正式铸铝合金镀银工艺探讨(第二版).

1、铸铝合金镀银工艺改进铸铝合金镀银工艺研究摘 要电镀银被广泛应用在高压电器产品零件的接触的导电部位，目的是使导体具有良好导电性、导热性及减少摩擦力。由于使用条件苛刻，所以镀银层的质量要求极高，在高电压及超高电压条件下，导体镀银层一旦脱落，就会影响绝缘，造成产品放电、甚至会爆炸。目前应用在高压电气产品中的导体材质正逐步被铸铝合金替代，因此研究铸铝导体镀银工艺，提高镀银层结合力，成为高压开关行业一个重要课题。铸铝合金电镀过程中经常出现银层起泡、脱落缺陷，直接导致电镀生产的一次合格率低，严重影响了公司产品质量、生产进度，同时由于大量返工，也造成了资源的浪费。本课题通过从生产实际出发，逐层分析电镀各工序

2、过程，找出可能引起各种缺陷的原因，总结出较佳的工艺条件及操作方法，目的就是为了提高铸铝合金电镀的一次合格率。本文通过铸件材质分析、工艺过程及工艺条件分析，又经大量试验，提出改进工艺：a.强碱除油改为复合除油; b.增加一道活化工序；c.二元合金浸锌改为多元合金浸锌。通过以上工艺改进，铸铝合金镀银的合格率从20%提高到97%左右。关键词：铸铝合金（基体） 镀银（表面处理） 结合力差（缺陷） 论文类型：工业应用第一章 概述（20页）铝及其合金具有材料来源广、材质轻、熔点低、便于机械加工、导电性能良好和价格合理等优点，为了降低生产成本、减轻产品重量，在高压电气制造行业，铝及其合金材料被大量使用，如铝

3、合金外壳、分支筒、母线筒、长导体等。（铝材优点及应用）但在两个零件的接触面或接触点上，一般采用两个铜导体相接触，为了提高导电性，会在接触面上镀一层薄银，而不会让2个铝合金零件或1个铝合金零件与1个铜合金零件直接接触，这是由于铝及其合金表面极易氧化，致使其表面生成一层氧化膜，使零部件导电性降低，电阻增大，接触点局部温升过高，当大电流（如2000A、3500A）通过时，由于过高的温度，引起零件接触面的烧蚀、变形甚至熔化，引起局部放电，直接影响产品的质量。（引入镀银的伏笔）金属银的熔点高，导电、导热性好，物化性能稳定，耐磨性能稳定，通过在铝合金接触面上镀一层薄银，降低接触面电阻，提高导电、导热性能，

4、问题得到很好的解决，可以用铝合金零件替代部分铜导体，制成接触导体，达到减轻产品重量，降低生产成本的目的。但对于需要动接触的导体，由于材料力学原因，还不能替代铜材零件。（镀银目的）在铝合金各种加工方法中，相对机械切、削、刨、磨等工序而言，铸造一次成型工序简单，切削量大幅度降低，这既适用于企业产品的批量化生产，又能降低生产成本，提高工作效率。随着公司铸造工艺水平的极大提高，铝合金铸造一次成型零件正逐渐替代铝型材机加工零件。因此，铝合金镀银的重点转向解决铸铝合金镀银方向。（铸铝替代型材铝合金优势）铝及其合金属两性金属，在酸、碱中都不稳定，这使其电镀本身过程复杂。再则铸铝合金中含有多种其它金属成份，铸

5、造过程中的工艺缺陷使铸件难免有砂孔 、气泡孔等，因此给电镀带来很多困难。砂眼、气孔极易在 电镀过程中残留一些溶液于其孔中，而且又难清洗干净，这些残留于砂眼、气孔中的化学溶液在孔中发生反应腐蚀本体，反应生成物、反应产生气体直接导致镀层起泡、镀层脱落，使铝上镀银层与本体结合力显著下降，这是影响电镀质量的重要原因之一。（铸铝合金电镀的问题）目前国内在铸铝合金电镀工艺研究方面存在不系统、不全面等缺点：把铸铝合金镀银等同于一般的铝合金镀银，不考虑材质本身对镀银的影响，如不同含量、不同成分、不同结构使用同一种配方及工艺，没有做到特殊材质特殊处理；又或者只是增加了驱氢工序；有些则单纯研究除油的影响，如有机除

