鋁件電鍍前處理一定要控制好
前言
鋁及鋁合金因其優(yōu)良的物理化學(xué)性能和力學(xué)加工性能，在機械制造、電子通信、航空航天等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
通過電鍍處理，可進一步提高鋁及鋁合金的耐磨性、導(dǎo)電性和其他特殊性能，并改善外觀，從而拓寬其應(yīng)用范圍。
但鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，親氧能力強，經(jīng)過常規(guī)預(yù)處理的活性鋁零件表面極易生成一層薄而致密的氧化膜，嚴(yán)重影響了鍍層的結(jié)合力。
鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較負，極易與槽液中的金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)，生成疏松、易剝落的接觸鍍層，影響后續(xù)鍍層的結(jié)合力。
鋁合金中含有硅、銅等元素，其含量越高，對鍍層的結(jié)合力影響越大。鋁的線膨脹因數(shù)較大(20℃時為24×10^-6)，在電鍍過程中，基體與鍍層之間易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響鍍層的結(jié)合力。
因此，根據(jù)零件材質(zhì)和前道加工工藝，從細節(jié)入手加強前處理的過程控制，是生產(chǎn)中獲得結(jié)合強度優(yōu)良的鍍層的關(guān)鍵。
1  鍍前處理工藝
1.1  常規(guī)預(yù)處理
常規(guī)處理流程為超聲波除油─超聲波堿洗─出光，可徹底清除零件表面的油污及氧化鋁。
1.2   特殊預(yù)處理
經(jīng)常規(guī)預(yù)處理后，再經(jīng)過特殊的預(yù)處理可以防止氧化膜的進一步生成以及后續(xù)電鍍過程中置換反應(yīng)的發(fā)生。
常用的方法有鹽酸活化、陽極氧化、浸鋅等。其中浸鋅是目前鋁零件電鍍最成熟、應(yīng)用最廣的處理方法。
浸鋅液一般由氫氧化鈉、氧化鋅和配位劑組成。
當(dāng)活性鋁表面浸入溶液時，鋁被氫氧化鈉所溶解，同時溶液中的鋅配離子得到電子，置換沉積到鋁基體表面。
由于鋅和鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位接近，而且氫在鋅上的過電壓較高，發(fā)生的共軛反應(yīng)緩慢而均勻，所形成的置換鋅層致密。
2 影響因素及控制要點
2.1  根據(jù)零件的鍍前加工工藝合理調(diào)整堿洗前工序
2.1.2  精密機加工零件
零件表面的氧化膜剛剛生成，較易清洗，此時只需根據(jù)零件表面油污程度，適當(dāng)增加有機溶劑除油。
但精密零件經(jīng)不起強堿的長時間腐蝕，否則會影響其表面粗糙度和尺寸精度，嚴(yán)重時會產(chǎn)生廢品。
如果機加工過程中使用的是水性切削液(一般偏堿性)，而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件生產(chǎn)、檢驗過程較長，一些清洗不徹底的零件上由于切削液的殘留造成了輕微局部腐蝕而形成花斑，此時可在進行如上堿洗前增加超聲波熱水洗─超聲波冷水洗─硝酸洗(40%～60%)─冷水洗工序， 疵病可以得到消除或緩解。
2.1.2  經(jīng)旋壓、沖擠加工的零件
零件表面的氧化膜較厚，加工過程中會有一些機械雜質(zhì)和油污(特別是在機加工過程中與鋼、銅材料的零件混用加工設(shè)備)，對鍍層性能影響更大。因此，需用強堿及硝酸沖洗2～ 3，難清洗可用超聲波輔助清洗。
