压铸铝合金枪黑色电镀工艺

davison11

随着科学技术的迅速发展，铝合金应用范围日益扩大，目前已被广泛地应用在飞机、汽车、摩托车、仪器仪表及电影机械工业上。铝合金不仅具有优良的强度及刚性，而且复杂几何形状零件的压铸可一次成型，实现了无切削加工，工艺简单，生产效率高。我们采用铝合金压铸件先镀光亮镍，再镀一层枪黑色的电镀工艺，既节约成本，又能获得一种高装饰性表面镀层更有特色，提高产品在国际市场上竞争能力。铝合金电镀与普通电镀工艺有一定区别，由于铝合金是一种比较活泼的金属，还原、置换能力强，给电镀工艺带来不少困难，一般都采用浸锌方法来作预处理。最近几年，国内外电镀科技工作者开发了许多铝合金电镀新工艺，在此基础上，研制了新型铝合金表面前处理液———Ｈ?Ｓ?Ｆ液，铝合金电镀工艺更为简单，镀层结合力大大提高，从而保证铝合金压铸件镀枪黑色电镀质量。
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铝合金压铸件前处理
铝合金压铸件含硅较高，表面常有小气孔和缝隙存在，为了获得高装饰性外观，需机械抛光。由于铝合金的硬度较低，机械抛光轮要柔软而有一定弹性，以免机械抛光时零件边角变形。前处理主要有有机溶剂脱脂、碱蚀、酸蚀，浸Ｈ?Ｓ?Ｆ液等处理。
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6 z) t1 N, F( B, [有机溶剂脱脂
一般采用汽油、三氯乙烯等有机溶剂脱脂，以溶解矿物和抛光膏，也可用洗涤剂溶液擦洗。

! m& J% O/ n  V: T! [: K# z0 H碱蚀
/ F$ R) Y# R( e: ?  j( E为了除去零件表面轻微油脂和Ａｌ2Ｏ3薄膜，在弱碱液中进行腐蚀，以暴露铝合金基体并产生微观粗糙度。但溶液碱性不宜太强，同时要严格控制碱蚀液的温度和碱蚀时间，以免产生过腐蚀的现象，碱蚀工艺条件如下:
    Ｎａ2ＣＯ3　　　　　　　　30ｇ/Ｌ
3 x1 v2 ?$ D! v) i  d- n0 B. A# ^　　Ｎａ3ＰＯ4　　　　　　　　30ｇ/Ｌ
　　添加剂　　　　　　　　　　2～4ｇ/Ｌ
2 n5 |4 a- q/ j  ?; e) v" v　　ＯＰ-10乳化剂　　　　　　0.5～1ｍＬ/Ｌ
　　温度　　　　　　　　　　　75～85℃
　　时间　　　　　　　　　　　30～60ｓ

酸蚀(除灰)
5 J; A1 N% x6 g* a( H铝合金压铸件在热碱蚀溶液中腐蚀时，由于铝的化学溶解和合金元素Ｓｉ的不溶解，在零件表面上会残留一层附着的黑色膜，为了彻底除去这层膜，必须在以下混合酸中处理:
5 q/ h2 `. J  ~# b# I
/ y. m0 a! U" \# h1 k" N' n　　ＨＮＯ　　　　　　33份
　　ＨＦ　　　　　　　1份
, m0 V: i) C6 ]　　水　　　　　　　　少量
: G( Z1 ~  o7 X! F8 e8 [　　温度　　　　　　　室温
$ B1 P' x( a0 N& N. ~/ |　　时间　　　　　　　20～40ｓ
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浸Ｈ?Ｓ?Ｆ液
Ｈ?Ｓ?Ｆ液是浸锌溶液的改进，是我们自行研制的专用于铝件表面预处理的溶液，所获得的多元合金层结构紧密，结晶细致，孔隙较小，结合力良好，而且浸Ｈ?Ｓ?Ｆ溶液后可以直接光亮镀镍，简化了电镀工序，其工艺规范如下:

. o7 A: |# c8 I, q9 n; ]' v　　Ｈ?Ｓ?Ｆ　　　　　浓缩液500ｍＬ/Ｌ
　　水　　　　　　　　余量
, O" P- J% p5 k3 \　　温度　　　　　　　15～30℃
- X+ k3 u" D: `3 P" }( f　　时间　　　　　　　30～40ｓ

  @1 h/ U; u2 z$ r8 o电镀中间层中间层一般采用普通光亮镀镍溶液配方及工艺条件:

; l7 u3 k: q% H9 {8 i2 d  E　　硫酸镍(ＮｉＳＯ4?7Ｈ2Ｏ)　　　　　　250ｇ/Ｌ
  S& e; }$ A) I# \; l  i" y' g　　氯化镍(ＮｉＣｌ2?6Ｈ2Ｏ)　　　　　　60ｇ/Ｌ
' L* X, c( q% p* C0 s5 K3 W# V　　硼酸(Ｈ3ＢＯ3)　　　　　　　　　　　40ｇ/Ｌ
$ o! F# C5 t9 D: R/ J　　十二烷基硫酸钠　　　　　　　　　　　0.05～0 1ｇ/Ｌ
" ~: F7 @* b  A! L　　光亮剂　　　　　　　　　　　　　　　适当
- \$ f) g- ?6 r7 l; _3 a, _　　ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　4～4 5
9 P) h0 L( F3 Q# t# O5 L" F) M* m/ Q　　温度　　　　　　　　　　　　　　　　52～55℃
0 }* y9 w: @/ k& X　　阴极电流密度　　　　　　　　　　　　2 5～4Ａ/ｄｍ2
: E: A; q5 h  b7 m. S' X　　时间　　　　　　　　　　　　　　　　12～15分
　　阴极移动　　　　　　　　　　　　　　需要
电镀光亮镍时最好带电入槽，用大一倍的电流冲击镀1～2分钟，然后按常规镀镍。
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6 k! q! m. S& A" N/ f; E" E7 c% ~2 H铝合金压铸件电镀枪黑色工艺

铝合金压铸件毛坯→毛坯检验→机械抛光→汽油或三氯乙烯除油→凉干→上夹具→化学除油及碱腐蚀→温水清洗→冷水洗→流水中清洗→酸蚀→水洗→流水中清洗→浸Ｈ?Ｓ?Ｆ溶液→水洗→流水清洗→镀光亮镍(最好带电入槽)→水洗→流水中清洗→5%Ｈ2ＳＯ4溶液中活化→水洗→流水中清洗→镀枪黑色→水洗→流水中清洗→化学钝化→水洗→流水中清洗→烘干(5～10分钟)→下夹具→检验→浸漆或喷漆。国内枪黑色电镀工艺大都是锡镍合金镀层，也有锡钴合金镀层。其镀液有3种类型:氟化物型、氰化物型、焦磷酸盐型，从环保安全考虑，我们选择焦磷酸盐型枪黑色电镀工艺。

镀液配方及工艺条件
% V, J/ M" Q# V* I
　　ＳｎＣｌ2?2Ｈ2Ｏ　　　　　　13～15ｇ/Ｌ
0 U% F  n- n# f% p. m% E　　ＮｉＣｌ2?6Ｈ2Ｏ　　　　　　55～60ｇ/Ｌ
　　Ｋ4Ｐ2Ｏ7?3Ｈ2Ｏ　　　　　　230～250ｇ/Ｌ
' e  |4 L2 F# Z; j  l　　Ｈ?Ｓ?Ｆ-2添加剂　　　　　　5～15ｇ/Ｌ
$ }$ |8 }! w. H　　氨水或乙二胺　　　　　　　　5～10ｍＬ/Ｌ
　　ｐＨ　　　　　　　　　　　　8～9
/ |5 y# T+ I: I+ C- ?% A" b　　Ｔ　　　　　　　　　　　　　45～55℃
　　ｔ　　　　　　　　　　　　　1～3′
　　Ｄｋ　　　　　　　　　　　　0.5～1.5Ａ/ｄｍ2
7 n  y# g7 A% t4 p5 Z+ g　　阳极　　　　　　　　　　　　镍板
; }. n* c$ y9 K$ K( e8 b  z　　阴极移动　　　　　　　　　　需要