6、油、中性除油、弱腐蚀除油等；有些单纯研究浸锌的影响，如二元浸锌、多元浸锌、锌合金浸锌等。这些都是对点的研究，而电镀本身是一个系统过程，过程控制好坏，直接影响最终的镀银结果。（铸铝合金电镀目前研究现状）为了改变这种状况，我们从整个过程研究铸铝合金镀银：从铝合金铸造过程、材质成分、工艺缺陷、电镀各工序，进行系统研究后，得出改进方法：除油碱蚀两步法，化学浸蚀两步法，水洗方式3步法，化学浸锌2步法，并确定了处理工艺流程及其相关参数，将本工艺及其处理结果与其它处理工艺进行了比较，结果表明，镀层结合力良好。本工艺性能稳定，效果好，且快速、方便，易于维护，可替代国内外同类产品的旧工艺，具有广阔的应用前景。（

7、采取措施）1.1 铝及铝合金1.1.2 铝及铝合金的特性随着近代机械制造工业的迅猛发展，铝合金的应用领域也越来越广，铝之所以应用广泛，除有着丰富的蕴藏量（约占地壳重量的8.2%，为地壳中分布最广的金属元素）、治炼较简便以外，更重要的是铝有着优良特性。比重较小：纯铝密度约为2.7g/cm3，而Al-4Li，2.4g/cm3，Al-12Fe，3.06/cm3 ,与铁的密度相比，约为它的13, 比Cu、Fe及其合金轻得多（可用于航天器、汽车、高速磁悬浮列车等轻量化）。比强度高：纯铝的强度虽然不高，退火状态的抗拉强度约为80Mpa，但通过冷加工可使其强度提高一倍以上。而且在铝中添加铜、镁、锰、铬等合金

8、元素制成铝合金，再经热处理进一步强化，可得到2Kg/mm 260Kg/mm2不同的强度等级。加工性能好：铝及铝合金强度低，塑性好，易机械加工，且加工速度快，可用铸造、轧制、冲压、拔丝、施压、拉形、滚轧、锤击、锻打和挤压等方法制成各式各样的制品，如铝轮圈、天花板嵌灯灯罩、电容器外壳、铝锅等。传导性强：铝是一种优良的导电材料。铝的导电能力虽然只有铜的60%70% ，但是按重量计算，铝能够更好地导电。以传导等量电流而论，铝的导电截面积大约是铜的1.6倍，然而铝的重量只有铜的50%。换言之，铝可节省用量。况且铝的价格远低于铜。故用铝代铜做导电材料可以节省投资费用。铝具有良好的导热性能。铝的热导率大约是

9、不锈钢的10倍。因此铝是制造机器活塞、热交换器、冷却翅板、饭锅和电熨斗的理想材料。耐蚀性好：虽然铝是一种非常活泼的常用金属，它在一般的氧化环境中却是很稳定的。这是因为暴露在氧气、水和其他氧化剂的新鲜铝表面上生成一薄层连续的氧化铝膜，它具有很强的稳定性。此层氧化铝的分子体积大约是氧化反应中所消耗的铝的体积1.3倍。所以此层氧化膜是处于压应力之下，一旦局部受到损伤，立即能够弥补。在干燥的氧气中，此层表面膜的厚度达到极限值，它与温度有关。在室温下，其厚度为2.53.0nm。在室温以及100%相对湿度时，所生成的氧化铝膜大约是在干燥氧气中的两倍。在潮湿的环境中，通常生成两层氧化铝膜；紧贴在金属表面上的

10、连续膜，在固-气界面上转化为氢氧化合膜。在较高的温度下以及在铝合金（特别是那些含镁和铜的铝合金）的表面上，生成结构上更加复杂的氧化膜。同时铝合金表面还可以化学着色、上漆、喷漆，通过这些方法大大提高铝构件的耐腐蚀性，起到保护作用。表面处理性广：铝具有优良之表面处理性，包括阳极处理、涂覆及电镀等，尤其阳极处理能产生各种不同色泽、硬度的膜，以适用于各种用途产品。无低温性：铝在低温下的强度特性引人注目，它的强度随温度降低而增大，即使温度降低到-198，铝也不变脆，铝在超低温之状态下，无一般碳钢之低温脆性问题，可适用于低温设备、船舶等。无磁性：铝没有磁性它不会产生附加的磁场，在精密仪器中不会起干扰作用。

11、高反射性：铝具有良好的光和热的反射能力，所以铝用来制造反光镜，又可作绝热材料。由于铝及其铝合金具有一系列优异特性，在金属材料的应用中铝材仅次于钢铁而跃居第二位。1.1.2 铝及铝合金的用途（展开写）正是由于铝及铝合金具有众多无可比拟的优势，近五十年来，铝已成为世界上应用最为广泛的金属之一，具体应用如下：（一）轻工业目前轻工业是中国消费铝大户，“十五”和“十一五”期间轻工业耗铝量约占全国铝消费量的32.8% 和22.5% ，以日用五金、家用电器、日用玻璃和日用化工用铝最多，分别占轻工业耗铝量的52%、32%、5%和3%。西方工业发达国家轻工业用铝所占比例要小。（二）电气行业中国高压输电线路几乎都

