铝合金电镀知识

铝合金电镀知识

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在各种金属产量中，我国铝产量仅次于钢铁，我国又是世界上电解铝的生产大国。铝及其合金具有比强度高、导热、导电性好，以及可塑性和易成型等优点，已广泛应用于各行业。随着市场铜、锌金属的涨价，五金行业原以锌、铜为基材的产品利润已减少很多，而铝的价格上涨较缓慢，更由于铝及其合金的密度小（铝的密度为cm3），与其它常用金属相比，同样重量的材料可多制造约三倍的零部件。很多厂家都在准备用铝合金基材代替铜、锌基材，但是铝合金本身易形成天然氧化膜，造成电镀的头号难题！笔者从事铝合金电镀几年来，略有心得，愿抛砖引玉，共同研究，不正之处敬请指正。

2、铝合金前处理

铝合金基材

铝合金成型方法很多，目前大多是压铸和挤压成型；压铸的铝合金，多数为铝硅合金，由于铝跟硅的熔点、比重以及凝固点的不一致（铝的原子量，硅的原子量），在铝硅合金压铸过程当中容易造成偏折现象，产生富铝富硅态，这在大的平面压铸件表现更为突出，造成电镀处理的更加困难；金属铝的化学性质比较活泼，与氧的亲合力较强，在大气中极易在其表面生成一层氧化膜，甚至此氧化膜刚除去又会迅速重新生成新的氧化膜，严重影响镀层与基体铝的结合力；铝的电极电位较负，约（），很易失去电子，在电解液中能与多种金属离子立即发生置换反应，形成接触层，此种镀层疏松粗糙，严重影响镀层结合力；铝的膨胀系统比许多金属镀层大，当温度差别变化大时，由于基体与镀层的膨胀系数不一致，易产生内应力而破坏镀层；铸铝件有砂眼、铸孔、气泡等，电镀中易残留槽液和氢气，引起化学和电化学腐蚀，产生镀层起泡和脱落。

目前各厂家用于压铸的铝合金牌号杂乱，其它金属杂质和硅含量都不一样，造成后道电镀处理的难上加难。

电镀专业术语

内容：

1 电镀常识

表面处理的基本过程大致分为三个阶段：前处理，中间处理和后处理。

前处理

零件在处理之前，程度不同地存在着毛刺和油污，有的严重腐蚀，给中间处理带来很大困难，给化学或电化学过程增加额外阻力，有时甚至使零件局部或整个表面不能获得镀层或膜层，还会污染电解液，影响表面处理层的质量。包括除油、浸蚀，磨光、抛光、滚光、吹砂、局部保护、装挂、加辅助电极等。

