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鋁合金輪轂電鍍只要做好前處理,基本上就不會產(chǎn)生起泡、掉皮的質(zhì)量缺陷,尤其是關(guān)鍵工序的生產(chǎn),要想提高電鍍一次合格率,鋁輪轂前處理質(zhì)量的好壞是鋁輪轂電鍍最重要的因素。
一、 除臘、除油
鋁合金輪轂表面如果沒有盲孔,則可直接用化學(xué)法對鋁合金表面進(jìn)行除膜、除油處理(最好不要用電化學(xué)除臘或除油,因為鋁是二性金屬,既能與酸發(fā)生反應(yīng),又能與堿發(fā)生反應(yīng),尤其是電化學(xué)除油、除臘過程中極易出現(xiàn)基體表面過腐蝕,使輪轂報廢或重新返拋),由于除臘與除油不徹底是鍍層起泡、掉皮的主要原因,建議先手工擦洗除油、除臘后再進(jìn)行化學(xué)除油。
一般情況下都不采用磷酸三鈉和碳酸鈉(濃度各25 g/L,溫度70~80℃,時間為1~3 min)進(jìn)行化學(xué)除油、除臘,而選用專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的除臘水或除臘液(如安美特公司、開寧公司、天澤公司、安麗特公司生產(chǎn)的除臘水是比較好的),這些公司生產(chǎn)的除臘水都比兩堿的除臘、除油效果好得多。
如果鋁合金表面有盲孔,則必須使用超聲波除臘、除油,這樣才能最大限度地杜絕鍍層結(jié)合力不良或鍍層出現(xiàn)鎳疤現(xiàn)象。
除臘除油后,鋁合金表面都有一層垢膜和氧化膜層,這膜層必須除去,除去的方法可在堿溶液或酸溶液中去除,其中堿腐蝕可用如下配方:氫氧化鈉(NaOH)50 g/L,時間0.5~1 min,溫度:50~60℃。也可以購買成品企業(yè)生產(chǎn)的專用堿腐蝕液,還易于控制一些。
經(jīng)過堿腐蝕后,表面生成一層黑色的膜層,它在除光工序中去除,除光有3種工藝: a)硝酸(HNO3),氫氟酸(HF)=3∶1,時間1~2 min,溫度為常溫; b)硝酸(HNO3)750 mL/L,氟化氫(NH4HF2)120 g/L,時間30 s,溫度為室溫; c)硫酸100 mL/L ,雙氧水50 mL/L,時間15~60 s,溫度為室溫。
二、浸鋅
浸蝕除垢后,輪轂表面暴露的鋁遇到氧氣會立即形成氧化膜,鋁在浸鋅溶液中能有效除去表面氧化膜,同時又沉積鋅層,防止鋁的再氧化,使鋁表面電極電位向正方向移動,從而提高后續(xù)電鍍層與鋁基體的結(jié)合力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),一次浸鋅和二次浸鋅在外觀和物理結(jié)構(gòu)上有很大不同,二次浸鋅層比一次浸鋅層硬,覆蓋能力好,而且呈微細(xì)蜂窩網(wǎng)狀,最后這一特性很重要,通過這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可以增強與預(yù)鍍鎳和鍍銅層的結(jié)合力。
浸鋅是鋁合金電鍍最為重要的一個工序,鋁合金基體表面浸鋅質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到暗鎳液是否與鋁合金基體接觸(如果接觸,鋁合金中的鋁將與暗鎳液發(fā)生置換反應(yīng),從而基體表面將吸附置換過程中產(chǎn)生的氫氣(H2),這樣輪轂在電鍍過程中就出現(xiàn)起泡現(xiàn)象,置換反應(yīng)方程式如下:
2Al+6H+ 3H2↑+2Al3+
浸鋅過程中輪轂表面中的氧化膜與浸鋅液中的氫氧化鈉(NaOH)發(fā)生如下反應(yīng): Al2O3+NaOH NaAlO2+H2O
