铝合金腔体镀银工艺.doc

铝合金腔体镀银工艺摘要：研究了二次浸锌与氰化镀锌相结合预处理的光亮镀银工艺。介绍了工艺流程及相关参数，讨论了浸锌溶液的配制、温度、时间等因素对镀层性能的影响。该工艺所获得的镀层细致，光亮度好，结合力强。关键词：铝合金；二次浸锌；氰化镀锌；光亮镀银中图分类号：TQl5316 文献标识码：A文章编号：1004227X(2008)06000404王爱荣1，马春全2，贺少文2(1河南科技学院化学化工学院，河南新乡453003；2国营第七六零厂，河南新乡453059)1前言 铝合金镀银广泛应用于电子、通讯、电器等行业。但由于铝是很活泼的金属，具有较强的亲氧性，在表面极易形成氧化膜；同时铝及其合金的热胀系数与银相差很大，给铝制件镀银带来很大困难1。零件尺寸越大、形状越复杂，电镀难度越大。某军用滤波器的许多零件均为铝合金(牌号7R04一Hll2)镀银件，其中主要构件U、V型腔体镀银最为困难。该种腔体外尺寸为316mm190mm93mm，表面积为406 dm2，5个内腔尺寸为l80 mm56 mm90 mm(深)，其外形见图l，要求镀银(23士2)m并电解钝化。该零件体积较大，内腔较深，要想获得结合力良好的镀银层，电镀前的预处理是关键。国内外对铝及其合金电镀前处理进行了许多研究，笔者在研究总结这些方法的基础上，进行了大量实验。结果发现：以二次浸锌与氯化钾镀锌相结合的预处理工艺再镀银，大部分腔体有起皮、起泡、脱落现象；而以二次浸锌与氰化镀锌相结合的预处理工艺，再氰化镀铜和银，所得镀层结晶细致，光亮性好，结合力强，可以更好地满足军品的质量要求。图1腔体零件的结构图Figure l Structural diagram of cavity sample2工艺规范21工艺流程 有机除油一化学除油一碱腐蚀一酸蚀一浸锌酸盐一浸酸一重浸锌酸盐一氰化镀锌一镀铜一预镀银一光亮镀银一电解钝化一吹干并烘干。22各主要工序的溶液配方及工艺条件221 有机除油 室温下，采用l80#航空汽油。222 化学除油898除油灵B型50gL50t210min223 碱腐蚀 碱浸蚀的目的是除去铝制件表面的氧化膜，获得比较理想的微观粗糙度，同时进一步除油，以增加镀层的结合力。反应较快，应严格控制时间。NaOH80100gL60700Ct051 min224 酸蚀 碱腐蚀后，铝及其合金中的铜、硅、锰等不溶于碱的物质残留于工件表面与腐蚀残渣形成“挂灰”吸附膜。酸蚀的目的是溶去这些附着物，使工件露出光亮的表面，处于良好的活化状态2。(1)适用于一般铝合金件HN03(p=1639mL)500 mLLt室温f510S(2)适用于硅铝合金件HN03(p=163gmL)500 mLLHF(W40)60 mLL室温t510S225 第一次浸锌Zn0100gLNaOH500gLNaKC4H4062H2010gLFeCl36H201g/LHF(w40)3 mLL2530t4560S226 第二次浸锌 二次浸锌工艺，对提高浸锌层的质量及改善结合力有明显的效果。这是由于第一次浸锌时要先溶解Al203后才置换Al，所得到的锌层结晶粗糙且疏松，晶粒分布不均匀，尺寸相差大，浸锌层结合力差。二次浸锌法可以提高后续镀层的结合力、均一性以及耐蚀性3。铝及其合金表面结合力差的锌晶粒经硝酸溶解后，颗粒大的锌晶粒变小，形成均匀细致的表面，且裸露的晶粒成为二次浸锌的成核中心，故所得锌层细密，且增强了与基体的结合力。其工艺条件为：Zn(NO)230gLNaOH200gLC6H80740gLFeCl36H201gL1530Ct3060S227 氰化镀锌 对于形状复杂的腔体零件，虽经二次浸锌，但旮旯、深凹处沉积的锌层较薄，在后续镀铜时由于碱性较强且温度较高而易发生溶解，这样就失去了锌层对铝表面层的保护作用，严重降低了镀层结合力。因此需在镀铜之前先镀锌，以增加锌层的厚度。