零件在加工過程中若油污沒有除凈，表面易形成一層燒結(jié)的焦化物，除油之后直接堿洗會引起局部腐蝕，產(chǎn)生麻坑。此時可將零件浸泡在濃硝酸(85%～95%)中以松動焦化物，而后在強堿溶液中超聲波清洗去除。
2.2  根據(jù)零件材質(zhì)的不同調(diào)整出光工藝的配方
鋁合金零件經(jīng)堿洗后，表面會殘留一層黑色腐蝕物，一般可在硝酸中清洗去除。但特殊鋁材，如防銹鋁、含硅鋁合金等不易洗凈，需對出光工藝進行調(diào)整。
一般鋁合金：硝酸(HNO₃)∶水(H₂O)= 3∶2。防銹鋁：硝酸(HNO₃)∶硫酸(H₂SO₄)= 1∶1。含硅鋁合金：硝酸(HNO₃)∶氫氟酸(HF)= 3∶1。應(yīng)特別注意的是，一般鋁合金出光工藝中不可使用濃硝酸，因濃硝酸會使鋁表面形成一層較厚的氧化鋁，從而影響鍍層結(jié)合力。出光后的零件要及時進行下道工序，盡量減少在空氣中的停留時間。
2.3  根據(jù)零件結(jié)構(gòu)調(diào)整水洗方式
水洗質(zhì)量的好壞不僅關(guān)系到零件質(zhì)量，而且對避免槽液交叉污染，保證長期穩(wěn)定生產(chǎn)有重要意義。
對于結(jié)構(gòu)簡單的零件，只要注意保證超聲波清洗的時間及加強清洗時的拋動/抖動即可。結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜的零件，水槽超聲波清洗后再沖洗一次，或者在水槽中增設(shè)超聲波/壓縮空氣攪拌以提高清洗質(zhì)量。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，如盲孔、凹槽多的零件，應(yīng)使用超聲波清洗。筆者所在客戶公司在某產(chǎn)品回轉(zhuǎn)體零件鍍鎳中，分別在出光、浸鋅、化學(xué)鍍鎳和最后的純水洗中增加超聲波清洗后，零件因盲孔滲液造成的外觀質(zhì)量問題及鍍液交叉污染問題得到了徹底解決。盲孔很深的零件應(yīng)增加超聲波/高壓噴射清洗。
2.4  掛具及裝夾
掛具一般用 2A12 鋁材制作，導(dǎo)電掛鉤為銅質(zhì)，主桿與支桿最好采用焊接方式連接，也可采用鉚接方式，但必須涂綠勾膠。這樣可提高掛具的使用壽命，同時避免了鉚接點在使用過程中松動而影響導(dǎo)電性，以及溶液在鉚接點處殘留而影響零件質(zhì)量。
零件的裝夾應(yīng)注意以下 3 點：
(1)要夾緊，保證電鍍過程中的電接觸良好和清洗質(zhì)量；
(2)裝夾時使盲孔朝上，如果盲孔較多，應(yīng)盡可能使其朝斜上；
(3)在保證性能的前提下盡可能留出工藝裝夾孔，因為裝夾部位是無鍍層的。
2.5  浸鋅溫度
浸鋅一般采用二次浸鋅法，流程為：浸鋅→水洗→退鋅→水洗→二次浸鋅→水洗。其工藝過程簡單，除了要重視出光后和二次浸鋅前零件的清洗細節(jié)外，也要注意控制浸鋅溫度。浸鋅溫度一般控制在 15～30℃。溫度太低時，浸鋅效果較差，導(dǎo)致后續(xù)鍍層結(jié)合力差。
2.6  流程的選擇
流程 I：超聲波除油→超聲波堿洗→出光→浸鋅→退鋅→二次浸鋅→化學(xué)鍍鎳→鍍其他金屬。
流程 II：超聲波除油→超聲波堿洗→出光→浸鋅→退鋅→二次浸鋅→氰化鍍銅→鍍其他金屬。
在以上2個流程中，優(yōu)先選擇流程I。這是因為：鋁件化學(xué)鍍鎳工藝雖然成本偏高，但在生產(chǎn)控制上較為容易；另外，經(jīng)一定溫度的熱處理后，化學(xué)鎳層與鋁基體的結(jié)合好壞容易分辨(結(jié)合不好時易起泡)。