铝及铝合金的电镀.pdfVIP

特殊材料的电镀 第一章 铝及铝合金的电镀 铝及其合金是应用最广泛的金属之一，具有导电性好、传热快、密度小、比强度高、易 于成型等优点。但是铝及其合金有硬度低、不耐磨、易发生晶间腐蚀、不易焊接等缺点，影 响其应用范围和使用寿命。经过电镀之后可避短扬长，赋予防护一装饰和机能用途，可延长 使用寿命和扩大应用范围： (1)改善装饰性； (2)提高表面硬度与耐磨性； (3)降低摩擦系数，改善润滑性； (4)提高表面导电性能； (5)提高耐蚀性(包括与其他金属组合)； (6)易于焊接； (7)提高与橡胶热压合时的结合力； (8)提高反光率； (9)修复尺寸公差。 铝上电镀比其他金属上电镀要困难得多，主要是起泡和脱皮，结合力不良。究其原因 是①铝和氧有很强的亲和力，表面总有一层氧化膜存在；②铝是两性金属，没有适合直接电 镀的电解液；③铝很活泼，与许多金属易发生置换；④铝的膨胀系数大；⑤铝基与镀层之间 常有氢气吸藏，容易鼓泡。因此，提高铝上镀层结合力的关键在于仔细清除铝表面上的自然 氧化膜，并防止它重新生成。通常要在铝基上镀覆一层与之结合强固的底层或中间层。 铝和底层金属的结合要满足如下条件：①完全无氧化膜和油污的清洁表面；②与铝直接 接触的底层金属要与铝的晶格常数比较接近，而且原子半径较小；③如果是形成合金则要有 较高的固溶度，以利于镀层在原沉积层上延伸。实践表明在洁净的铝表面上浸锌、锌铁合金、 锌镍合金和浸镍等可满足要求。 、 第一节镀前处理 铝及其合金上的电镀效果主要取决于镀前准备的细致程度。 一、除油污和浸蚀处理 1．有机溶剂除油 对于油污较多的铝零件在化学除油前先用溶剂粗除油。常用的有煤油、汽油、丙酮、乙 醇、正丁醇、甲苯或四氯化碳等溶剂。 2．化学除油工艺规范 化学除油工艺规范(见表5—1—1)。 表 5—1—1 化学除油工艺规范 3．阴极电解除油 三聚磷酸钠 10g／L，碳酸钠 l0g／L，60℃，阴极电流密度 l0A／dm2，电解 1min以内。 4．浸蚀 浸蚀是前处理中较为重要的一道工序。其目的是为了进一步除去铝表面的各种合金元素 和夹杂物，形成富铝表面。 浸蚀可以用碱浸蚀或酸浸蚀。近期研究表明，采用酸浸蚀对铝的腐蚀小，不仅可以保证 表面粗糙度和尺寸公差，而且所含的合金元素去除比较彻底，从而保证镀层的结合力。 (1)碱浸蚀。工艺规范，列于表 5—1—2。 表 5—1—2 铝零件碱浸蚀工艺规范 (2)酸浸蚀(出光)。在铝及合金上电镀要选择适合于不同合金成分的酸浸蚀工艺，才能 真正达到活化基体和提高结合力的目的。如果酸浸蚀恰当，铝上镀层经 200℃，3h 耐热试验 也不会剥离和起泡。 在除油和碱蚀中铝合金中的铁、锰、铜、镁、硅等元素不溶于碱，常残留于铝表面上， 俗称“挂灰”，也必须除去。各种铝材的酸浸蚀工艺规范，列于表 5—1—3。 表 5—1—3 铝合金酸浸蚀工艺规范 二、特殊处理 1．喷砂 其主要目的是清除铝零件表面自然氧化膜和粗化表面，以增强镀层与基体的结合力。砂 子粒度 44～64，喷砂后在酸中活化一次即可带电人槽电镀，在电镀开始的 2min～4min 内用 两倍于正常电流密度进行冲击，然后降至正常规范。 2．浸锌和锌镍合金 这是使用最普及的铝上电镀打底方法。前处理除油、碱蚀及浸酸出光的铝零件在锌酸盐 中化学浸锌，残留于表面上的氧化膜就溶解了，一旦铝基溶解就同时