Zn035459LNaCN7090g/LNaOH6070gL95氰化镀锌开缸剂5 mLL95氰化镀锌光亮剂35 mLL530，JO53 Adm2t25 min228 镀铜CuCN5585gLNaCN(游离)1015gL991光亮剂l012mLL5565，J13 Adm2t1015 min搅拌方式阴极移动229 预镀银Ag(以KAg(CN)2加入)12gLKCNl00gL阳极不锈钢板J12 Adm21030Ct510S2210镀银 Ag(以KAg(CN)2加入)2040gLKCN(游离)90150gLKOH510gL银光亮剂A30mLL银光亮剂B15 mLL1030J0.515搅拌方式阴极移动2211电解钝化KECr204810gLK2C0368gLpH9101035J051 Adm2t25 min3镀层的性能测试31外观测试 目测法观察镀层的光洁度，色泽均匀度及是否有起皮、起泡、脱落、麻点、斑点、烧焦等瑕疵。32结合力测试321 划格法在试样上用钢划刀划几个边长为l mm1mm的方格，观察在此区域内的镀层是否起泡、脱落。322 冷热循环法 将试样放入200的电烘箱内并保温l h，取出后立即放入l825的水中冷却，检查镀层是否起泡、脱落。4影响镀层性能的因素41碱蚀和酸浸蚀 实验发现，碱蚀的温度过高和时间过长，腔体表面容易过腐蚀；温度过低和时间过短，腔体表面的不均匀氧化膜去除不彻底，从而造成镀层结合力下降。另外，为了除去腔体表面碱蚀后形成的三氧化铝、硅合金元素及其氧化物的混合物，使工件处于良好的活化状态，不同的铝合金成分通常采用不同的酸浸蚀液，这对镀层结合力有较大的影响。42预处理 表1列出了不同的预处理工艺组合对镀层质量的影响。由表可知，只有二次浸锌与镀锌相结合的预处理工艺所得的镀层结晶细致，结合力强，光亮性好，镀层质量好。极少部分腔体有起泡现象是由于操作过程中水洗不良所造成的。 表1预处理工艺对镀层质量的影响Table l Effects of pretreatment process on deposit quality预处理工艺镀层质量一次浸锌结晶粗糙，光亮性差，大部分腔体有起皮、起泡、脱落二次浸锌外表面结晶细致，光亮性好，腔体内表面部分有起皮、起泡脱落二次浸锌与镀锌相结合结晶细致，光亮性好，极少部分腔体有起泡浸锌镍合金外表面尖端部位烧焦，腔体内表面部分有起皮、起泡、脱落预镀锌光亮性差，腔体内表面部分有起皮、起泡、脱落43浸锌溶液的温度 浸锌溶液的温度对镀层的质量影响较大。在锌沉积过程中，对于同一种铝基材，若温度不同、沉积速度也不同，温度升高则锌的结晶成长速度加快4。温度过高，则反应过快，锌层厚，结晶粗糙，溶液寿命短，镀层结合力差，批次合格率低；温度过低，则反应缓慢，锌层薄，预镀时易击穿，结合力差。从实验得知，浸锌应在2530进行，所得镀层均匀，致密，结合力好，批次合格率高。44浸锌溶液的配制 Lashmore5-6提出三价铁离子的加入对浸锌反应影响很大，因此为了使浸锌层结晶细致，溶液中需加入FeCl3。实验结果表明，三价铁离子的加入顺序也严重影响镀层的性能。FeCl3和NaKC4H406一起加入，对反应有显著影响7。若将三氯化铁直接加入氢氧化钠溶液中，所得镀层起泡、脱落。这是因为在碱性条件下，铁离子易形成沉淀，降低了铁在溶液中的有效浓度。应先把三氯化铁溶解在酒石酸钾钠溶液中，氧化锌溶解在氢氧化钠溶液中，然后再混合，所得镀层结合力好，批次合格率高。45浸锌时间 浸锌的时问超过60S，则锌层厚，结晶粗糙，结合力差，批次合格率低。第一次浸锌时间低于45S和第二次浸锌时间低于30S时，所得锌层薄，预镀时易击穿，镀层结合力差。所以第一次浸锌应控制在4560S，第二次浸锌时间3060 S，所得镀层均匀，致密，结合力高，批次合格率高。46氰化镀铜时的阴极电流密度 氰化镀铜的电流密度对镀层质量有重要的影响，阴极电流密度不同，则镀层的结合力有很大差别。实验表明，在开始通电的短时间内，电流密度应采用允许值的上限，然后降至接近下限进行电镀。这样才能使工件的各个部位都能沉积上铜，以提高后续镀银层的结合力；否则会造成工件的旮旯、深凹处沉积不上铜，镀银层的结合力差。另外，氰化镀铜时，为防止置换铜层产生，零件应带电下槽。47光亮镀银时的辅助阴阳极 实验中发现，电镀银时若采用保护阴极，腔体表面镀层结晶细致，光洁均匀；否则腔体外部尖角处镀层有烧焦现象。