12、是钢芯铝绞线，另外变压器线圈、感应电动机转子、母线排等也多用铝，还有铝电力电缆、铝布电线、铝电磁线等。电线电缆用铝量约占电气行业用铝量的75%85%。“十五”及“十一五”期间电气行业耗铝量约占全国铝消费量的24.3%和13.8%。（三）机械制造业机械制造业主要使用铝合金，“十五”及“十一五”期间耗铝量约占全国铝消费量的8.1%和6.7%，也是一个重要的用铝行业。（四）电子行业电子行业用铝广泛，民用产品及基础器件收音机、扩大机、电视机及电容、电位器、扬声器等，军工产品雷达、雷达侦察干扰设备，战术导弹加套设备、卫星地面站加套设备等均大量用铝。“十五”及“十一五”期间电子行业耗铝量均占全国铝消费量的

13、3.4%和3.6%。（五）汽车行业铝合金在汽车领域应用很广，轻量化，节能降耗，有利环保。在强度刚性满足安全要求的同时，使用铝合金可大大减轻机车车辆的自重，一般来说铝合金车辆比钢质车辆轻30%50%，对于高速列车车辆的轻量化最有效的途径就是尽可能多地提高车辆的铝比例。目前国外生产台汽车平均耗铝量约70Kg，而且还有不断增加的趋势。“十五”和“十一五”期间中国生产1台汽车平均耗铝量分别为38.7Kg 和22.1kg ，比国外少得多，除了近几年大量使用进口零部件在国内进行组装因素外，说明中国汽车行业用铝的潜力很大，包括科技进步，进一步提高汽车零部件的国产化率和铝合金化率。（六）冶金行业铝主要用于炼钢

14、脱氧、铁合金和特种钢生产的添加剂。大体上炼万吨钢需消耗铝8.8t ，一般普通钢耗铝量0.40.5kg/t 。不锈钢耗铝量高达30kg/t 。随着冶金行业产品结构调整，增加高效钢和锈钢产量比例，用铝量还会增多。（七）建筑行业中国从20 世纪 70年代开始生产建筑铝型材，经过 80年代和90 年代两次出现生产铝型材热潮，铝型材生产厂家从70 年代 12家发展到目前的上万家，铝型材产量从1980年 0.47万吨增加到 2011年1798.8万吨，其中近半数用在建筑行业上，制作铝门窗、结构件、装饰板、铝幕墙等，应用潜力很大。在建筑上的应用如玻璃幕墙：在很宽波长范围内，铝材料抛光后具有良好的反射性，可以

15、反射各种能源的辐射，包括辐射能、可见光、辐射热和电波都能被铝材料有效地反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的。这些特性正好符合我们建筑幕墙所要的特性。（八）包装材料相比于其他包装材料，铝质材料具有以下优点：F 铝无毒无味，符合包装食品的卫生标准。F 铝表面光泽度高，易于着色，印刷效果好。F 由铝材制成的易开盖开启性能优于镀锡板易开盖。F 铝对光、热的反射性能和传导性能优异，可提高食品罐头加热灭菌和低温处理的效果。F 铝的力学性能在低温状态下能保持不变，特别适用于冷冻食品的包装。F 用铝箔制造的复合薄膜完全不透气和不透光，可有效保护内装食品。铝箔还可以提高铝塑复合膜

16、的强度。F 废料可回收再利用，既能节约能耗又能防止废弃物造成的公害，满足环保的要求。例如：全铝易拉罐是当今全球包装行业中备受青睐的包装材料，目前全球年消费易拉罐1500亿只，耗铝高达300万吨。中国全铝易拉罐生产能力超过100 亿只，包括啤酒、碳酸饮料、非碳酸饮料在内，约需用制罐特薄铝板带 30万吨/年。香烟包装是铝箔最大用户，目前中国1 万箱精装烟消耗铝箔1t ，年需用铝箔 4万吨左右。糖果、药品、茶叶、饮料、酱菜、营养品、小食品、牙膏、化妆品的包装也需用大量的铝箔。（九）其他行业铁路耗铝用于机车、车辆、客车制造，铁路电气化也要用铝。公路、港口、内河航运和民用航空也消耗铝。航空、航天、造船、

