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铝合金轮毂电镀只要做好前处理,就不会产生起泡、掉皮的质量缺陷,尤其是关键工序的生产,要想提高电镀一次合格率,铝轮毂前处理质量的好坏是铝轮毂电镀最重要的因素。

一、 除腊、除油

铝合金轮毂表面如果没有盲孔,则可直接用化学法对铝合金表面进行除膜、除油处理(最好不要用电化学除腊或除油,因为铝是二性金属,既能与酸发生反应,又能与碱发生反应,尤其是电化学除油、除腊过程中极易出现基体表面过腐蚀,使轮毂报废或重新返抛),由于除腊与除油不彻底是镀层起泡、掉皮的主要原因,建议先手工擦洗除油、除腊后再进行化学除油。

一般情况下都不采用磷酸三钠和碳酸钠(浓度各25 g/L,温度70~80℃,时间为1~3 min)进行化学除油、除腊,而选用专业生产企业生产的除腊水或除腊液,这些公司生产的除腊水都比两碱的除腊、除油效果好得多。

如果铝合金表面有盲孔,则必须使用超声波除腊、除油,这样才能最大限度地杜绝镀层结合力不良或镀层出现镍疤现象。

除腊除油后,铝合金表面都有一层垢膜和氧化膜层,这膜层必须除去,除去的方法可在碱溶液或酸溶液中去除,其中碱腐蚀可用如下配方:氢氧化钠(NaOH)50 g/L,时间0.5~1 min,温度:50~60℃。也可以购买成品企业生产的专用碱腐蚀液,还易于控制一些。

经过碱腐蚀后,表面生成一层黑色的膜层,它在除光工序中去除,除光有3种工艺: a)硝酸(HNO3),氢氟酸(HF)=3∶1,时间1~2 min,温度为常温; b)硝酸(HNO3)750 mL/L,氟化氢(NH4HF2)120 g/L,时间30 s,温度为室温; c)硫酸100 mL/L ,双氧水50 mL/L,时间15~60 s,温度为室温。

二、浸锌

浸蚀除垢后,轮毂表面暴露的铝遇到氧气会立即形成氧化膜,铝在浸锌溶液中能有效除去表面氧化膜,同时又沉积锌层,防止铝的再氧化,使铝表面电极电位向正方向移动,从而提高后续电镀层与铝基体的结合力。经研究发现,一次浸锌和二次浸锌在外观和物理结构上有很大不同,二次浸锌层比一次浸锌层硬,覆盖能力好,而且呈微细蜂窝网状,最后这一特性很重要,通过这种网状结构,可以增强与预镀镍和镀铜层的结合力。

浸锌是铝合金电镀最为重要的一个工序,铝合金基体表面浸锌质量的好坏直接关系到暗镍液是否与铝合金基体接触(如果接触,铝合金中的铝将与暗镍液发生置换反应,从而基体表面将吸附置换过程中产生的氢气(H2),这样轮毂在电镀过程中就出现起泡现象,置换反应方程式如下:

2Al+6H+ 3H2↑+2Al3+

浸锌过程中轮毂表面中的氧化膜与浸锌液中的氢氧化钠(NaOH)发生如下反应: Al2O3+NaOH NaAlO2+H2O

然后金属铝与浸锌液中的氧化锌(ZnO2)2—

发生如下反应: ZnO+2NaOH Na2ZnO2+H2O

Na2ZnO2 2Na++(ZnO2)2- (双箭头正确,锌酸钠在水溶液中是以离子状态存在的,它一方面不停的溶解,另一方面又不停的生成,因为浸锌液的氧化锌和氢氧化钠的浓度是相当高的。)

2Al+3(ZnO2)2-+2H2O 3Zn+2(AlO2)2-+4(OH)-

2Al+2NaOH +2H2O 2NaAlO2+3H2↑

这样锌在铝合金基体表面就完成沉淀过程了,因此在浸锌过程中一般都要加空气搅拌,使反应过程中产生的气体(H2)从基体上逸出。

在第一次浸锌过程中,浸锌时间稍长于第二次浸锌时间约30~40 s内为宜,第一次浸锌后,必须把浸锌退掉(可用50%硝酸退掉),以保证在第二次浸锌时铝合金基体表面完全没有氧化膜层,在纯水清洗过程中动作要快一些(空气中暴露时间最好不要超过10 s);第二次浸锌后,经纯水洗后应尽快进入暗镍液中进行电镀(因为锌也是呈两性的,也极活泼,极易与空气中的氧气发生氧化反应而生成氧化锌),在进入暗镍槽中时,应带电入槽,因为暗镍液中的PH值一般都低于5,因此浸锌层在通电前如果与暗镍液接触会发生如下反应:

Zn+2H+ Zn2+ H2↑

这样也同样会使铝合金轮毂在镀暗镍后出现起泡现象。浸锌液的配制和选择是比较重要的,这里简单说明几点:

1、配制浸锌液的水必须用纯水; b)保持浸锌液浓度在适宜范围内;

2、配制浸锌液的锌粉等其他物质时,纯度至少要在工业Ⅰ级水平; d)浸锌液的工作温度最好在15~25℃范围内效果比较好一些;

3、如果企业没有分析浸锌液浓度的设备和仪器,一定要学会观察浸锌后轮毂表面的颜色,哪种颜色是正常的,哪种颜色是不正常的。

有的二次浸锌后还浸锌镍合金液,因浸锌镍合金后的铝轮毂表面具有光亮,表面镍合金的化学活性较弱,因此具有能直接镀镍、镀硬铬的优点;但浸锌镍合金液内含有氰化钠等危险化学物质,故一般情况下二次浸锌后直接镀暗镍。

三、 镀暗镍

1、暗镍的作用:轮毂材质是压铸铝,其中含有大量的硅,除垢后的铝表面形成许多凸出的硅粒点,浸锌处理不能使轮毂表面硅颗粒形成锌层。实验发现,用pH=4.0~4.5的传统预镀镍工艺效果不佳,经反复试验,先用pH=2.0~3.0的预镀镍工艺效果极佳,这样的预镀液能够以“架桥”方式沉积镍层,并有效覆盖在硅粒上。另外,压铸铝多孔隙,采用此预镀液可以大大提高深镀能力;二次预镀镍采用pH=4.0~4.5工艺条件,可使一次预镀形成的镍层趋于均匀、平整,为酸铜快出光提供条件。

2、镀暗镍的配方:目前镀暗镍的配方都是传统方法,硫酸镍 220~250 g/L,氯化镍 40~45 g/L, 硼酸 35~40 g/L,pH=2.0~3.0,温度50~55℃,电流密度3~5 A/dm2,时间 5~10 min。 二次预镀镍工艺条件与一次预镀镍基本相同,只是pH值提高到4.0~4.5。

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