压铸锌合金电镀问题分析

压铸锌合金电镀问题分析 压铸锌合金电镀问题分析 锌合金压铸件镀前处理合理与否，是电镀成败的关键。但在其镀前处理过程中，往往会将其前处理等同于其它金属材料的前处理，或者忽视了其中某个工序，而造成大量镀件返工或报废。由于锌合金压铸件的特殊性，故返工很难，这就是锌合金压铸件在电镀过程中废品率高的原因。 2锌合金压铸件镀前处理的注意事项 2(1了解锌合金压铸件的结构特性 锌合金压铸件 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面很像蒸馍表面，有一层0(02,0(10mln厚、光滑致密的金属层，在其下方则是疏松、多孔的结构。因此在机械抛光时，严防抛穿其光滑致密层，避免疏松、多孔的内材暴露，致使镀层产生起泡、脱皮等不良现象。 为什么说前处理工艺左右了锌合金压铸件电镀的合格率? 锌合金压铸件与、一般钢铁件相比较有以下差别: 1)锌合金压铸件材料为锌(铝合金，较钢铁要活泼得多，在酸、碱中 2)锌合金压铸件表面适于电镀的表面只有0(05,0(厚，下面均为不适于电镀的多孔层。此表面也存在着压铸加工中易 3)锌合金件多为腔体件，零件形状复杂，在前处理和预镀后，必须经 针对以上锌合金压铸件的特点，必须制定出一套适合于此类零件的 (1)磨抛光钢件的磨抛光比较简单，只要求表面状态合格，零件不应有 (2)脱脂磨抛后的零件需使用三氯乙烯溶剂，除去零件表面的抛光膏， (3)电解脱脂钢铁件可在强碱溶液中作阳板脱脂，而锌合金件的性质，,2min。为了使阴极脱脂后的黑膜除去，还要在阴极脱脂后，作0(5,1min的阳极脱脂去除黑膜。 (4)活化钢铁件表面的氧化膜可以在盐酸，硫酸溶液中除去。锌合金件,30s)，并且清洗要净。 (5)预镀 钢铁件的预镀可采用氰化铜或暗镍，主要目的是防止在酸性光亮铜 而锌合金件预镀时，需将零件所有部分镀上，防止加厚镀时，与溶 锌合金件预镀铜前，最好设预浸工序，预浸采用0(5,,l,的氰化钠溶液，不经水洗，直接入槽。 如果采用作镍预镀层，钢铁件可采用普通暗镍工艺。锌合金件必须,5,的柠檬酸溶液_禾经水洗入槽。“预镀层必须保证厚度，防止因镀层过薄，而铜向锌渗产生锕(锌脆 如果能按以上的前处理和预镀后，零件即可按一般电镀工艺进行加厚。 锌合金基体材料电镀故障及处理:锌合金镀前处理的故障分析 (2009/09/15 15:47) 1(锌合金压铸件本身质量控制 压铸锌合金中铝含量一般在3(5,,4(5,左右，铝可以减少熔融锌对黑色金属(模具)的侵蚀，同时铝又能细化晶粒，强化合金，随着锌合金中铝含量的提高， 锌合金的强度及耐冲击性能均有所提高，但当铝含量超过4(5,时，其力学性能则不再明显增加，而冲击韧性却反而降低。锌合金中铜元素的含量不得超过1.5,，在此值下，能显著抑止锌合金的晶间腐蚀，提高锌合金的强度和硬度，合金中微量的镁元素约在0(04,左右，不宜太高。合金中铅、锡、铁、硅等作为杂质元素，含量越低越好，而且合金中铅、硅元素对电镀质量的影响较大。还有就是易被忽视也难以消除的是合金中铁杂质的影响，铁与铝能产生硬质的铁铝化合物，对电镀前的抛光和机械加工都有不利的形响。 压铸锌合金过程中，封孔比压用于克服压射缸内活塞移动和压射冲头与压室之间的摩擦力，使液态锌合金被推到内浇口附近，此值不能太大，太大则易卷入气体形成气孔，在电镀时易容留镀液，形成微电池腐蚀，降低镀层与基体的结合力。另外在压铸过程中产生的缩孔等缺陷，对电镀层质量的影响也很大。 按照压铸成型的原理，在压铸零件的外表面，由于冷却速度较快，为等轴晶体，晶粒较细，而压铸零件的内部为各向轴长相近的枝晶组织，由于除气不尽和增压速度不够快等原因，会存在少量的缩孔和气孔，这些在机械加工后就会暴露出外表面与内部组织和致密性不同而引起的镀层质量的差异。 