铝及其合金电镀硬铬工艺探讨

    慧聪表面处理网讯：(1.常州卡尔迈耶纺织机械有限公司,江苏常州213161;2.南京航空航天大学高新技术研究院,江苏南京210016)
    摘要：对目前铝及其合金电镀硬铬的工艺流程、溶液的配方以及操作条件进行了研究,同时也介绍了各工艺流程中应注意的问题和镀铬层的检测参数。六种预镀工艺有相近的工艺流程,也有各自的特点;几种工艺方法所获得的镀层均有良好的结合力、显微硬度、耐磨性及抗冲击性能。
    关键词：铝;铝合金;电镀;硬铬
    中图分类号:ＴＱ153.4　　　　　文献标识码:Ａ　　　　　文章编号:1000 4742(2008)04 0013 03
    0　概述
    铝及其合金因具有良好的导电导热性、高延展性、低密度、高强度、易成型等优点,而广泛应用于交通、航空航天、电子、建筑、装潢、纺织等行业。但其表面硬度低、耐磨性差、易腐蚀等缺点也影响其应用范围和寿命。对铝及其合金进行表面改性可以改善这些缺点,其最有效的方法之一就是镀硬铬[1 2]。
    笔者所从事的纺织行业中有许多铝合金零件需要表面镀硬铬,改善其耐磨和耐蚀性。鉴于我公司对此类零件国产化的迫切要求,我方与南京航空航天大学在铝合金镀硬铬方面展开了相关合作。镀铬层的维氏硬度达1000,较合金基体提高了近10倍;同时硬铬层的耐磨和耐蚀性能均达到设计要求。
    1　原理
    铝是一种化学活性很高的活泼金属,它的电极电势很低(Φ=-1.67Ｖ),具有很强的亲氧性。同时又是一种两性金属,在空气中极易发生钝化,给铝合金电镀带来了困难。铸造铝合金因有砂眼、起泡等缺陷,在电镀中容易滞留残液和气体,会引起氢脆和镀层脱落等现象。
    铝及其合金电镀的关键是镀层与基体金属的结合力问题;而影响结合力的关键是预镀是否合理。目前常用的工艺有两次浸锌法[3 5]、化学镀镍 磷[6 7]、浸锌后镀镍[3]、浸锌后镀锌[8]、磷酸阳极氧化法[4]和盐酸浸蚀法[9]等。这些工艺的过程大致相近,都是先去除表面的氧化膜,再通过不同方法获得稳定的中间层,最后进行电镀。稳定的中间层可以防止自然氧化膜的再生,在镀前保护好裸铝表面;同时形成具有超微观、均匀的凹凸结构以及较大的孔体积和较小的电阻;保证在电镀时沉积金属快,晶核形成多,附着好;而且可以避免高硬度的铬层与较软的铝基体直接接触而可能引起开裂和凹陷。
    2　铝及铝合金电镀硬铬
    2.1　工艺流程
    喷砂处理→碱蚀→水洗→酸蚀→水洗→预镀→水洗→镀铬→水洗→吹干→除氢
    2.2　主要工序说明
    2.2.1　喷砂处理
    一些镀件表面可预先采用喷砂处理,这不仅可以使零件表面获得均匀的粗糙面,而且可以增加铝合金表面的显微硬度,增加电镀的表面积,提高镀层结合力。喷砂处理可采用干喷或水喷,使用不同目数的玻璃砂,调整喷砂的参数可以获得不同粗糙度的均匀表面。喷砂后要及时去除表面残留的玻璃砂,以免对后道工序产生影响。
    2.2.2　碱蚀除油
    碱蚀液配方及工艺条件:
    氢氧化钠50～100ｇ/Ｌ,磷酸三钠30～45ｇ/Ｌ,碳酸钠20～30ｇ/Ｌ,60～80℃,0.5～1.0ｍｉｎ。
    此过程可反复操作,但时间要短以防过腐蚀,除油后要用热水和冷水清洗。有时也可用有机溶剂除油。