隨著科學技術的迅速發展,鋁合金應用范圍日益擴大,目前已被廣泛地應用在飛機、汽車、摩托車、儀器儀表及電影機械工業上。鋁合金不僅具有優良的強度及剛性,而且復雜幾何形狀零件的壓鑄可一次成型,實現了無切削加工,工藝簡單,生產效率高。我們采用鋁合金壓鑄件先鍍光亮鎳,再鍍一層槍黑色的電鍍工藝,既節約成本,又能獲得一種高裝飾性表面鍍層更有特色,提高產品在國際市場上競爭能力。鋁合金電鍍與普通電鍍工藝有一定區別,由于鋁合金是一種比較活潑的金屬,還原、置換能力強,給電鍍工藝帶來不少困難,一般都采用浸鋅方法來作預處理。最近幾年,國內外電鍍科技工作者開發了許多鋁合金電鍍新工藝,在此基礎上,我們研制了新型鋁合金表面前處理液———Ｈ·Ｓ·Ｆ液,鋁合金電鍍工藝更為簡單,鍍層結合力大大提高,從而保證鋁合金壓鑄件鍍槍黑色電鍍質量。
2 鋁合金壓鑄件前處理
鋁合金壓鑄件含硅較高,表面常有小氣孔和縫隙存在,為了獲得高裝飾性外觀,需機械拋光。由于鋁合金的硬度較低,機械拋光輪要柔軟而有一定彈性,以免機械拋光時零件邊角變形。前處理主要有有機溶劑脫脂、堿蝕、酸蝕,浸Ｈ·Ｓ·Ｆ液等處理。
2.1 有機溶劑脫脂
一般采用汽油、三氯乙烯等有機溶劑脫脂,以溶解礦物和拋光膏,也可用洗滌劑溶液擦洗。
2.2 堿蝕
為了除去零件表面輕微油脂和Ａｌ2Ｏ3薄膜,在弱堿液中進行腐蝕,以暴露鋁合金基體并產生微觀粗糙度。但溶液堿性不宜太強,同時要嚴格控制堿蝕液的溫度和堿蝕時間,以免產生過腐蝕的現象,堿蝕工藝條件如下:
Ｎａ2ＣＯ3 30ｇ/Ｌ
Ｎａ3ＰＯ4 30ｇ/Ｌ
添加劑 2～4ｇ/Ｌ
ＯＰ-10乳化劑 0.5～1ｍＬ/Ｌ
溫度 75～85℃
時間 30～60ｓ
2.3 酸蝕(除灰)
鋁合金壓鑄件在熱堿蝕溶液中腐蝕時,由于鋁的化學溶解和合金元素Ｓｉ的不溶解,在零件表面上會殘留一層附著的黑色膜,為了徹底除去這層膜,必須在以下混合酸中處理:
ＨＮＯ 33份
ＨＦ 1份
水 少量
溫度 室溫
時間 20～40ｓ
2.4 浸Ｈ·Ｓ·Ｆ液
Ｈ·Ｓ·Ｆ液是浸鋅溶液的改進,是我們自行研制的專用于鋁件表面預處理的溶液,所獲得的多元合金層結構緊密,結晶細致,孔隙較小,結合力良好,而且浸Ｈ·Ｓ·Ｆ溶液后可以直接光亮鍍鎳,簡化了電鍍工序,其工藝規范如下:
Ｈ·Ｓ·Ｆ 濃縮液500ｍＬ/Ｌ
水 余量
溫度 15～30℃
時間 30～40ｓ
3 電鍍中間層中間層一般采用普通光亮鍍鎳溶液配方及工藝條件:
硫酸鎳(ＮｉＳＯ4·7Ｈ2Ｏ) 250ｇ/Ｌ
氯化鎳(ＮｉＣｌ2·6Ｈ2Ｏ) 60ｇ/Ｌ
硼酸(Ｈ3ＢＯ3) 40ｇ/Ｌ
十二烷基硫酸鈉 0.05～0 1ｇ/Ｌ
光亮劑 適當
ｐＨ 4～4 5
溫度 52～55℃
陰極電流密度 2 5～4Ａ/ｄｍ2
時間 12～15分
陰極移動 需要
電鍍光亮鎳時最好帶電入槽,用大一倍的電流沖擊鍍1～2分鐘,然后按常規鍍鎳。
4 鋁合金壓鑄件電鍍槍黑色工藝
鋁合金壓鑄件毛坯→毛坯檢驗→機械拋光→汽油或三氯乙烯除油→涼干→上夾具→化學除油及堿腐蝕→溫水清洗→冷水洗→流水中清洗→酸蝕→水洗→流水中清洗→浸Ｈ·Ｓ·Ｆ溶液→水洗→流水清洗→鍍光亮鎳(最好帶電入槽)→水洗→流水中清洗→5%Ｈ2ＳＯ4溶液中活化→水洗→流水中清洗→鍍槍黑色→水洗→流水中清洗→化學鈍化→水洗→流水中清洗→烘干(5～10分鐘)→下夾具→檢驗→浸漆或噴漆。國內槍黑色電鍍工藝大都是錫鎳合金鍍層,也有錫鈷合金鍍層。其鍍液有3種類型:氟化物型、氰化物型、焦磷酸鹽型,從環保安全考慮,我們選擇焦磷酸鹽型槍黑色電鍍工藝。