17、石油及国防军工部门更需要高精尖铝合金材料。铝合金在飞机上主要是用作结构材料，如：蒙皮、框架、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱等。铝合金在航天航空中的应用开发可分为几个阶段：50年代主要目标是减重和提高合金比刚度、比强度：6070年代主要目标是提高合金耐久性和损伤容限开发出7XXX系合金173和T76热处理制度、7050合金和高纯合金：80年代由于燃油价格上涨而要求进一步减轻结构重量；90年代至今，铝合金的发展目标是进一步减重，并进一步提高合金的耐久性和损伤容限【4】。铝合金在火箭导弹上也有应用与发展，迄今为止，世界各国以液体火箭为动力的大型运载火箭，其箭体结构几乎毫无例外地选用铝合金制造。我国的

18、CZ一3A运载火箭箭体结构，除一二子级级问段系、卫星整流罩和卫星支架等结构分别采用了少量的30CrMnSi结构钢、玻璃钢、蜂窝结构和碳环氧复合材料外，其余均采用铝合金制造。所使用的铝合金主要有一，二，三子级推进剂贮箱所用的2A14(LDl0)，一子级尾段、一二子级和二三子级级间段采用的2A12(LYl2)，7A04(LCA)和7A09(LC9)等合金。【5】此外，CZ一2F运载火箭仪器舱还选用了1420铝锂合金型材。国外大型运载火箭箭体所用材料基本与我国类似，美国后来用耐应力腐蚀性能和焊接性能更好的2219合金替代了2叭4台金(与我国2A14类似)做推进剂贮箱结构材料。尽管目前国外战略导弹早已

19、固体化，所用结构材料也已基本复合材料化，即固体火箭发动机壳体采用了芳纶或碳纤维复合材科，但铝合金仍然是战略导弹重要的结构材料之一. 【1】王江敏（2011）.铝电解生产节能新技术的推广应用 中国有色金属【2】高力强 (2010). 铝及其合金材料在建筑节能中的应用. 新型建筑材料 【3】黄圻 (2007). 我国铝门窗幕墙行业发展思路2007年全国铝门窗幕墙行业年会工作报告. 中国建筑金属结构(4): 4.【4】张钰 (2009). 铝合金在航天航空中的应用. 铝加工(3): 4.【5】李成功 (2001). 先进铝合金在航空航天工业中的应用与发展. 中国有色金属学报【6】武瑞年 (2006)

20、. 小议镀铝纸在环保包装中的应用. 印刷世界(3): 2.【7】张胜 (2009). 真空镀铝纸在烟包及其它包装上的应用. 印刷世界(9): 3.【8】董海普 (2005). 烟包中转移镀铝纸与转移涂料. 印刷杂志(6): 3.【9】陈敬浩, 陈港, et al. (2005). 环保型真空镀铝纸的生产及其降解性能评价. 造纸科学与技术(01)【10】阮复昌 (1999). 铝的生物毒性及其防治策略. 环境污染与防治 21(5): 2.1.2 铝合金镀银国内外镀银的方法（时间顺序、效果改善，）（一定要展开写）看了多少文献 文献总结1.2.1 银的特性银：银是一种白色金属，密度10.5g/cm

21、(20)，熔点 960.5，相对原子质量107.9，标准电极电位 Ag/Ag为+ 0.799V。银可锻、可塑，具有优良的导电、导热性。被抛光的银层具有较强的反光性和装饰性。银为贵金属之一，是一种银白色、可锻、可塑的金属。它在碱液和某些有机酸中十分稳定，易溶于硝酸，微溶于硫酸。当空气中含有氯化物和硫化物时，银层表面很快变色，失去原有光泽。银具有良好的导电性能，所以银镀层广泛地应用于无线电工业、通信设备、仪器仪表制造业以及电器产品的零部件上，以增强导电性能，减少接触电阻。此外，如乐器、徽章、餐具、工艺品等作为防护装饰性镀层以及需要高反射能力的激光等光学仪器上亦均有应用。1.2.2 镀银的方法在电镀

22、工业发展史上，最早的一篇镀银文献是由意大利的布鲁纳特利教授在1800年发表的，大约在1805年，又提出镀金。直至1840年，英国的埃尔金顿申请了氰化镀银的第一个专利，并应用于工业生产，这就是电镀工业的开始。解放前，我国的电镀工业基本上是一个“空白”，只在上海天津等少数沿海城市有几个小作坊，但也大多数为外国资本家控制着，并且技术保密，生产能力低，工人的劳动强度大，只能镀一些日常小商品。解放后，随着机器制造业的迅速发展，许多生产线投入运营，为电镀工业提供物质基础，近20多年来，我国在开发、研究电镀新工艺，新技术方面取得了很大的进步。例如，无氰电镀、光亮电镀、低铬和无铬工艺等，已逐渐应用生产中，机械