然后金屬鋁與浸鋅液中的氧化鋅(ZnO2)2—
發(fā)生如下反應(yīng): ZnO+2NaOH Na2ZnO2+H2O
Na2ZnO2 2Na++(ZnO2)2- (雙箭頭正確,鋅酸鈉在水溶液中是以離子狀態(tài)存在的,它一方面不停的溶解,另一方面又不停的生成,因為浸鋅液的氧化鋅和氫氧化鈉的濃度是相當(dāng)高的。)
2Al+3(ZnO2)2-+2H2O 3Zn+2(AlO2)2-+4(OH)-
2Al+2NaOH +2H2O 2NaAlO2+3H2↑
這樣鋅在鋁合金基體表面就完成沉淀過程了,因此在浸鋅過程中一般都要加空氣攪拌,使反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體(H2)從基體上逸出。
在第一次浸鋅過程中,浸鋅時間稍長于第二次浸鋅時間約30~40 s內(nèi)為宜,第一次浸鋅后,必須把浸鋅退掉(可用50%硝酸退掉),以保證在第二次浸鋅時鋁合金基體表面完全沒有氧化膜層,在純水清洗過程中動作要快一些(空氣中暴露時間最好不要超過10 s);第二次浸鋅后,經(jīng)純水洗后應(yīng)盡快進(jìn)入暗鎳液中進(jìn)行電鍍(因為鋅也是呈兩性的,也極活潑,極易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)而生成氧化鋅),在進(jìn)入暗鎳槽中時,應(yīng)帶電入槽,因為暗鎳液中的PH值一般都低于5,因此浸鋅層在通電前如果與暗鎳液接觸會發(fā)生如下反應(yīng):
Zn+2H+ Zn2+ H2↑
這樣也同樣會使鋁合金輪轂在鍍暗鎳后出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。浸鋅液的配制和選擇是比較重要的,這里簡單說明幾點:
1、配制浸鋅液的水必須用純水; b)保持浸鋅液濃度在適宜范圍內(nèi);
2、配制浸鋅液的鋅粉等其他物質(zhì)時,純度至少要在工業(yè)Ⅰ級水平; d)浸鋅液的工作溫度最好在15~25℃范圍內(nèi)效果比較好一些;
3、如果企業(yè)沒有分析浸鋅液濃度的設(shè)備和儀器,一定要學(xué)會觀察浸鋅后輪轂表面的顏色,哪種顏色是正常的,哪種顏色是不正常的。
有的二次浸鋅后還浸鋅鎳合金液,因浸鋅鎳合金后的鋁輪轂表面具有光亮,表面鎳合金的化學(xué)活性較弱,因此具有能直接鍍鎳、鍍硬鉻的優(yōu)點;但浸鋅鎳合金液內(nèi)含有氰化鈉等危險化學(xué)物質(zhì),故一般情況下二次浸鋅后直接鍍暗鎳。
三、 鍍暗鎳
1、暗鎳的作用:輪轂材質(zhì)是壓鑄鋁,其中含有大量的硅,除垢后的鋁表面形成許多凸出的硅粒點,浸鋅處理不能使輪轂表面硅顆粒形成鋅層。實驗發(fā)現(xiàn),用pH=4.0~4.5的傳統(tǒng)預(yù)鍍鎳工藝效果不佳,經(jīng)反復(fù)試驗,先用pH=2.0~3.0的預(yù)鍍鎳工藝效果極佳,這樣的預(yù)鍍液能夠以“架橋”方式沉積鎳層,并有效覆蓋在硅粒上。另外,壓鑄鋁多孔隙,采用此預(yù)鍍液可以大大提高深鍍能力;二次預(yù)鍍鎳采用pH=4.0~4.5工藝條件,可使一次預(yù)鍍形成的鎳層趨于均勻、平整,為酸銅快出光提供條件。
2、鍍暗鎳的配方:目前鍍暗鎳的配方都是傳統(tǒng)方法,硫酸鎳 220~250 g/L,氯化鎳 40~45 g/L, 硼酸 35~40 g/L,pH=2.0~3.0,溫度50~55℃,電流密度3~5 A/dm2,時間 5~10 min。 二次預(yù)鍍鎳工藝條件與一次預(yù)鍍鎳基本相同,只是pH值提高到4.0~4.5。
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