中间处理

是赋予零件各种预期性能的主要阶段，是表面处理的核心，表面处理质量的好坏主要取决于这一阶段的处理。

后处理

是对膜层和镀层的辅助处理。

2 电镀过程中的基本术语

分散能力

在特定条件下，一定溶液使电极（通常是阴极）镀层分布比初次电流分布所获得的结果更为均匀的能力。亦称均镀能力。

覆盖能力

镀液在特定条件下凹槽或深孔处沉积金属的能力。亦称深镀能力。

阳极

能够接受反应物所给出电子的电极，即发生氧化反应的电极。

不溶性阳极

在电流通过时，不发生阳极溶解反应的电极。

阴极

反应于其上获得电子的电极，即发生还原反应的电极。

电流密度

单位面积电极上通过的电流强度，通常以 A/dm2 表示。

电流密度范围

能获得合格镀层的电流密度区间。

电流效率

电极上通过单位电量时，其一反应形成之产物的实际重量与其电化当量之比，通常以百分数表示。

阴极性镀层

电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层。

阳极性镀层

电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层。

阳极泥

在电流作用下阳极溶解后的残留物。

沉积速度

单位时间内零件表面沉积出金属的厚度。

初次电流分布

在电极极化不存在时，电流在电极表面上的分布。

活化

使金属表面钝化状态消失的作用。

钝化

在一定环境下使金属表面正常溶解反应受到严重阻碍，并在比较宽的电极电位范围内使金属溶解反应速度降到很低的作用。

氢脆

由于浸蚀，除油或电镀等过程中金属或合金吸收氢原子而引起的脆性。

PH 值

氢离子活度 aH+ 的常用对数的负值。

基体材料

能在其上沉积金属或形成膜层的材料。

辅助阴极

为了消除被镀制件上某些部位由于电力线过于集中而出现的毛刺和烧焦等毛病，在该部位附近另加某种形状的阴极，用以消耗部分电流，这种附加的阴极就是辅助阴极。

辅助阳极

除了在电镀中正常需用的阳极以外，为了改善被镀制件表面上的电流分布而使用的辅加阳极。

电解

使电流通过电解质溶液而在阳极，阴极引起氧化还原反应的过程。

极化

当电流通过电极时，电极电位发生偏离平衡电位的现象。

皂化反应

油脂在碱性条件下的水解反应。

阴极极化

直流电通过电极时，阴极电位偏离平衡电位向负的方向移动的现象。

槽电压

电解时，电解槽两极之间的总电位差。

3 镀覆方法术语

化学钝化

将制件放在含有氧化剂的溶液中处理，使表面形成一层很薄的钝态保护膜的过程。

化学氧化

通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。

电化学氧化

在一定电解液中以金属制件为阳极，经电解，于制件表面形成一层具有防护性，装饰性或其它功能氧化膜的过程。

电镀

利用电解原理，使金属或合金沉积在制件表面，形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。

转化膜

对金属进行化学或电化学处理所形成的含有该金属之化合物的表面膜层。

钢铁发蓝（钢铁化学氧化）

将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性的溶液中，使之于表面形成通常为蓝（黑）色的薄氧化膜的过程。

