摘要:浸锌是铝及其合金特殊前处理中较为常见的方式,在实际生产中占有重要地位。对浸锌前处理的碱蚀和出光的改进方法进行了总结。较为详细的阐述了铝及铝合金浸锌溶液从浓溶液到稀溶液,从单纯浸锌到多元合金浸锌,从有氰到无氰的发展过程。同时,对浸锌工艺的改良与发展及浸锌机理的研究进行了简要评述。
关键词:浸锌溶液;浸锌机理;浸锌工艺;置换;氰化物
中图分类号:TQ153.15 文献标识码:A
引 言
铝及其合金电镀前预处理中,浸锌方法占有较为重要的地位,是公认最经济实惠、最有商业利用价值的方法,该方法适用于各种铝及其合金。同时,浸锌溶液中各成分的添加量也不必严格控制,成本较低。浸锌层是架接铝及其合金基体和后续镀层的重要桥梁,浸锌的研究对铝合金的应用具有重要的意义。本文综述了一些学者对铝及其合金浸锌前碱蚀和出光溶液的研究和浸锌溶液配方、工艺及机理的研究。
1 浸锌前碱蚀和出光溶液的研究
铝及铝合金浸锌前的碱蚀溶液中加入一些有机物,如葡萄糖酸钠、庚糖酸钠、甘油、山梨醇、柠檬酸钠等,可以防止生成白色的氢氧化铝沉淀,多元醇不仅可以络合铝离子抑制沉淀,而且可以增加碱蚀溶液的黏度。
铝-硅合金的出光溶液最常见的是硝酸与氢氟酸。目前,采取的改良措施有:1)改良硝酸、氢氟酸。如用氟化钠、氟化铵、氟化氢铵等含F-的盐类代替氢氟酸;在出光溶液中加入尿素(对黑色金属)、氨基磺酸(对有色金属)等抑制NOx产生;2)彻底不用硝酸、氢氟酸。对于低硅铝合金和挤压铝合金可以使用氧化性酸;对于高硅铝合金和铝合金压铸件,可以采用氧化性酸和超声波进行出光,取代氢氟酸和硝酸。
2 浸锌溶液的研究
1927年Hewitson[1]发明了碱性浸锌溶液的配方,并且申请了专利:1931-1932年Altmannsberger创建了浸锌工艺,并运用了浸锌产品,然后各个厂家纷纷开始使用浸锌产品;1935年Braund、Sutton以及Elssner,1936年Orlova对浸锌配方及工艺进行了进一步研究。随后,1939年Korpiun[2]和1942年Perner[3]申请了浸锌专利。直到20世纪50年代初,由于H.Bengston的报道浸锌才被广泛的使用,浸锌才得以实现商品化。Trans.、Meyer、Ehrhardt、Guthrie、Bullough、Gardan、Heiman、Zelley和Keller等人都进一步对浸锌机理及浸锌层对后续镀层性能的影响进行了深入细致的研究。
最简单的浸锌溶液就是把氧化锌溶解到氢氧化钠中。这种浸锌溶液所沉积的锌呈树枝状,镀层结合力不佳。1949年F.Keller和W.G.Zelley[4,5]提出了一个在室温下使用的浸锌液配方:NaOH500g/L;ZnO100g/L;时间1min;温度15～27℃。
由于铝合金铸造和锻造件中Si、Mg、Cu等元素含量较高,为了改善浸锌层质量,在浸锌溶液中加入少量FeCl3·6H2O、KNaC4H4O6·4H2O。改良的浸锌溶液基本配方为:NaOH500～520g/L;ZnO100g/L;KNaC4H4O6·4H2O10g/L;FeCl3·6H2O:1～2g/L。
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