23、化程度不断提高，自动化操作也逐渐推广，工人的环境大大改善，生产效率显著提高。镀银工艺有氰化物镀银和无氰化物镀银两类。氰化物镀银具有良好的深度能力与均镀能力、镀层洁白细致、槽液管理方便等许多特点，它作为传统工艺，一直使用至今。但氰化物毕竟是剧毒物品，影响操作者的健康和环境。60年代末到70年代初，国内先后试验成功了诸如硫代硫酸盐镀银、烟酸镀银等多种无氰镀银工艺，然而与氰化物镀银相比，质量尚存在一定的差距，有待新的突破。该镀层用于防止腐蚀，增加导电率、反光性和美观。广泛应用于电器、仪器、仪表和照明用具等制造工业。例如铜或铜合金制件镀银时，须先经除油去锈；再预镀薄银或浸入由氯化汞等配成的溶液中，进行

24、汞化处理，使在制件表面镀上一层汞膜；然后将制件作阴极，纯银板作阳极，浸入由硝酸银和氰化钾所配成的氰化银钾电解液中，进行电镀。电器、仪表等工业还采用无氰镀银。电镀液用硫代硫酸盐、亚硫酸盐、硫氰酸盐、亚铁氰化物等。为了防止银镀层变色，通常要经过镀后处理，主要是浸亮、化学和电化学钝化，镀贵金属或稀有金属或涂覆盖层等。 银镀层很容易抛光，有很强的反光能力和良好的导热、导电、焊接性能。银镀层最早应用于装饰。在电子工业、通讯设备和仪器仪表制造业中，广泛采用镀银以减少金属零件表面的接触电阻，提高金属的焊接能力。此外，探照灯及其他反射器中的金属反光镜也需镀银。由于银原子容易扩散和沿材料表面滑移，在潮湿大气中易

25、产生“银须”造成短路，故银镀层不宜在印刷电路板中使用。目前使用的镀银液主要是氰化物镀液。 用途： 我们日常使用的热水壶里面的胆就是经过化学镀银处理的。由于银镀层是光亮反光的，对于热量所产生的红外辐射能很好的反射回去，以达到更好的保温效果。所以镀银的热水壶就具有更好的保温的作用。导电性 在电子工业中需要大量使用表面导电性能好的镀层，一般情况下采取镀铜或镀银、镀金等。焊接性 采取电子元件组装时，需要进行钎焊。为了改善他们的焊接性能，需要镀锡、镀铜、镀银或镀铅-锡合金等。反光性 为了增加某物体的反光能力可以镀铬、镀银、镀铑等。1.3 铸铝合金电镀银（体现技术含量），新的读音方法国内外铸铝合金镀银的方

26、法看了多少文献 文献总结铝锭进入工业应用之后有两大类：铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、型、线和锻件。在铝合金各种加工方法中，相对机械切、削、刨、磨等工序而言，铸造一次成型工序简单，切削量大幅度降低，本着降低成本的原则，公司的大部分铝合金加工件正逐步由铸铝合金取代，因此，铝合金镀银重点将会转向解决铸铝合金镀银。1.4 铝合金及铸铝合金镀银的用途1.5 论文研究意义及内容（引用文献）铝及铝合金镀银在生产过程问题较多，尤其在铸铝合金镀银，由于各种原因，铸铝合金镀银镀银一次合格率极低，主要缺陷为镀层结合

27、力差，主要表现为起皮、起泡。通过查资料，做实验，逐层分析，寻找引起这些缺陷的根源，通过工艺改进，使问题得到解决。不要写具体问题，在整个领域里问题，产生不良后顾，才去的措施，对研究及制约行业发展，为解决问题采取措施，采取措施后意义，我的局提供图1 铸铝镀银零件及应用第二章 企业现有镀银工艺问题分析2.1 零件材质在高压电气领域，使用较多的是ZL101H-T6铝合金。ZL101H-T6铝合金属于铝硅系合金，有良好铸造性能和耐磨性能，热膨胀系数小，本文以目前公司常用的铸造类内导零件材质ZL101H-T6为例进行研究，具体成分见表1：表1成分SiMgMnCuFeZnTi含量7.170.350.010.

