑄件有砂眼、氣孔,會殘留鍍液和氫氣,容易鼓泡,也會降低鍍層和基體金屬間的結合力。

為在鋁及鋁合金表面上得到結合力良好的電鍍層,應針對以上原因,在鍍前採取一定的前處理措施。除了常規的除油、浸蝕、出光外,還需要進行特殊的預處理,製取一層過渡金屬層或能導電的多孔性化學膜層,以保證隨後的電鍍層有良好的結合力。目前常用的方法有兩種:先化學浸鋅,然後電鍍其他金屬;先進行陽極氧化處理,再電鍍其他金屬。

(2)化學浸鋅

化學浸鋅是使用最早、最為成熟、應用最為廣泛的處理方法。該法是將鋁和鋁合金製件浸入強鹼性的鋅酸鹽溶液中,在清除鋁表面氧化膜的同時,置換出一層緻密而附著力良好的沉積鋅層。這層沉積鋅層一方面可防止鋁的再氧化,另一方面改變了鋁的電極電位,在鋅的表面電鍍要比鋁表面電鍍容易得多,同時也改善了其他條件的影響,使鋁和鋁合金的電鍍獲得滿意的結合力。

1)化學浸鋅原理

當鋁和鋁合金浸入強鹼性的鋅酸鹽溶液時,界面上發生氧化還原反應,即鋁氧化膜和鋁的溶解以及鋅的沉積。

Al203+2NaOH====2NaAl02+H20

2Al+2Na0H+2H20====2NaAl02+3H2 ↑

2Al+3Zn022- +2H20====3Zn+2A102-+40H一

在浸鋅溶液中鋅以配合物形式存在,析出電位變負,放置換反應進行地緩慢而均勻。而由於氫在鋅上有較高的過電位,所以析氫反應受到強烈的抑制,使鋁基體不會受到嚴重的腐蝕,這樣有利於置換反應,從而獲得均勻緻密的鋅沉積層。

2)化學浸鋅工藝規範

浸鋅工藝一般採用兩次浸鋅。第一次浸鋅時,首先溶解氧化膜而發生置換反應,獲得的鋅層粗糙多孔,附著力不佳,同時難免還有少量氧化膜殘留。第一次浸鋅層需要在1:1硝酸溶液中除去,使鋁表面呈現均勻細緻的活化狀態。然後第二次浸鋅以獲得薄而均勻細緻、結合力強的鋅層。浸鋅層以呈米黃色為佳,兩次浸鋅可以在同一浸鋅溶液中進行,也可先在濃溶液后在稀溶液中進行。

在浸鋅溶液中,氫氧化鈉是鋅的絡合劑,通過控制其與氧化鋅的相對含量,可以控制置換反應以比較緩慢的速度進行,從而改善鍍層結構使結晶細緻均勻。化學浸鋅溶液中,氫氧化鈉:鋅一般為(5~6):1,但鋁銅合金則比例提高到(6~10):1。在浸鋅溶液中,除了氫氧化鈉和氧化鋅外添加少量其他物質,其目的在於改善浸鋅層的結構,提高浸鋅層與基體的結合力。加入少量的FeCl3時,Fe3+與Al發生置換反應,使沉積的鋅層含有少量鐵,加入酒石酸鉀鈉時,可防止Fe3+在鹼性溶液中沉澱,通過控制它們的加入量可調節鋅層中鐵的含量。溶液中引入F一可對鋁硅合金起活化作用。
化學浸鋅時的掛具不能用銅或銅合金,以防止銅與鋁或鋁合金接觸置換,應把鋼絲或銅或銅合金鍍鎳後進行化學浸鋅。
(3)陽極氧化處理
陽極氧化處理是指在一定的工藝條件下,在鋁與鋁合金表面上生成一層具有一定厚度和特殊結構的氧化膜。這層氧化膜孔隙多,孔徑大,具有良好的導電性,與基體結合力強。電鍍時,金屬粒子沉積在膜孔隙中,提高鍍層的結合力。   
陽極氧化可在多種溶液中進行,與其他陽極氧化工藝所得到的氧化膜相比,磷酸氧化膜呈現比較均勻的粗糙度,具有超微觀均勻的凹凸結構、最大的孔徑和最小的電阻,若在此表面上沉積金屬,則晶核形成多,鍍層均勻細緻,附著力好。因此,磷酸陽極氧化處理是最適合為電鍍打底層的陽極氧化處理工藝。常用的磷酸陽極氧化的工藝規範如下:
磷酸(H3P04)    300~500g/L    電壓    20~40V
溫度          25~35℃    氧化時間        l0~15min
陽極電流密度    l~2A/dm2
氧化膜的孔隙率,隨磷酸含量的增加和溫度的升高而增大,隨電流密度的降低而減少;氧化膜的厚度隨磷酸濃度的增加而降低。氧化膜的厚度只需3μm左右即可。由於氧化膜極薄,在以後的電鍍時,不宜採用強酸或強鹼性電鍍液,一般電鍍的pH值應在5~8。陽極氧化時要不斷攪拌溶液,以防止局部溫度過高。鋁及鋁合金零件陽極氧化后經稀氫氟酸溶液(0.5~1.0mL/L)活化,清洗后應即進行電鍍

 

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