鋁及鋁合金的鍍前處理介紹-工程

鋁及鋁合金的鍍前處理介紹-工程文章：鋁及鋁合金電鍍前的處理工藝-工程(1)鋁及鋁合金的特性鋁及鋁合金在電鍍過程中面臨比鋼鐵、銅等金屬更為復(fù)雜和困難的挑戰(zhàn)，主要原因如下：①鋁及鋁合金極易與氧結(jié)合生成氧化膜，且這層膜一旦被移除，短時(shí)間內(nèi)又會(huì)形成新的氧化膜，嚴(yán)重影響電鍍層的附著力。②鋁的電極電位極低，容易與電位較高的金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)，影響電鍍層的附著力。③鋁及鋁合金的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)高于其他金屬，因此不適宜在溫度波動(dòng)較大的環(huán)境中進(jìn)行電鍍。鋁與其他金屬鍍層的熱膨脹系數(shù)差異會(huì)導(dǎo)致較大的應(yīng)力，從而影響電鍍層與鋁基體之間的附著力。④鋁是典型的兩性金屬，既能溶于酸也能溶于堿，在酸性和堿性電鍍液中均不穩(wěn)定。⑤鋁合金壓鑄件中的砂眼、氣孔可能導(dǎo)致電鍍液和氫氣的殘留，容易產(chǎn)生氣泡，降低電鍍層與基體金屬的結(jié)合力。為了在鋁及鋁合金表面獲得附著力強(qiáng)的電鍍層，必須針對(duì)上述問題，在電鍍前采取特定的預(yù)處理措施。除了常規(guī)的去油、蝕刻、拋光外，還需要進(jìn)行特殊的預(yù)處理，以形成一層過渡金屬層或具有導(dǎo)電性的多孔化學(xué)膜層，確保后續(xù)電鍍層具有良好的附著力。目前常用的方法有兩種：化學(xué)浸鋅后電鍍其他金屬；陽極氧化處理后再電鍍其他金屬。(2)化學(xué)浸鋅化學(xué)浸鋅是最早使用、最為成熟且應(yīng)用最廣泛的處理方法。該方法將鋁和鋁合金件浸入強(qiáng)堿性的鋅酸鹽溶液中，在去除鋁表面氧化膜的同時(shí)，置換出一層緊密且附著力強(qiáng)的沉積鋅層。這層沉積鋅層一方面防止鋁的再次氧化，另一方面改變了鋁的電極電位，使得在鋅表面電鍍比在鋁表面電鍍更為容易，同時(shí)也改善了其他條件的影響，使鋁和鋁合金的電鍍獲得滿意的附著力。1)化學(xué)浸鋅原理當(dāng)鋁和鋁合金浸入強(qiáng)堿性鋅酸鹽溶液時(shí)，界面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即鋁氧化膜和鋁的溶解以及鋅的沉積。Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2O2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑2Al+3ZnO2^2-+2H2O→3Zn+2AlO2^-+4OH^-在浸鋅溶液中，鋅以配合物形式存在，析出電位變負(fù)，使得置換反應(yīng)緩慢而均勻地進(jìn)行。由于氫在鋅上有較高的過電位，析氫反應(yīng)受到強(qiáng)烈抑制，鋁基體不會(huì)受到嚴(yán)重腐蝕，有利于置換反應(yīng)，從而獲得均勻致密的鋅沉積層。2)化學(xué)浸鋅工藝規(guī)范浸鋅工藝通常采用兩次浸鋅。在浸鋅溶液中，氫氧化鈉作為鋅的絡(luò)合劑，通過調(diào)節(jié)其與氧化鋅的比例，可以控制置換反應(yīng)以較慢的速度進(jìn)行，從而改善鍍層結(jié)構(gòu)，使結(jié)晶更加細(xì)致均勻?；瘜W(xué)浸鋅溶液中，氫氧化鈉與鋅的比例一般為(5～6)：1，但鋁銅合金則提高到(6～10)：1。在浸鋅溶液中，除了氫氧化鈉和氧化鋅外，添加少量其他物質(zhì)，旨在改善浸鋅層的結(jié)構(gòu)，提高浸鋅層與基體的結(jié)合力。加入少量FeCl3時(shí)，F(xiàn)e^3+與Al發(fā)生置換反應(yīng)，使沉積的鋅層含有少量鐵；加入酒石酸鉀鈉時(shí)，可防止Fe^3+在堿性溶液中沉淀，通過控制它們的加入量可調(diào)節(jié)鋅層中鐵的含量。溶液中引入F^-可對(duì)鋁硅合金起活化作用?；瘜W(xué)浸鋅時(shí)的掛具不宜使用銅或銅合金，以免銅與鋁或鋁合金發(fā)生置換，應(yīng)使用鍍鎳后的鋼絲或銅或銅合金進(jìn)行化學(xué)浸鋅。(3)陽極氧化處理陽極氧化處理是在特定工藝條件下，在鋁與鋁合金表面生成一層具有一定厚度和特殊結(jié)構(gòu)的氧化膜。這層氧化膜孔隙豐富，孔徑較大，具有良好的導(dǎo)電性，與基體結(jié)合力強(qiáng)。電鍍時(shí)，金屬粒子沉積在膜孔隙中，提高鍍層的附著力。陽極氧化可在多種溶液中進(jìn)行，與其他陽極氧化工藝得到的氧化膜相比，磷酸氧化膜具有較為均勻的粗糙度，具有超微觀均勻的凹凸結(jié)構(gòu)、最大的孔徑和最小的電阻。在此表面上沉積金屬，晶核形成多，鍍層均勻細(xì)致，附著力好。因此，磷酸陽極氧化處理是最適合作為電鍍打底層的陽極氧化處理工藝。常用的磷酸陽極氧化工藝規(guī)范如下：磷酸(H3PO4)300～500g/L電壓20～40V溫度25～35℃氧化時(shí)間10～15min陽極電流密度1～2A/dm^2氧化膜的孔隙率隨磷酸含量的增加和溫度的升高而增加，隨電流密度的降低而減少；氧化膜的厚度隨磷酸濃度的增加而降低。氧化膜的厚度僅需約3μm。由于氧化膜極薄，在后續(xù)電鍍時(shí)，不宜采用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性電