28、010.140.010.102.2 工艺流程及条件现有的镀银前处理工艺见表2表2 镀银前处理工艺序号工艺流程溶 液 成 分工 作 条 件材 料含量g/L温度电流密度A/dm2时 间min1弱腐蚀氢氧化钠3050506030s40s2热水洗8090123冷水洗124出 光5060（v%）硝酸3份室温15s20s40（v%）氢氟酸1份5冷水洗126冷水洗127一次浸锌氢氧化钠450500室温30s40s氧化锌80100酒石酸钾钠2030三氯化铁12纯水余量表2（续） 工艺过程及条件序号工艺流程溶 液 成 分工 作 条 件材 料含量g/L温度电流密度A/dm2时 间min8冷水洗129冷水洗1210

29、退 锌硝酸5060（v%）室温15s20s11冷水洗1212冷水洗1213二次浸锌氢氧化钠450500室温15s20s氧化锌80100酒石酸钾钠2030三氯化铁12纯水余量14冷水洗1215冷水洗12注：以上工序为镀银的前处理工序，预处理及镀银工序略。图2 镀银生产线2.3 现有工艺存在的问题材质为ZL101铸铝合金零件，按表2中的工艺过程和工艺条件操作，电镀后的银层出现起皮、起泡结合力不好的缺陷，零件单槽一次合格率极低。图3 起泡现象2.4 不合格问题统计分析统计了10批3类铸铝合金零件镀银合格率和热震合格率情况，见表3：表3 合格率情况统计表批次12345678910数量405256303

30、53238343640镀银后合格数量38495027312832293236合格率%95.0094.2389.2990.0088.5787.5084.2185.2988.8990.00热震后合格数量810115645658热震合格率%21.0520.4122.0018.5219.3514.2915.6217.8116.5421.57对以上不合格品缺陷进行统计分析，见下表：表4 镀银后不合格品缺陷分析序号不合格原因发生频数频率%1镀银层结合力不良2970.732磕碰819.513粗糙49.76合计41表5 热震后不合格品缺陷分析序号不合格原因发生频数频率%1镀银层结合力不良17598.772磕碰

31、41.233粗糙0合计3253. 主因确认通过以上数据分析，我们可确定，银层与基体结合力不良是合格率低的主要因素。引起结合力不良的可能因素如表6：表6 主因确认表序 号直接原因确认内容确认方法标准1基体材料有问题基体成分、缺陷进行分析取样分析工艺范围2清洗工序除油能力不足清洗工序除油能力验证试验试验合格表6（续） 主因确认表序 号直接原因确认内容确认方法标准3出光溶液不正常出光溶液含量取样分析工艺范围4浸锌工艺不适合工艺的适用性验证试验试验合格5清洗水质量差清洗水的质量取样分析标准3.1 铸铝合金基体对铝合金材料性能的研究，解决铝合金铸件各组分对后续工作的影响，尤其是对铸铝合金电镀影响的研究相

32、当重要。为了获得某些特性，在铸造铝合金时，会在纯铝中加入一些特殊的金属或非金属元素。ZL101H-T6铸铝合金属于富硅铝合金，加入硅主要是为了提高铸造性能，其它成分的加入主要是为了细化合金组织，提高强度的作用。这些特殊元素的加入，给后续的表面处理带来了大量的杂质，同时由于铸造冷却时的温度不均匀，使得零件表面产生偏析现象，生成富铝相或富硅相，也给表面处理带来的不利影响。图4 铸铝表面偏析现象3.1.1 材质成分若零件基体材料不合格，即硅镁等杂质金属元素超标，会使零件在出光等清洗工序杂质元素除不干净，或过腐蚀，造成微观孔洞，导致镀层结合力不良。图5 零件取样分析，结果合格3.1.2 铸铝合金缺陷

33、相同工艺过程和相同工艺条件下，铸铝合金比变形铝合金镀银合格率低很多，除了材质问题，还与铸铝本身缺陷有密切的关系。a. 铸铝合金有气孔铸造铝合金组织中存在圆形孔洞称为气孔，它是金属液体在冷却期间和凝固过程中，析出的气体存留在合金中形成的气泡缺陷。图6 气孔示意图b. 材质疏松疏松是由于铸铝合金组织在凝固的过程中，由于铝合金在液态和凝固态的过程中,体积在收缩得不到很好的补充而产生出分散孔洞。 图7 疏松3.1.3 铸铝合金缺陷对表面处理的影响由于铸铝本身的气孔、疏松缺陷，在电镀过程中，会残留镀液和氢气，形成扩散氢鼓泡，对表面处理带来不利影响。3.2 化学除油化学除油是电镀第一个工序，目的是除去工件

