锌合金铸件如何化学镀镍

发表于:2014-08-05 来源:中国铸造网
关键词: 铸件

  【铸造产业网】锌合金压铸件化学镀镍可提高其表面硬度,改善耐磨性能,拓宽使用范围。由于锌的两性行为,必须进行特殊处理,选择下列工艺:
  (1)确定合理的工艺流程
  二种典型工艺流程:①弱碱除油→弱腐蚀(1%H2SO4)→活化(焦磷酸盐)→预镀中性镍→化学镀镍→热处理;②水喷蚀(1%~20%H2SO4,10~15s)→预镀中性镍→预热→(柠檬酸1~2g/L,80~90℃,1min)→化学镀镍→热处理。
  (2)预镀中性镍
  中性镍配方1#:硫酸镍160~180g/L,柠檬酸钠192~216g/L,氯化钠10~16g/L,硼酸25~30g/L;pH=7,DK=4A/dm2,45℃,≥20min.配方2#:硫酸镍100~180g/L,柠檬酸钠130~200g/L,氯化钠15~20g/L,硼酸30~40g/L,添加剂A3ml/L;pH=7~7.5,DK=1~1.5A/dm2,冲击电流2~4A/dm2,冲击时间5~7min,50~60℃,20~25min,阴极移动20~30次/min.
  预镀中性镍应注意:①采用以硫酸镍为主盐的预镀液,接近化学镀镍的成份。pH值应控制在7~7.5左右。②保证底层有足够厚度,改善底层的质量。如配方2#中加入添加剂A,能提高底层与基体结合力,外观变得光滑细致,产品成品率达95%以上。③妥善处理溶液中产生的Ni(OH)2沉淀,恢复镀液的施镀能力。如用虹吸的办法将镀液中下部的沉淀与上部清液分开,然后用稀硫酸或柠檬酸将沉淀溶解,再将两部分溶液混合,用5%NaOH调整pH至规定值。
  (3)化学镀镍
  化学镀镍配方1#:硫酸镍20~30g/L,次亚磷酸钠20~30g/L,硼酸10~20g/L,乳酸10~30ml/L,pH=4.5~6.0,83±2℃。镀液的pH由6.0逐渐调至4.5,然后平稳施镀,可得到非晶态的化学镀镍层。若起镀时pH=4.5左右,这样镀层与预镀层由于pH相差较大,镀层磷含量变化太大,从而引起内应力,造成镀层分层脱落现象。配方2#:NiSO4.7H2O25~30g/L,NaH2PO2.H2O25~30g/L,NaAC15~20g/L,Na3C6H5O7.2H2O15~20g/L,添加剂B1(稳定剂)适量,添加剂B2(加速剂)适量,pH=4.8~5.2,88±2℃,1h,装载量1dm2/L,压缩空气搅拌150cm2/min,镀速15~20μm/h.
  (5)热处理
  化学镀镍层的硬度可通过热处理进行调整,组织仍为非晶状,使底层含量分布趋于均匀,且从基体就开始有少量的磷,使底层与镀层的结合力更好,组织更均匀细小,弥散度提高,镀层表面的光洁度、镀层的耐蚀性、耐磨性均有所提高。考虑到锌合金的熔点较低,为防止工件变形,采用底温度长时间热处理,如220±5℃,5h显微硬度增加5倍以上。也有人采用180℃×1h的热处理条件。
  镁合金化学镀镍的预处理方法
  按照常规的涂覆工艺,在镁合金表面很难获得结合力好的化学镀镍层。因为在化学镀镍的前处理工序转换间镁合金也易氧化。本工艺在化学镀镍前增加一道碱活化工序,将前处理进行中生成的氟化物及氧化物膜溶解,使表面活化再化学镀镍,便能获得结合力良好的化学镀镍层。
  预处理工艺流程:除油(碱液煮沸)→碱刻蚀(Na4P2O7.10H2O100~200g/L,NaNO330~100g/L,室温,
  1~2min)→酸活化(H3PO4.200ml/L,NH4HF100g/L,室温,1~2min)→碱活化(Na2HPO2.H2O25g/L,螯合剂15g/L,pH=9~10,室温,1~2min)
