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鋁合金輪毂電鍍只要做好前處理,就不會産生起泡、掉皮的質量缺陷,尤其是關鍵工序的生産,要想提高電鍍一次合格率,鋁輪毂前處理質量的好壞是鋁輪毂電鍍最重要的因素。

一、 除臘、除油

鋁合金輪毂表面如果沒有盲孔,則可直接用化學法對鋁合金表面進行除膜、除油處理(最好不要用電化學除臘或除油,因爲鋁是二性金屬,既能與酸發生反應,又能與堿發生反應,尤其是電化學除油、除臘過程中極易出現基體表面過腐蝕,使輪毂報廢或重新返抛),由于除臘與除油不徹底是鍍層起泡、掉皮的主要原因,建議先手工擦洗除油、除臘後再進行化學除油。

一般情況下都不采用磷酸三鈉和碳酸鈉(濃度各25 g/L,溫度70~80℃,時間爲1~3 min)進行化學除油、除臘,而選用專業生産企業生産的除臘水或除臘液,這些公司生産的除臘水都比兩堿的除臘、除油效果好得多。

如果鋁合金表面有盲孔,則必須使用超聲波除臘、除油,這樣才能最大限度地杜絕鍍層結合力不良或鍍層出現鎳疤現象。

除臘除油後,鋁合金表面都有一層垢膜和氧化膜層,這膜層必須除去,除去的方法可在堿溶液或酸溶液中去除,其中堿腐蝕可用如下配方:氫氧化鈉(NaOH)50 g/L,時間0.5~1 min,溫度:50~60℃。也可以購買成品企業生産的專用堿腐蝕液,還易于控制一些。

經過堿腐蝕後,表面生成一層黑色的膜層,它在除光工序中去除,除光有3種工藝: a)硝酸(HNO3),氫氟酸(HF)=3∶1,時間1~2 min,溫度爲常溫; b)硝酸(HNO3)750 mL/L,氟化氫(NH4HF2)120 g/L,時間30 s,溫度爲室溫; c)硫酸100 mL/L ,雙氧水50 mL/L,時間15~60 s,溫度爲室溫。

二、浸鋅

浸蝕除垢後,輪毂表面暴露的鋁遇到氧氣會立即形成氧化膜,鋁在浸鋅溶液中能有效除去表面氧化膜,同時又沉積鋅層,防止鋁的再氧化,使鋁表面電極電位向正方向移動,從而提高後續電鍍層與鋁基體的結合力。經研究發現,一次浸鋅和二次浸鋅在外觀和物理結構上有很大不同,二次浸鋅層比一次浸鋅層硬,覆蓋能力好,而且呈微細蜂窩網狀,最後這一特性很重要,通過這種網狀結構,可以增強與預鍍鎳和鍍銅層的結合力。

浸鋅是鋁合金電鍍最爲重要的一個工序,鋁合金基體表面浸鋅質量的好壞直接關系到暗鎳液是否與鋁合金基體接觸(如果接觸,鋁合金中的鋁將與暗鎳液發生置換反應,從而基體表面將吸附置換過程中産生的氫氣(H2),這樣輪毂在電鍍過程中就出現起泡現象,置換反應方程式如下:

2Al+6H+ 3H2↑+2Al3+

浸鋅過程中輪毂表面中的氧化膜與浸鋅液中的氫氧化鈉(NaOH)發生如下反應: Al2O3+NaOH NaAlO2+H2O

然後金屬鋁與浸鋅液中的氧化鋅(ZnO2)2—

發生如下反應: ZnO+2NaOH Na2ZnO2+H2O

Na2ZnO2 2Na++(ZnO2)2- (雙箭頭正確,鋅酸鈉在水溶液中是以離子狀態存在的,它一方面不停的溶解,另一方面又不停的生成,因爲浸鋅液的氧化鋅和氫氧化鈉的濃度是相當高的。)

2Al+3(ZnO2)2-+2H2O 3Zn+2(AlO2)2-+4(OH)-

2Al+2NaOH +2H2O 2NaAlO2+3H2↑

這樣鋅在鋁合金基體表面就完成沉澱過程了,因此在浸鋅過程中一般都要加空氣攪拌,使反應過程中産生的氣體(H2)從基體上逸出。

在第一次浸鋅過程中,浸鋅時間稍長于第二次浸鋅時間約30~40 s內爲宜,第一次浸鋅後,必須把浸鋅退掉(可用50%硝酸退掉),以保證在第二次浸鋅時鋁合金基體表面完全沒有氧化膜層,在純水清洗過程中動作要快一些(空氣中暴露時間最好不要超過10 s);第二次浸鋅後,經純水洗後應盡快進入暗鎳液中進行電鍍(因爲鋅也是呈兩性的,也極活潑,極易與空氣中的氧氣發生氧化反應而生成氧化鋅),在進入暗鎳槽中時,應帶電入槽,因爲暗鎳液中的PH值一般都低于5,因此浸鋅層在通電前如果與暗鎳液接觸會發生如下反應:

Zn+2H+ Zn2+ H2↑

這樣也同樣會使鋁合金輪毂在鍍暗鎳後出現起泡現象。浸鋅液的配制和選擇是比較重要的,這裏簡單說明幾點:

1、配制浸鋅液的水必須用純水; b)保持浸鋅液濃度在適宜範圍內;

2、配制浸鋅液的鋅粉等其他物質時,純度至少要在工業Ⅰ級水平; d)浸鋅液的工作溫度最好在15~25℃範圍內效果比較好一些;

3、如果企業沒有分析浸鋅液濃度的設備和儀器,一定要學會觀察浸鋅後輪毂表面的顔色,哪種顔色是正常的,哪種顔色是不正常的。

有的二次浸鋅後還浸鋅鎳合金液,因浸鋅鎳合金後的鋁輪毂表面具有光亮,表面鎳合金的化學活性較弱,因此具有能直接鍍鎳、鍍硬鉻的優點;但浸鋅鎳合金液內含有氰化鈉等危險化學物質,故一般情況下二次浸鋅後直接鍍暗鎳。

三、 鍍暗鎳

1、暗鎳的作用:輪毂材質是壓鑄鋁,其中含有大量的硅,除垢後的鋁表面形成許多凸出的硅粒點,浸鋅處理不能使輪毂表面硅顆粒形成鋅層。實驗發現,用pH=4.0~4.5的傳統預鍍鎳工藝效果不佳,經反複試驗,先用pH=2.0~3.0的預鍍鎳工藝效果極佳,這樣的預鍍液能夠以“架橋”方式沉積鎳層,並有效覆蓋在硅粒上。另外,壓鑄鋁多孔隙,采用此預鍍液可以大大提高深鍍能力;二次預鍍鎳采用pH=4.0~4.5工藝條件,可使一次預鍍形成的鎳層趨于均勻、平整,爲酸銅快出光提供條件。

2、鍍暗鎳的配方:目前鍍暗鎳的配方都是傳統方法,硫酸鎳 220~250 g/L,氯化鎳 40~45 g/L, 硼酸 35~40 g/L,pH=2.0~3.0,溫度50~55℃,電流密度3~5 A/dm2,時間 5~10 min。 二次預鍍鎳工藝條件與一次預鍍鎳基本相同,只是pH值提高到4.0~4.5。

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