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锌镍合金电镀控制要点
发布:2018-11-16

锌镍合金(通常含质量分数10%~15%的Ni)的耐蚀性很高(是锌镀层的3~6倍),其硬度为200~250HV,比碱性锌酸盐镀锌层的硬度(90~120HV)高,而且具有低氢脆性以及良好的焊接性和可机械加工性。


Zn–Ni合金电镀工艺


Zn–Ni合金电镀的工艺流程为:化学除油─二级逆流水洗─脱脂酸洗─三级逆流水洗─阳极电解除油─二级逆流水洗─活化─三级逆流水洗─浸碱─电镀Zn–Ni合金─四级逆流水洗─浸纯水─钝化─纯水洗2道─热纯水洗─压缩空气吹干─烘干。


Zn-Ni合金前处理的注意事项


为确保合金镀层获得理想的结合力和外观,工件表面应“四无”,即无油、无锈、无挂灰、无氧化膜。前三“无”电镀人均知道,而最后一“无”常常被忽视。
    氧化膜是在工件基体表面形成的一层结构不严密的氧化物或吸附物(统称为氧化膜),这种不严密的物质若在电镀中不能被迅速溶解或清除,而被夹杂在镀层中时,镀层的结合力就会大大下降,且镀层外观易出现发花、发雾、针孔、粗糙等缺陷,带有氧化膜的工件的表面状态被称为“钝态”或“非活态”。这种状态会妨碍合金镀层在基体表面晶格上的自然延伸,造成各种各样的电镀缺陷。形成金属表面氧化膜(钝态)的原因很多,例如钢铁工件进入Zn–Ni合金镀槽前必须经过酸洗活化,若酸洗活化后在空气中暴露时间较长,镀件表面会迅速形成一层氧化膜,有时甚至有浮锈产生,且酸洗活化中酸的浓度越高,钢铁件在空气中越易氧化,因此在酸洗和活化中适量加入添加剂以避免或减少氧化膜的形成,是非常必要的。此类添加剂主要由缓蚀剂、表面活性剂及对铁基体有活化作用的有机物组成。
    由于碱性Zn–Ni合金对前处理要求严格,认真及时地完善前处理工艺是十分必要的,这也是保证产品质量极为重要的措施。另外,返工件必须在线外酸洗槽中退除完合金镀层后才能进入本工艺流程,线上绝对不允许返工件直接生产。另外要注意,挂具走完一个流程后也必须在另外的酸洗液中完全退除了Zn–Ni合金镀层才能上线使用。若Zn–Ni合金镀层没有每次退尽,轻则影响工件的走位,重则有严重的挂具印、阴阳面等。


Zn–Ni合金与碱性环保锌的配槽成本比较


在配槽成本方面,碱性锌的成本为1.2元/L左右,成本与使用添加剂的量有很大关系。Zn–Ni合金成本是7~8元/kg,是碱性锌酸盐镀锌的5倍左右,而且这只是配制镀液的成本,如果加入冷冻、加热等设备及镍阳极或镀厚镍的钢板阳极,其投资远远大于碱性镀锌液。


Zn–Ni合金镀液控制要点

NaOH含量    

在100~140g/L的范围内,镀层的含镍量随NaOH质量浓度的上升而略有上升,且当NaOH为130~140g/L时达到最高。但NaOH质量浓度超过140g/L后,镀层中的含镍量略有下降。NaOH在100~140g/L范围内时,镀液的电流效率变化不大,一般为70%左右。另外,NaOH是锌的配位剂,可改善电镀液的导电能力,一般选取为120~140g/L。


ZnO及Ni2+的含量    

当镀液中镍离子一定时,锌离子浓度越高,则镀层的含镍量越低。因此,控制镀液中镍离子和锌离子的比值很重要,一般m(Zn2+)∶m(Ni2+)=10~13,在生产中可通过增加或减少Zn2+与Ni2+的比值来控制镀层的镍含量。镀液中NaOH/ZnO质量比控制在10~12为宜。ZnO含量过高会影响低区走位。


配位剂含量    

配位剂主要为有机胺,当镀液中配位剂不足时,镀液中的镍离子易产生沉淀而无法与锌离子共沉积,导致走位不佳。配位剂能与镍离子形成带正电荷的[NiC8H23N3],由于锌镍合金的电沉积是在负电荷的阴极表面进行,镍的配离子受到双电层电荷的吸引作用而容易到达阴极表面放电,所以镀层中镍含量随配位剂浓度增大而增加。当镀液中配位剂含量不足时,镀层中的镍含量达不到10%以上。镀液中的配位剂体积分数若达到80~100mL/L,则足以与全部镍离子形成配合物,随后配位剂浓度再继续增加,镀层中含镍量也会再增加。


电流密度    

碱性Zn–Ni合金中含镍量随着电流密度的增大而略有增加,在0.5~6.0A/dm2范围内基本保持恒定。从保证镀层的含镍量和电流效率两方面来综合考虑,生产时电流密度应控制在1.5~2.0A/dm2为好。电流密度过大,则阴极电流效率降低,车间的碱雾大。


温度    

碱性Zn–Ni合金一般在20~28°C时均能获得良好的镀层,镀液温度升高,镀层中的镍含量会有所增加。温度过高时,镀层中镍含量过高,且低区走位不佳,Na2CO3易累积,所以自动控温设备是必要的要求之一。

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