一、概述
利用压铸技术可以以很高的铸造速度大量生产尺寸精度高、形状复杂的零件, 因而在工业上特别是在汽车制造工业中广为采用。近年来, 由于世界性能源短缺而强烈要求产品轻量化, 使得铝合金、镁合金压铸件的需求日趋上升, 而锌合金压铸件则开始停滞不前。在这种形势下, 迫切要求发展铝合金压铸件的表面处理技术, 以改善压铸件的耐腐蚀性、耐磨损性和装饰性, 提高其附加价值。
据日本年的调查, 铝合金压铸件以上是不经表面处理和只经涂装来使用为。经阳极氧化或电镀使用的只不过分别占。这与锌压铸件大约一半要经电镀使用形成鲜明的对比。
铝约表面总是存在一层氧化膜, 它会妨碍镀层的结合力, 即使用化学的或机械的方法除去后, 它又立即形成。因此合适的前处理工艺是在铝合金上镀覆金属的关键。铝合金压铸件与板材、挤压材不同, 其组织不均匀, 存在晶间偏析、金属间化合物等微观缺陷和气孔、疏松、表面皱折等宏观缺陷还要受到热处理条件对组织的影响和形状复杂对前处理的影响等因素的制约, 而增加了表面处理的难度。
尽管如此, 近年来铝合金压铸件的电镀技术已取得了显著的进展。铝合金压铸件的电镀技术多是在铝合金挤压件的电镀工艺基础上加以改进发展起来的。本文拟对其现状作一简述。
二、主要方法
为了在铝合金表面获得结合力良好的金属沉积层, 其主要工序多是去除氧化膜并代之以薄金属膜。这种金属膜应该抗氧化, 或者其氧化物在随后的工序中容易还原。因此, 处理液的值一般要求大于或小于, 也就是说, 应在强硷或是包含氟化物、氯化物或铬酸盐离子的强酸溶液中进行。
铝合金成分不同, 所采取的前处理工艺也不同目前还没有适合所有铝合金的通用前处理工艺。含铜、锌的铝合金在清洗过程中形成的污迹应采用由硫酸和铬酸组成的适当的酸溶液来除去。含硅的铝合金则要用含氟化物或氢氟酸的硝酸溶液来处理。
去除氧化膜和污迹的同时, 在铝表面沉积另一种金属膜。这种金属膜在随后的镀覆金属过程中成为底层或被溶解, 置换以新的金属。主要的方法有锌置换法, 锡置换法和镍置换法。此外还有与这些方法完全不同磷酸阳极氧化法。
1、锌置换法
将经过仔细清洗的铝合金压铸件置于锌酸盐溶液中使锌在铝表面置换析出, 然后再在此基础上沉积所需的金属的方法, 是目前应用最广的方法。把的氧化锌溶解于一的氢氧化钠溶液中, 在此液中浸溃一分钟左右, 即可获得结合力良好的钟层。一般实用的方法大多是经改良的二次锌酸盐处理法, 即首次形成锌置换层之后, 以硝酸水溶液使该锌层剥离, 再在同一锌酸盐处理液中进行第二次处理。浸渍一秒, 可获得结晶细致而薄、结合力更强的锌层。其工艺过程如下
溶剂脱脂, 浸溃脱脂, 清洗, 去污迹, 清洗,腐蚀清洗去污迹清洗、第一次锌酸盐处理，清洗中硝酸退镀， 清洗第二次锌酸盐处理，清洗、常规渡金属，常规镀金属。
作为美国电渡协会确定为拚究谏题,D.S对诊置换为机理进行了理论上的探讨,指出铝合金与纯铝不同, 由于晶粒边界, 成分偏析和金属间化合物等因素, 使得丧面各部位的电位不同,在前处篷过程中引起选泽性腐蚀, 使锌为置换速度、晶检成长的速度不能均匀地进行, 而导致结合力差同时指出, 通常的锌置换过程是使个铝原于溶解, 置换成。个锌原子。如果在置换液中加入氯化铁, 酒石酸钾钠, 则使个铝原子溶解而置换个锌原子, 这就可以提高铝表面的活性, 获得较薄而结合力强的锌铁合金层。其处理液如下：
在锌层匕镀覆其它金属为主要缺点是, 在潮湿的藏虫性环境中, 当腐蚀性气氛通过表层的针孔和其它缺陷达到基底时, 锌置换层相对于镀覆金属和铝基体成为阳极, 将使锌受到横向腐蚀, 最终导致表层剥落, 因而可靠性较差。