有时锌合金压铸件的机械加工量很少，或不必经过机械加工，因而，电镀工作者关心的是铸件的表面质量，如粗糙度等，铸件的表面质量与铸件材料的选择，铸模表面加工的粗糙度等。对于大批量生产的小五金和各种装饰锌合金零件，压铸工艺不但决定了它们的形状，还决定其外表质量，随之而来的电镀，仅仅提高了它的耐蚀性和外表的美观性，而装饰性和耐腐蚀性的高低，本质上受制于铸件的表面质量。 在镀前首先要检查压铸件，如毛坯比较致密，电镀也容易镀好;若压铸件比较疏松，就要找前道工序的原因:?材料牌号没选好，首先检查原材料断面，粗晶粒的压铸出来比较疏松，细晶粒就比较好。?模具设计不合理。一般冒口在中间的比较好，锌合金液流得比较均匀，压铸出来也就比较好;若冒口不在中间，离冒 口近的比较好，远的就不行。?压铸机吨位不够，小吨位压铸机压铸大吨位压铸模，这肯定不行，所以不同的压铸模要选择不同吨位的压铸机，才能保证下道电镀工序质量。 锌合金铸件在设计其几何形状时，要尽量避免盲孔深的凹部等结构，零件设计在不影响外观和使用的部位，留出便于镀液、析出气体流动的排泄工艺孔等。这样不仅很好地实施电镀镀覆，而且减轻了镀液被污染的程度。 通常锌合金压铸件的表面有一层致密层，厚度约0(1mm，内部则是疏松多孔结构。在模具设计和采用压铸工艺时，要尽量使工件表面光滑，减少铸造裂纹、气孔、冷隔缝隙、飞边及毛刺等铸造缺陷。在进行机械清理表面氧化皮等缺陷时，应尽量避免损伤锌合金零件表面的致密层，以免露出多孔的基体造成电镀困难，并影响电镀层质量。锌合金压铸时常使用脱模剂，对脱模剂的使用和去除应给予一定的重视，它是影响锌合金零件表面镀层结合力的重要因素之一。 另外需要注意的是锌合金零件的材料牌号。还要注意压铸时是否加入了回收锌合金，注意回收料中是否掺杂了其他(如硅)成分，否则就有可能影响电镀层的结合力。若使用回料较多的锌合金铸件，电镀时最好用氢氟酸活化处理。 2(镀前机械处理 在锌合金零件电镀前，需要认真检查零件表面状态，查看零件表面是否存在裂纹，凸泡、划伤、松孔等严重弊病。(查阅锌合金零件的材料牌号，了解使用回料的比例，测试锌合金压铸件的质量，把工件放置在100?,ll0?烘箱中保温30min，看零件外表有否凸泡。若锌合金压铸零件表面存在着铸造缺陷，就必须进行机械清理、磨光和抛光等预处理，以改善零件表面状态，提高镀层质量。 用磨光及抛光除去表面缺陷，对于较大的锌合金工件所带的毛刺、飞边、模痕等缺陷。可以采用磨光及抛光的方式去除，磨光砂轮的砂粒一般应>220目，在零 件磨光时，不要过度用力，尽可能不损伤零件表面的致密层，不要使零件变形。为使零件表面光滑，还应该进行抛光，抛光要采用红色抛光膏，抛光布轮直径为50mm,400mm，圆周速度视工件大小而定，通常为llOOm,min,2200m, min，也可选用白色抛光膏，抛光膏不要太少，以防局部过热，使零件表面出现密集细麻点。抛光后最好用白粉拉一下，以清除滞留在表面的抛光膏，便于后续进行电镀。 对于较小工件不便抛磨的情况下，可选择滚磨或滚光处理。若工件表面的飞边、瑕疵较多，应先进行滚磨。磨料可选择氧化铝、花岗石、陶瓷、塑料颗粒等，以及能除油又润滑的肥皂水、表面活性剂等成分。磨料及零件的装载量为3,4,4,5滚桶(易变形工件要多装些，溶液要浸满以覆盖零件)，磨料与零件比为(1(5,2):1，滚桶的转速6r,min,12r,min。容易变形的零件的转速应慢些。若工件表面瑕疵很小，可以直接选用滚光处理，用塑料颗粒、谷壳、玉米棒等和表面活性剂一起进行滚光，滚桶圆周速度为600m,min左右，滚光时间视工件、磨料而定。有不少小零件使用振动磨光，抛光效果更理想。 