0 g; B: Q$ C( H: U/ O镀液配制
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①把计算量的氯化亚锡、氯化镍及焦磷酸钾等分别用50～60℃热水溶解。
②把溶解好的锡盐和镍盐溶液在不断搅拌下慢慢加至焦磷酸钾溶液中，再搅拌15ｍｉｎ左右，若有混浊，还要继续加温搅拌直至全部澄清。
③加入计算量的添加剂，用水溶解时加少量ＮａＯＨ。
④将计算量氨水加入，加水至所需容积，搅拌均匀。
+ G4 K( G7 u% q* {5 E) o⑤测量并调整ｐＨ至8～9，加温至45～55℃，边电解边试镀。
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) A7 P, x7 @; O& u& h镀液各成份的作用
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0 X# [- M) S+ O# Q+ @5 D* S% j氯化亚锡
它是提供锡离子的主盐。氯化亚锡的含量增加，锡镍合金镀层中锡的含量增加。氯化亚锡含量在较大范围内变化对镀层颜色没有明显的影响。当氯化亚锡含量过高时，镀层色泽变浅;含量过低时，镀层呈茶色。该镀液不允许加入双氧水等氧化剂，也不允许用空气搅拌，只能采用阴极移动。
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. C, `; o6 v6 ^氯化镍
它是提供镍离子的主盐。氯化镍含量增加，锡镍合金镀层中镍的含量略有增加。当氯化镍含量过低时，镀层色泽较浅。氯离子有利于镍板阳极活化和溶解。
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焦磷酸钾
' Y6 T$ U$ @9 o2 |0 P& M) J它是镍离子、锡离子的络合剂。焦磷酸钾除了络合镍、锡外，必须存在一定量的游离焦磷酸钾。焦磷酸钾含量偏低时，镀层粗糙，色泽不均匀。含量偏高时，阴极电流密度降低，沉积速度减慢。

4 X$ T: _( y2 k0 w氨水或乙二胺
, p' u! F! Y6 W加入氨水可降低镀层的内应力，并使镀层色泽均匀，由于氨水气味重，镀液经加温后，挥发更严重，故采用乙二胺替代。
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: R- T  {: g9 c7 P1 a( u  t添加剂
Ｈ?Ｓ?Ｆ-2添加剂也称发黑剂，是锡、镍离子的络合剂，是枪黑色电镀不可缺少的组份。由于发黑剂种类和含量的不同，可获得浅、中、深铁灰色和茶色外观。

镀后处理
/ E$ P4 K1 d; ^; [铝合金压铸件枪黑色电镀后，必须立即水洗，并钝化、烘干。钝化能提高镀层抗蚀能力，在烘箱中烘干的过程就是镀层坚膜的过程，此工序是不可缺少的。

化学钝化
9 H5 H- e! r; B) y6 d; V铬酐　　40～60ｇ/Ｌ
　　醋酸　　1～2ｍＬ/Ｌ
　　温度　　室温
2 L1 p; ~* x; _# Q. I　　时间　　30～60ｓ
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0 u' G9 F' B1 \  l  Z( N坚膜
8 g6 B& W$ U  y3 G# c' R& L/ t- ]老化镀层，改善提高镀层的耐蚀性。镀层钝化后，经水洗，放入烘箱内在100℃中烘干15～20分钟即可。

涂漆
  @0 J% k- @. ?涂漆的目的，是延长枪黑色镀层的使用寿命。根据产品质量档次高低而定。一些低档次的产品浸油提高防蚀性能，产品质量要求高的，必须进行喷漆处理。
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结束语
  P3 [. y# A* w# ^0 E% Z5 d" U铝合金压铸件镀枪黑色，镀层色泽似黑非黑，似灰非灰，而且光泽性好，呈现出高雅柔和的特殊外观，令人爱不释手。枪黑色电镀已在装饰性电镀领域占有一席之地，得到了推广应用。由于铝合金压铸件比重轻，能一次成型，降低成本，产品价格具有竞争能力，使应用范围进一步扩大，尤其适合于轿车、摩托车、灯具及轻工产品上应用。
资料来源：大卫逊工业设计
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