34、表面的油污，同时对工件表面进行轻微腐蚀。由于铝在强碱性溶液中会遭到剧烈腐蚀，因此采用较低浓度的碱性溶液a. 化学除油配方及工艺条件NaOH, g/L 30-50T, 50-60t, s 30-40b 反应机理在化学除油过程中，铝表面的氧化膜首先被溶解，接着裸露的铝便同碱发生反应，产生大量气泡，其反应如下：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O2Al+2NaOH=2NaAlO2+3H24Al+2NaOH+Na2CO3+5H2O =4NaAlO2+CO2+5H2c. 清洗工序除油能力验证安排试验验证清洗工序除油能力：把三个不同洁净度零件进行现有清洗工序除油后分别用清水冲洗，观察表面是否挂水

35、珠。 试验结果：螺纹孔下端有挂水现象，即螺纹孔内未清洗干净。3.3 出光出光是为了除去镀面的氧化膜以及一次浸锌的锌层，剥离出新鲜的表面状态，而铸铝件含有非金属元素如锰、硅等，在化学除油液中不溶解，残存在工件表面，形成一层很薄的浅灰色膜，这层膜有阻碍电流的作用，它所占据的表面就不会沉积上镀层，导致镀层起皮起泡，这层膜必须在酸性溶液中除去。a. 酸蚀出光的配方及工艺条件HNO3 5060（v%），ml/L 3份HF(40%), ml/L 1份T, 室温t, s 15-20b. 反应机理酸蚀后工件呈灰白色，此时所发生的反应比较复杂，主要有1：Si+4HNO3=SiO2+4NO3+2H2OSiO2+6

36、HF=H3SiF4+2H2O3Me+8HNO3=3Me(NO3)3+2NO+4H2OMe+3HF=H(MeF3)+H2上述反应中，Me代表铸铝中的锰、铜等金属元素。酸蚀出光液要尽量少地带入水分，当酸蚀出光液中水多时，工件即发生反应，应立即更换酸蚀出光溶液，有盲孔的工件，酸蚀出光后要充分清洗，使盲空中不残存酸液。c. 出光能力验证由于该生产线仅使用一个硝酸槽完成出光、褪锌两道工序，长时间使用，溶液浓度过低，带入杂质积累大，溶液中明显有沉渣，经取样分析见电镀溶液分析单：图8 分析结果3.4 浸锌浸锌是铝及其合金特殊前处理中较为常见的方式，目的是架接铝基体和镀铜层的桥梁。我车间一直采用的浸锌工艺是把

37、氧化锌溶解到氢氧化钠中，这种浸锌溶液所沉积的锌呈树枝状，镀层结合力不佳，特别是对于含硅、镁高的铸铝件。a. 浸锌配方及工艺条件NaOH, g/L 450500ZnO, g/L 80100KNaC6H6O6, g/L 2030FeCl3, g/L 12T, 室温t, s 30-40b 反应机理在浸锌过程中，首先发生氧化膜的溶解，接着裸露的铝和锌进行置换反应：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O2Al+3ZnO22-+2H2O=2AlO2-+3Zn+4OH-由于锌和铝的电极电位比较接近，因此，置换反应进行得比较缓慢、均匀，同时铝与碱反应析出氢气：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO

38、2+3H2c. 浸锌验证 锌层的质量对后续电镀层的耐蚀性、结合力影响很大。我们对起泡零件镀银层进行剥离：图9 试验结果：锌-铜层结合力不好3.5 水洗工序 对于电镀来说，清洗水有很重要的影响，为此，我们对于清洗水取样分析，同时检查供水设备。 结果：达到清洗水标准。经过以上逐条确认，确定影响镀层结合力的主要原因是： 1、材质本身缺陷； 2、清洗除油能力不足； 3、出光溶液不正常； 4、浸锌工艺不适合；第三章 铸造铝合金镀银工艺研究4.1 材质本身缺陷铸造铝合金需镀银的表面，都有粗糙度要求，一般通过机械加工处理表面会形成一致密层，约0.05mm0.1mm，在表面的下面则是疏松多孔的结构，只要不破坏

39、这层表面，铸造铝合金结构缺陷就不会影响镀银层。另外，铸造铝合金外加成分对镀银层的影响也很大，很多情况下把口（浇注口）就是镀银面位置，把口铝液为最后的熔铝倒入后凝固成的，而这部分铝液含外加元素及杂质量要多于先前倒入的铝液，即把口含大量外加元素，如果这些杂质处理不好，会直接影响基体与镀层的结合力。铸铝在铸造过程中是由熔融态成为固定态，因为冷却时的凝固点不同，在铸造表面上往往会产生偏析现象，使表面的某些部分产生富铝或富硅相。为此在于处理时，不要采用强碱和强酸去油和浸蚀。因此强碱能使富铝相先溶解，而强酸能使富锌相先溶解，从而在铸铝件表面上形成针孔和微气孔，并会残留下强碱液和强酸液，以至当镀上镀层后，容