  化学镀镍配方:Ni3K6H5O7,NaHPO4.H2O25g/L,Na4P2O7.10H2O50g/L,NH4F5~10g/L,=9~10,<60℃,10~60.
  钛合金化学镀镍的预处理方法
  由于钛金属活性大,新鲜表面暴露在含氧介质中很快被氧化,形成一层致密的、稳定性很高的氧化膜,若在其表面直接化学镀镍是相当困难的。为了在钛合金上获得结合力好的镍层,必须在施镀前采用适当的预处理以改善镀层与基体的结合力。采用下列预处理方法,操作简单,可实现钛合金直接化学镀镍,获得结合力良好的镀层。
  (1)浸蚀
  较好的钛合金浸蚀必须含少量氢氟酸,但含量不能太高,否则会造成钛合金表面腐蚀不均匀,甚至出现凹凸不平的表面。这是因为合金中钒比其它元素更耐蚀的缘故。同时如果溶液中含有硝酸,使钛表面发生钝化,不能进行镍的自催化沉积。
  浸蚀液为:盐酸(36%~38%)94~96份,氢氟酸(70%)4~6份,室温,2min.钛合金浸蚀后,外观腐蚀均匀光亮。
  (2)活化
  活化液中含有氟化物和乳酸。氟离子的存在加速了钛氧化膜的溶解。乳酸作为镍的络合剂,当溶液中没有乳酸时,活化膜结合力差。因为活化的钛合金较容易与溶液中的镍离子发生置换反应:2Ti+3Ni3+→2Ti3++3Ni.随着乳酸的加入,镍离子被络合,发生上述反应的困难越大,导致置换反应后镍与钛基体的结合力越牢固。过量乳酸对活化没有影响。温度越高越有利于钛氧化膜溶解和活化基表面与镍离子的置换反应;若温度越低,活化时间增长,效果变差。pH值越低活化反应越迅速,不但钛氧化膜溶解,而且活性钛也发生腐蚀,置换反应的镍同时也受到浸蚀,导致活化膜的结合力越差;pH值越高,钛氧化膜越稳定(不溶解或很少溶解),活化反应越慢。当pH值>6时活化反应几乎不发生。其他条件正常下,活化时间越长活化越充分,当活化基础课表面露出后,表面生成一层具有催化活性的、均匀的黄褐色膜,便发生了镍与钛的置换反应,直至钛合金基体被镍层完全覆盖后转换反应停止,所以活化时间越长越好。如果活化不充分,将使后续的化学镀镍局部无镀层或鼓泡。
  活化液为:乙二醇700ml/L,酸性氟化铵35g/L,氯化镍20g/L,硼酸50g/L,乳酸20ml/L,醋酸(99%)
  180ml/L,pH<6,>50℃,30min
  (3)化学镀镍
  工艺酸方:硫酸镍20g/L,次亚磷酸钠25g/L,络合剂15g/L,乳酸18g/L,丙酸钠18g/L,pb2+微量,pH=5,85%,阴极移动。
  本配方适用Ti-6Al-4V和Ti-15V-3Al-3Cr等钛合金施镀,镀层结合力良好。
  17粉末冶金件化学镀镍的预处理方法
  (1)烘油
  烘油温度250~300℃,油烟除尽为止。烘油是化学镀镍的关健工序之一,对后继的除油除锈工作起很大的促进作用。
  (2)洗涤
  热水洗涤温度>85℃,比一般材料表面处理热水洗涤的温度高些,利于清洗工件孔内渗入的碱液及皂、脏物等。
  (3)阳极除油
  为更大限度地减少碱液渗入工件内孔的机会,利用阳极除油。除油液为:NaOH30~50g/L,Na2CO320~30g/L,Na3PO4.10H2O20~30g/L,NiSiO33~5g/L,60~90℃,DA=3~10,3~5min.
  (4)弱腐蚀
  HCl100~150g/L,室温,0.5~2min,时间不能过长,洗涤要彻底。
  值得指出,粉末冶金件不宜用吹砂除锈,尽管吹砂后表面光洁,但砂末能渗入工件孔隙,在化学镀镍时,砂末会逸出和附看在工件表面,影响镀层质量。另外工件洗涤要彻底,避免镀层出现“发花”现象。

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