表面机械清理不但可以除去零件表层的瑕疵，而且又不会破坏零件表面的致密层，从而保证电镀层的质量。 3(零件表面抛光膏及油污的去除 (1)除抛光膏。 零件抛光后表面残留一定的抛光膏，应当尽早除去这些残留的抛光膏，因为时间久了，抛光膏易硬化而不易除去。除抛光膏可将工件浸泡在60?,70?的浓硫酸中(尽可能不掺水)，使零件表面的抛光膏被浓硫酸氧化去除。因为抛光膏的主要成分除金属氧化物(Mg0、Ca0、Al2O3、Fe2O3等)之外，主要是硬脂酸、石蜡等成分，这些有机物会被浓硫酸氧化。这种方法在规模不大的厂家应用颇广。其中关键是浓硫酸中不可掺进水，掺进水的浓硫酸对锌合金零件产生严重腐蚀，所 以工件抛光后须干燥入硫酸槽。还有就是使用由有机溶剂、表面活性剂组成的"冷脱剂"、"除蜡水"等溶液除抛光膏，若在除蜡水中配以超声波，则效果更佳。 通过热或冷脱脂，使锌合金表面的蜡垢润湿溶胀而部分溶解，提高超声波除蜡效率。热脱脂是介于化学除油与除蜡之间的一种特殊形式，说它特殊，是因为它在超声波除蜡之前，其作用是尽可能使蜡垢润湿、溶胀，这种作用是靠碱液、非离子型活性剂与阴离子型表面活性剂等在适当温度下协同完成。超声波能否快捷干净地将工件表面的蜡垢除尽，取决于热或冷脱脂的效果。 配制热脱脂的水质电导率在50μs,cm以下即可。采用有机物冷脱脂，对锌合金压铸件而言，应为首选。因它不仅无需加温，而且熔蜡润湿效果明显，对工件无不良腐蚀。其工艺配方为:二甲苯7(5mL,L，二氯甲烷47(5 mL,L，复合非离子型表面活性剂15mL,L,20mL,L，阴离子型表面活性剂5mL,L,7mL,L，酮或醚适量，在室温下处理5min左右。 (2)超声波除蜡。 超声波除蜡时，单位有效容积的功率一般设计在8 W,L较合理。当<8w, L时，除蜡速度较慢，影响生产的连续性;当>8 W,L时，锌合金压铸件在65?,70?下连续工作5min，会对零件表面产生较明显的失光失重现象，使得零件的富铝相中的铝优先溶解，造成麻点，甚至造成镀层起泡。 在配制超声波除蜡液时，若使用较差的水质，由于水中过量的金属阳离子不能被除蜡水中的络合剂完全络合，金属阳离子就有可能渗入到蜡垢之中或存在于工件表面，减弱了带负电荷的蜡垢与蜡垢之间、蜡垢与工件之间的电斥力，使得除蜡效果大大降低。这就是为什么一种好的除蜡水在某些厂使用效果良好，而在另一些厂效果则不见得好，或者一段时间好而另一段时间不好的重要原因。许多供应商并没有给客户予以提醒:当水质中含有过多的如Cu+2，在工件表面会因置换铜而使得镀层局部起泡。实践证明，选用电导率在50uS,cm以下的水质均可。 对锌合金压铸件而言，选择除蜡水的第一条原则就是pH值。一般情况下，锌合金的临界使用pH值为l0。也就是说，当任何一种除蜡水按其说明书配制完毕后，其溶液的pH?10，否则，在特定的除蜡条件下易使零件产生失光失重，甚至发暗发黑现象，这样的除蜡水不能使用。第二条原则就是除蜡效果，在说明书要求的前提下，除蜡速度快、易清洗的除蜡水宜选用。第三条原则就是除蜡水的使用量和使用寿命。 (3)除油。 对于锌合金零件表面的油污来说，通常是使用有机溶剂除油，然后再用碱性溶液除油。这是因为有机溶剂除油后可能会滞留在工件表面上，从而给后面的电镀带来不利影响。 另外，由于锌合金材料的主要成分是锌和铝，它们是两性金属，因此，碱性化学除油液的碱度也不能太强。通常是磷酸三钠、碳酸钠、表面活性剂等成分，在50?,60?，3min,6min即可。 一般浸渍除油后的零件还应进行电解除油，电解除油最好是先用阴极电解除油，再用阳极电解除油。但不要在同一槽中进行阴极或者阳极电解除油。电解除油的溶液成分有氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠、表面活性剂等成分，在50?,60?