40、易引起脱皮和产生气泡。总之，通过不破坏致密层降低铸造结构缺陷对结合力的影响，通过充分的出光处理，避免铸铝材料杂质的影响。4.2 清洗除油为了既除油干净又不破坏致密层，我们试验减少反应时间、降低除油溶液碱浓度，结果如下表：表7 除油对比表序号除油溶液浓度g/L时间s温度除油程度出光后表面状态综合效果1NaOH303050干净表面发毛严重不好2NaOH3030室温较净明显发毛不好3NaOH153050未净轻微发毛不好4NaOH159050未净发毛不好5NaOH153050未净发毛不好Na3PO415Na2CO3156NaOH159050较净发毛不好Na3PO415Na2CO3157NaOH1530

41、50干净明显发毛不好Na3PO430Na2CO330从以上试验数据可见，此配方和工艺条件都不是很理想。我们引进沈高使用反响较好的除油溶液表调溶液。表调剂全称表面调整剂是一种液体的，弱碱性的，适用于铝及铝合金表面，去除表面氧化层或轻微侵蚀的材料 。它通过活化作用来调整金属表面，使金属表面的活性点与不活性点均一化。使用效果比我们使用的氢氧化钠配成的除油溶液要好，但此溶液仍需加热到（5060），与零件反应剧烈，不易控制；且为成品引进，成本较高，不能调整，只能更换，又因路途远不能随叫随到及时供应，所以综合效果不能令我们满意。接着我们决定再次试验另一种工艺，有机溶剂粗除油+强碱短时精细除油，工艺过程见表

42、8表8 工艺过程及条件序号工艺流程溶 液 成 分工 作 条 件材 料含量g/L温度电流密度A/dm2时 间1手工除油煤油室温（0.52）min/dm22冷水洗室温(12)min3弱腐蚀氢氧化钠10203050(515)s4冷水洗室温(12)min零件先上挂，挂好后，用煤油擦拭除油，接着进冷水洗，再进碱液，最后水洗。通过煤油除油，几乎可以去除99%油渍，且不会腐蚀零件；同时可以把碱液浓度、温度和浸泡时间降低，既能除去可能残余的油渍，又不用担心零件腐蚀严重。试验了3批次共36个零件，逐个检查，表面都为均匀水膜，没有发现有挂水珠现象，说明去油干净；表面观察不到起毛现象，说明腐蚀不明显，该措施能很好的

43、达到我们的要求。4.3 出光硝酸用来去除除铝外的其它金属杂质，氢氟酸主要用来去除硅元素，由于长时间使用，溶液浓度过低，带入杂质积累大，溶液中明显有沉渣，严重影响溶液性能，我们增加一道出光液，如果第一道不能完全去除杂质，第二道可以进一步去除，且由于第一道的存在，使得第二道浓度不会很快受到影响，通过增加出光液能保证杂质清除干净。出光液工艺规定每个月更换一次，经过3个月的跟踪比重测量，第二个道出光液含量一直保持在工艺范围，但比新换时有所降低，说明第二道出光液起到了预期作用。表9 出光液比重表序号第一道出光液比重第二道出光液比重新配时更换时新配时更换时第一月第二月第三月此步零件工艺流程为：出光1出光2

44、4.4 浸锌溶液 我们购买沈高成品多元合金浸锌溶液，用10个零件做验证试验： 试验现象：镀银出槽后无任何缺陷，热震后3个零件有不同程度的起泡情况。 试验结果：购买的浸锌溶液为多元合金溶液，可以改善锌层与铜层的结合力，但选用的溶液没有达到预期目标，仍需选择适合的浸锌溶液。于是制定对策表，如表10：表10 浸锌对策表要因对策目标措施浸锌工艺不适合选择多元浸锌溶液验证试验合格，并可用于生产自行配制适用于铸铝的多元合金浸锌，并进行验证原理：在氧化锌-氢氧化钠浸锌溶液基础上进行改良，添加镍、铜等金属离子和络合剂，使得多种离子与锌离子共沉积，改善了锌与基体的结合力，并提高耐蚀性。 现在多元合金浸锌溶液的研究已经很多，有资料2显示：（1）浸锌镍合金配方及工艺条件NaOH,g