为了改善锌置换层易产生横向腐蚀为缺点, 发展了以含铁、镍为锌合金来代替单纯为锌为锌合金置换法, 一也叫Bondal法。在低浓度的苛性钠溶液中加人硫酸锌、铁、镍、铜均化合物, 使在铝上析出含Zn 84.5%、Cu 10%、Ni3%、铁2.5%的合金层。由于合金化为结果, 使锌层的厚度减薄, 减少了锌的腐蚀。
一般锌置换法在锌最换后都要经氰化铜闪镀工艺再镀其它金属。为了避免采用氰化物镀液引起均麻烦, 发展了在锌置换后闪镀中性镍均方法。该法的主耍特点是, 使锌置换层在闪镀镍电解中溶解, 直至暴露出无氧化膜的铝基体表面时, 立即开始闪镀镍。为了脂监测锌层勺溶解情况, 在闪镀槽电解液中置一镍电极。监测它与渡锌为沼件之间为电位差。
在特定为温度和被液成分下, 当它们为电位差低于起始电位差一即。时即开始镀镍。这种方法不仅可改善坏境污染, 而且使镀层结合力与抗腐蚀性部有所提高。但在大批量生产时, 还存在锌污染闪镀镍甩解液及与笙具接触韶位渡层易起泡等缺点·
2锡置换法
锡置涣法川
又叫Alstan法, 是1976年M&T化学公司开发为方法其要点是在含锡为硷性溶液中浸渍，形成锡置换层，然后不经水洗，立即闪镀青铜。这种工艺避免了锌置换法在腐蚀性环境中易引起横向腐蚀为缺点。经过这种处理后, 再根据需要, 可经镀铜、双重镍、微孔铬等工艺过程而获得优良的耐腐蚀性, 因而很有实用价值。
早期为锡置换液多含氰化铜和游离氰根。新的工艺则采用锡酸钾中加人有机调整剂作为电解液进行电解, 不经水洗来闪镀青桐, 从而使环境污染得到改善。
2、镍置换法
这是一种以氯化镍为基的溶液来对铝合金进行腐蚀, 使表面各部位的电位均匀化, 从而省去锌置换、锡置换和氰化铜闪镀等工艺过程, 直接经无电解镀镍一磷合金层打底, 即可镀覆所需的金属层约新方法。
此法为要点在含氯化镍350~640g/l。加HNO3或其它有机酸如乳酸的腐蚀液中浸蚀15-50秒, 使晶界偏析富集的金属间化合物受到选择性腐蚀而去除, 得到电位均匀的基体表面, 随后镍置换析出, 起至一与二次锌酸盐处理中为弟一次处理相同沟作用。这种处理对于各种成分为铝合金都可以达到均匀为腐蚀。腐蚀之后, 再以冷俏竣赓液将凛层溶解, 在铝表面产生均匀的氧化膜, 再进行去污迹处理。对1000~7000系列合金.去污液为50~70%硝酸30~120g/lNH4HF2,常温下浸渍30-90秒;对含Si7~18%的压铸铝合金以80~100ml的HF来代替上述的NH4HF，接着在15——35%次磷酸钠中活化，然后不经水洗直接进行化学镀Ni-P合金层打底。无电解闪镀镍处理液的成份与工艺条件如下：
最后按用途进行常规电镀或化学镀。总括起来工艺过程如下
溶剂脱脂争浸渍脱脂一水洗一腐蚀置换镍水--洗腐映退除镍去污迹-水洗争硷活化-无电解闪镀镍--水洗--活化--常规镀金属这种方法约优点是, 可以省去铃置换、锡置换和氰化铜闪渡, 使工艺、镀液管理和废水处理都简化, 由于镍置换腐蚀使表面电位趋于均匀不论材质成分如何, 都可以进行处理, 碱活化后不水洗直接闪镀镍, 可增强结合力、减少气孔, 改善耐腐蚀性, 而且因为是化学镀, 可以解决前述锌置换后以电镀法闪镀中性镍所存在的缺点。所以这种方法十分引人注目。
3、磷酸阳极氧化法。
与前述去除氧化膜的方法相反, 是在铝上生成一层更厚的氧化膜, 再在氧化膜上沉积金属层的方法。由于氧化物多孔, 易吸收电解波, 可以在膜的内部和底部产生金属沉积。沉积层与因氧化膜而粗化的基体之间形成良好的结合。在写的磷酸电解液中, 严格控制电流密度和温度进行阳极氧化, 然后直接在阳极氧化膜上镀镍, 这一工艺已在铝锌镁合金制造的汽车保险杠上得到实用, 其镀层的结合力可以和锌酸盐处理法相比。因为这是无氰处理工艺, 因此作为一种理想的适用于腐蚀环境的电镀方法，很有发展前途。