冲击电流

电流过程中通过的瞬时大电流。

光亮电镀

在适当条件下，从镀槽中直接得到具有光泽镀层的电镀。

合金电镀

在电流作用下，使两种或两种以上金属（也包括非金属元素）共沉积的过程。

多层电镀

在同一基体上先后沉积上几层性质或材料不同的金属层的电镀。

冲击镀

在特定的溶液中以高的电流密度，短时间电沉积出金属薄层，以改善随后沉积镀层与基体间结合力的方法。

磷化

在钢铁制件表面上形成一层不溶解的磷酸盐保护膜的处理过程。

热抗散

加热处理镀件，使基体金属和沉积金属（一种或多种）扩散形成合金的过程。

4 镀前处理和镀后处理术语

化学除油

在碱性溶液中借助皂化作用和乳化作用清除制件表面油污的过程。

电解除油

在含碱溶液中，以制件作为阳极或阴极，在电流作用下，清除制件表面油污的过程。

出光

在溶液中短时间浸泡，使金属形成光亮表面的过程。

机械抛光

借助于高速旋转的抹有抛光膏的抛光轮，以提高金属制件表面光亮度的机械加工过程。

有机溶剂除油

利用有机溶剂清除制件表面油污的过程。

除氢

将金属制件在一定温度下加热处理或采用其它方法，以驱除在电镀生产过程中金属内部吸收氢的过程。

退镀

将制件表面镀层退除的过程。

弱浸蚀

电镀前，在一定组成溶液中除去金属制件表面极薄的氧化膜，并使表面活化的过程。

强浸蚀

将金属制件浸在较高浓度和一定温度的浸蚀溶液中，以除去金属制件表面上氧化物和锈蚀物的过程。

镀前处理

为使制件材质暴露出真实表面，消除内应力及其它特殊目的所需，除去油污、氧化物及内应力等种种前置技术处理。

镀后处理

为使镀件增强防护性能，提高装饰性能及其它特殊目的而进行的（诸如钝化、热熔、封闭和除氢等）处理。

5 材料和设备术语

阳极袋

用棉布或化纤织物制成的套在阳极上，以防止阳极泥渣进入溶液用的袋子。

光亮剂

为获得光亮镀层在电解液中所使用的添加剂。

阻化剂

能够减缓化学反应或电化学反应速度的物质。

表面活性剂

在添加量很低的情况下也能显着降低界面张力的物质。

乳化剂

能降低互不相溶的液体间的界面张力，使之形成乳浊液的物质。

络合剂

能与金属离子或含有金属离子的化合物结合而形成络合物的物质。

绝缘层

涂于电极或挂具的某一部分，使该部位表面不导电的材料层。

挂具（夹具）

用来悬挂零件，以便于将零件放于槽中进行电镀或其他处理的工具。

润湿剂

能降低制件与溶液间的界面张力，使制件表面容易被润湿的物质。

添加剂

在溶液中含有的能改进溶液电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。

缓冲剂

能够使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质。

移动阴极

采用机械装置使被镀制件与极杠一起作周期性往复运动的阴极。

6 测试和检验相关术语

不连续水膜

通常用于表面被污染所引起的不均匀润湿性，使表面上的水膜变的不连续。

孔隙率

单位面积上针孔的个数。

针孔

从镀层表面直至底层覆盖层或基体金属的微小孔道，它是由于阴极表面上的某些点的电沉积过程受到障碍，使该处不能沉积镀层，而周围的镀层却不断加厚所造成。

变色

由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化(如发暗、失色等)。

结合力

镀层与基体材料结合的强度。

起皮

镀层成片状脱离基体材料的现象。

剥离

某些原因（例如不均匀的热膨胀或收缩）引起的表面镀层的破碎或脱落。

桔皮

类似于桔皮波纹状的表面处理层。

海绵状镀层

在电镀过程中形成的与基体材料结合不牢固的疏松多孔的沉积物。

烧焦镀层

在过高电流下形成的颜色黑暗、粗糙、松散等质量不佳的沉积物，其中常含有氧化物或其他杂质。

麻点

在电镀或腐蚀中，与金属表面上形成的小坑或小孔。

粗糙

在电镀过程中，由于种种原因造成的镀层粗糙不光滑的现象。

镀层钎焊性

镀层表面被熔融焊料润湿的能力。

典型通用产品的电镀工艺

内容：

1. 锁具、灯饰与装饰五金的电镀

锁具、灯饰、装饰五金的电镀加工约有40～50%出口美国、西欧等地，高档锁具的电镀加工过去几乎被广东中山小榄，以固力、华锋的大企制锁企业和温州的高档锁具、灯饰、装饰五金电镀所包揽。现在江苏的无锡、昆山；山东青岛等地都有高档加工。浙江的永康上升最快，今年9月的国际五金博览会又将形成新一轮五金新产品的开发。经济发达地区、沿海地区，对国际市场电镀加工的需求了解快，反应快，因此对新镀种、新工艺接受快、实践也快，各种枪黑色、珍珠黑的合金，多类粒度的沙面镍、多种色调的电镀应用十分流行。

锁具、灯饰、装饰五金件的基材大多为锌合金、钢铁件和铜件

典型电镀工艺如下：

（一）、锌基合金压铸件

抛光→三氯乙烯除脂→上挂→化学除油→水洗→超声波清洗→水洗→电解除油→水洗→酸盐活化→水洗→预镀碱铜→回收→水洗→

H2SO4中和→水洗→焦磷酸盐镀铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗→酸性光亮铜→回收→水洗→a)、或其他（b到e）

a) 镀黑镍（或枪黑）→水洗→干燥→拉丝→喷漆→（红古铜）

b) →镀光亮镍→回收→水洗→镀铬→回收→水洗→干燥

c) →仿金→回收→水洗→干燥→喷漆→干燥

d) →仿金→回收→水洗→镀黑镍→水洗→干燥→拉丝→喷漆→干燥→（青古铜）

e) →镀珍珠镍→水洗→镀铬→回收→水洗→干燥

（二）、钢铁件（铜件）

抛光→超声波清洗→上挂→化学除油→阴极电解除油→阳极电解除油→水洗→盐酸活化→水洗→预镀碱铜→回收→水洗→H2SO4中和→水洗→酸性光亮铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗（红古铜、镀铬、仿金、青古铜、珍珠镍工艺与锌基合金件相同）