4.1 鍍液配方及工藝條件
ＳｎＣｌ2·2Ｈ2Ｏ 13～15ｇ/Ｌ
ＮｉＣｌ2·6Ｈ2Ｏ 55～60ｇ/Ｌ
Ｋ4Ｐ2Ｏ7·3Ｈ2Ｏ 230～250ｇ/Ｌ
Ｈ·Ｓ·Ｆ-2添加劑 5～15ｇ/Ｌ
氨水或乙二胺 5～10ｍＬ/Ｌ
ｐＨ 8～9
Ｔ 45～55℃
ｔ 1～3′
Ｄｋ 0.5～1.5Ａ/ｄｍ2
陽極 鎳板
陰極移動 需要
4.2 鍍液配制
①把計算量的氯化亞錫、氯化鎳及焦磷酸鉀等分別用50～60℃熱水溶解。
②把溶解好的錫鹽和鎳鹽溶液在不斷攪拌下慢慢加至焦磷酸鉀溶液中,再攪拌15ｍｉｎ左右,若有混濁,還要繼續加溫攪拌直至全部澄清。
③加入計算量的添加劑,用水溶解時加少量ＮａＯＨ。
④將計算量氨水加入,加水至所需容積,攪拌均勻。
⑤測量并調整ｐＨ至8～9,加溫至45～55℃,邊電解邊試鍍。
4.3 鍍液各成份的作用
4.3.1 氯化亞錫
它是提供錫離子的主鹽。氯化亞錫的含量增加,錫鎳合金鍍層中錫的含量增加。氯化亞錫含量在較大范圍內變化對鍍層顏色沒有明顯的影響。當氯化亞錫含量過高時,鍍層色澤變淺;含量過低時,鍍層呈茶色。該鍍液不允許加入雙氧水等氧化劑,也不允許用空氣攪拌,只能采用陰極移動。
4.3.2 氯化鎳
它是提供鎳離子的主鹽。氯化鎳含量增加,錫鎳合金鍍層中鎳的含量略有增加。當氯化鎳含量過低時,鍍層色澤較淺。氯離子有利于鎳板陽極活化和溶解。
4.3.3 焦磷酸鉀
它是鎳離子、錫離子的絡合劑。焦磷酸鉀除了絡合鎳、錫外,必須存在一定量的游離焦磷酸鉀。焦磷酸鉀含量偏低時,鍍層粗糙,色澤不均勻。含量偏高時,陰極電流密度降低,沉積速度減慢。
4.3.4 氨水或乙二胺
加入氨水可降低鍍層的內應力,并使鍍層色澤均勻,由于氨水氣味重,鍍液經加溫后,揮發更嚴重,故采用乙二胺替代。
4.3.5 添加劑
Ｈ·Ｓ·Ｆ-2添加劑也稱發黑劑,是錫、鎳離子的絡合劑,是槍黑色電鍍不可缺少的組份。由于發黑劑種類和含量的不同,可獲得淺、中、深鐵灰色和茶色外觀。
5 鍍后處理
鋁合金壓鑄件槍黑色電鍍后,必須立即水洗,并鈍化、烘干。鈍化能提高鍍層抗蝕能力,在烘箱中烘干的過程就是鍍層堅膜的過程,此工序是不可缺少的。
5.1 化學鈍化鉻酐 40～60ｇ/Ｌ
醋酸 1～2ｍＬ/Ｌ
溫度 室溫
時間 30～60ｓ
5.2 堅膜
老化鍍層,改善提高鍍層的耐蝕性。鍍層鈍化后,經水洗,放入烘箱內在100℃中烘干15～20分鐘即可。
5.3 涂漆
涂漆的目的,是延長槍黑色鍍層的使用壽命。根據產品質量檔次高低而定。一些低檔次的產品浸油提高防蝕性能,產品質量要求高的,必須進行噴漆處理。
槍色的叫法并不科學，但多年來已約定成俗，只能沿用下去。“槍色”是有金屬光澤，為從白至黑中間的過渡色，沒有確切色澤，從淺灰至灰黑均可。色澤不確定，比一目了然的外觀更富有動感與活力，這是其它鍍層不具備的。錫鎳合金槍色硬度高，耐磨，適宜于筆桿或門鎖等；單鹽槍色柔軟些，適合做古銅色外層。單鹽槍色配方：
氯化鎳 60g/L
氯化銨 30g/L
槍色添加劑 適量
pH 6~6.4
槍色添加劑一般選用蛋氨酸。