下，电流密度为2A,dm2,4A,dm2，30s,60s即可。 使用阳极电解除油，时间10s,15s(工件上有均匀气泡时即可)，氢氧化钠可以增加溶液电导，防止电压过高腐蚀工件。除油溶液温度不宜过低，否则电压会升高;温度也不能过高，否则碱会同零件基体的反应加剧，从而发生腐蚀溶解，以50?,60?为宜。使用阴极电解除油时，由于在零件上析出较多氢，氢有很好的还原作用(活化其表面)，原子氢结合成氢气冲击工件表面，达到很好的除油效果。但仅用阴极电解除油，由于使用时间一长，溶液的污染就可能造成金属离子沉积 在工件表面、电镀层发花、结合力不良等弊病。这时若再用阳极电解除油，工件表面有一剥离(溶解)过程，工件表面表现出很好的活性，为后面电镀层结合力的提高打下了好的基础。 如果只使用阴极电解除油，则应该经常更新溶液，尽可能维护好除油溶液，要防止铜杂质污染溶液。如仅使用阳极电解除油也是可以的。只要保证在阳极电解除油前零件表面油污已大部分除净即可。 需要注意的是:除油过程中水洗一定要彻底，除油后工件经活化、水洗后，应不憎水，与水亲合，不应因除油不彻底零件存在残留的抛光蜡，经酸性镀铜加厚后而产生腐蚀点。除油溶液还应保持一定的浓度和纯度，要定期更换，以防异金属离子浓度达到一定值时而产生置换层，影响镀层的结合力，特别是除油液应与铁基零件、铜基零件分开进行，这一点千万不要被忽略。 4(活化 油后的锌合金工件经过清洗，而且必须进行活化后才能进行电镀。除 通常的活化溶液分别有:HF(40,)59,L,209,L、H2S04(98,)159,L,759,L或者 HCl(37,)l09,L,209,L，在室温下浸3s,6s即可，经验是以零件表面析出氢气后再延长ls,2s为宜。活化溶液的选择，视锌合金的牌号或回料使用的比例而定。回料较多的锌合金零件，需使用氢氟酸活化，因为回料中时常会带人硅杂质，氢氟酸属于弱酸，对基体的腐蚀速率较小。 对锌合金压铸件而言，也可以不使用盐酸、硫酸或氢氟酸进行活化，因为这些酸为无机强酸，对工件的腐蚀性强，富锌相析氢严重，其表面致密层会遭到严重破坏。因此，也可以选用固体酸进行活化处理，可以保证零件表面的密着性变化小，无起泡、麻点等缺陷。固体酸活化溶液为:?草酸109,L，酒石酸59,L，硫酸3mL,L,5mL,L， 缓蚀剂适量，室温，3s,10s。?C6H807 409,L,509,L，H3B03适量，NH4HF适量，缓蚀剂0(29,L,O(39,L，室温下活化处理5s,10s( 5(预镀 为提高锌合金零件电镀层的结合力，通常要采取预镀措施，通常有氰化物词镀铜，后续通过焦磷酸盐镀铜，增加零件表面铜层厚度，而且铜层致密，深镀能蔓好，镀液本身近中性，工件电镀时间长些也不致于被溶液腐蚀。同时多一道焦磷酸盐预镀铜工艺，还可以防止氰化物镀铜液清洗不良而对后道酸铜、亮镍带来篚污染。 随着氰化物电镀工艺的限制，直接使用焦磷酸盐预镀铜工序，或者使用预镪中性镍工艺。预镀中性镍的电流密度较小，要镀到一定厚度的时间较长。预镪中性镍的溶液主要成分有:NiS04?6H20 1009,L,1209,L，NaCl l29,L,169,L， H3B03 309,L,35 9,L，Nas C6H507?2H20 1209,L,1509,L。pH 7(O,7(5，镀液温度40?,50?，电流密度0(8A,dm2,1(2A,dm2。采用阴极移动。锌合金零件电镀中性镍的优点是，pH值近中性，对工件腐蚀少，即使有少量Zn2+溶解，因柠檬酸钠会隐蔽Zn2+，不影响镀层的结合力;另外镀层体系中不含预镀铜层，有利于零件做CASS腐蚀试验测试。缺点是镍比较贵、成本高，该工艺的电流密度小，镀到一定厚度的生产用时较长等。