2. 摩托车、汽车配件与钢制家俱的电镀

众所周知，四川重庆及周边地区是我国摩托车生产基地，此外浙江的温岭、山东济南、河南洛阳等地都有相当的加工规模，广东地区高要实力摩托车配件厂规模很大，从化一带电镀摩托车另部件工厂很多，钢制家俱厂的电镀分布在广州北部的花山，它们的基材都是钢铁，都采用多层电镀工艺，对外观、耐蚀性都有很高要求。

典型工艺如下：

抛光→上挂→阴极电解除油→水洗→酸电解→水洗→阳极电解除油→水洗→H2SO4活化→水洗→镀半光亮镍→全光亮镍→回收→水洗×3→镀铬→回收→清洗×3→下挂→干燥

摩托车零件厚度要求：Ni 20μm以上，Cr μm

防腐要求：CASS试验，连续喷雾16小时，达7级

家具要求与摩托车零件相同，N i层总厚度大约16-22μm

电位差：半光亮镍与全光镍之间的电位差为125～140mv

3. 卫生洁具配件的电镀

广东开平是洁具的电镀中心，此外温州、福建晋江、泉州一带台资工厂都是高档洁具配件电镀加工地区，洁具基材大多以锌合金为主，研磨十分讲究，要求镀层光亮度、整平性都很高。还有一部分洁具是黄铜基材，电镀工艺与锌合金相同（只是不需要镀焦磷酸铜）典型工艺如下：

锌合金件：

抛光→三氯乙烯除脂→上挂→化学除油→水洗→超声波清洗→水洗→电解除油→水洗→酸盐活化→水洗→预镀碱铜→回收→水洗→

H2SO4中和→水洗→焦磷酸镀铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗→酸性光亮铜→回收→水洗→干燥→下挂→抛光→除腊→水洗→镀碱铜→

回收→水洗→H2SO4中和→水洗→镀光亮镍（有些要求高，也用多层Ni）→回收→水洗×3→镀铬→回收→水洗×3→干燥

厚度要求：Cu 20～25μm Ni 12～15μm Cr ～μm

中性盐雾 96小时以上。

4. 电池壳的电镀

由于碱性锌锰电池与Ni－MH可充电池大量应用，除了我们自己的电池生产量不断扩大外，美国的金霸王、日本的东芝、松下都在国内大量生产这些电池，因此对AA、AAA电池壳的需求增多，因此电池壳的电镀工艺和专用设备又是另一个电镀界的热门话题，它要求滚镀镍光亮剂具有特别好的低DK区走位性能和后处理防锈性能。

电池壳电镀的技术指标如下：

1) 电池壳外壁镀层厚度±μm，内壁厚度≥μm；

2) 电池壳的外壁光亮，内壁白亮；

3) 镀层耐蚀性，中性盐雾大于8级；

4) 工艺稳定，成品率大于%；

典型工艺流程：

滚光除油→水洗→活化→水洗→表调→滚镀镍→水洗→去膜→水洗→钝化→水洗

→中和→水洗→封闭

5. 汽车铝合金轮毂的电镀

近年来北美、欧洲特别是美国市场对铝合金轮毂的需求加多，每只售价为100～150美元，电镀加工费为30～35美元，全部电镀加工最好四条线，连续生产。无锡电镀设备厂、无锡出新电镀环保设备厂均接到许多设备定单，广东的台山；湖南的益阳；浙江宁波；江苏昆山等地均有许多生产线。由于抛光研磨直到成品出来工序过程繁多、外观、耐蚀、结合力均要一流，电镀前处理剂及多镀种的光亮剂在整个加工中的共用有限，为了出口创汇，客户绝大多数选择国外着名公司的产品，Atotech占去了90%以上的市场。