摘要：介绍碱性无氰锌钴合金电镀工艺、镀层和镀液性能及槽液维护控制。镀层耐蚀性高,镀液稳定性好,是理想的锌合金镀层。
关键词：碱性锌钴合金电镀;耐蚀性;稳定性
1前言
锌合金电镀近年来发展迅猛,由于优异的耐腐蚀性能,应用越来越广泛,我们公司先后开发了锌镍合金(中镍、高镍)、锌铁合金、锌钴合金电镀。锌钴合金镀层由于钴的作用,镀层在腐蚀过程中,锌优先溶解,其腐蚀产物主要以氢氧化锌形式存在,对腐蚀起阻挡作用;钴向内层富集,形成阻挡层,减缓了腐蚀速度;随着钴含量的提高,耐蚀性提高,当钴含量超过1%,耐蚀性随钴含量提高变化幅度变小,钴含量一般控制在0·3%-1·0%,耐中性盐雾试验可达1000h,是同等厚度镀锌层的三倍以上。以前锌钴合金电镀多为氯化物类型,这里介绍的是碱性锌钴合金电镀及钝化工艺。
2锌钴合金电镀工艺
2·1工艺流程
装挂(滚、挂镀)→化学除油→热水洗→化学除油→热水洗→流动冷水洗→酸腐蚀→流动冷水洗→锌钴合金电镀→流动冷水洗→出光→流动冷水洗→钝化→流动冷水洗→封闭→干燥→检验。
2·2电镀溶液配方及工艺条件
锌钴合金电镀溶液配方及工艺条件见表1。
表1
2·2·1锌及钴盐
都是主盐,锌范围宽,钴控制在30ppm-120ppm;镀液中钴含量增加,镀层中钴含量也随着增加。要沉积0·3%的钴,镀液中钴的浓度约为30ppm,沉积0·5%的钴,镀液中钴含量约为50ppm,有5%的偏差,但是相当接近;如果需要镀层中含2%的钴,至少需要含钴200ppm的镀液。该工艺最难得的是合金中钴的含量可以很高,除特殊要求外,很少有超过1%的。在大多数情况下,只需控制镀液中钴的含量就能得到镀层中所需的钴的含量。
2·2·2钴盐络合剂
主要保持钴盐在镀液中的稳定性。如果含量太高,他会抑制所沉积合金镀层中的含钴量的范围和沉积速度。
2·2·3光亮剂及开缸剂
提高阴极极化。该镀液具有优良的分散能力、深镀能力及较宽的电镀范围。
2·2·4电流密度
该工艺电流密度范围很宽,电流密度对镀层钴含量影响不大。
2·2·5温度
温度提高,镀层钴含量增加。
2·3出光
硝酸,mL/L
2-10
时间,s3-5
2·4钝化
钴含量低,便于锌钴合金钝化。镀层钴含量一般控制在0·3%-1·0%,当钴含量大于2%,难以形成良好的钝化膜。
钝化色泽有:彩色、白色、橄榄色及黑色。三价铬钝化后镀层盐雾试验达300h无白锈。
(1)三价铬彩色钝化
HK200-A,mL/L100-150
HK200-B,mL/L60-100
pH1·8-2·2
温度,℃20-40
时间,s20-60
(2)三价铬黑色钝化
HK300-A,mL/L60-100
HK300-B,mL/L30-70
pH1·8-2·3
温度,℃25-35
时间,s30-60
3·镀液维护控制
3·1钴含量的控制
根据镀层钴含量要求,计算钴添加剂消耗。钴含量为0·50%的镀层,消耗钴添加剂400mL/kA·h,钴含量为0·75%的镀层,消耗钴添加剂600mL/kA·h。补充钴添加剂时,应同时补加钴盐络合剂,添加比例1:1。
3·2铁含量的控制
铁会与钴在合金中共沉积,控制铁的含量是不太可能的,因为在镀液中铁与钴一样可溶。但是可以通过工件在进入镀槽前加强淋洗、中和,尽可能保持工件干净,以减少铁的带入。
3·3锌杂质含量的控制
为了减少阳极锌锭金属杂质的影响,最好以溶锌液的方式补充。
3·4镀液杂质处理方法
(1)小电流通电处理金属杂质;
(2)锌粉加活性炭处理金属杂质及有机物杂质。
4镀层和镀液性能
4·1深镀能力
内孔法测量,电流密度2A/d?,电镀30min时,H/р=2·5。
4·2均镀能力
远近阴极法测量,电流密度2A/d?,K=5,T=[(K-M)/(K+M-2)]×100%=77%·
4·3电流效率
库伦法测量,电流密度2A/dm2时,电流效率=70%。
4·4结合力
采用弯曲试验。180°弯曲,与钢铁基体结合力良好,无起皮、脱落。
4·5耐蚀性
镀层含钴量0·6%时,中性盐雾试验达300h无白锈,1000h无红锈。
5·锌钴合金电镀故障及处理
锌钴合金电镀故障及处理方法见表2。
表2
6·结论
(1)碱性锌钴合金电镀层钴含量均匀,且钴含量容易控制,可以得到高含量的锌钴合金镀层;
(2)镀层硬度是镀锌层的2·5倍;
(3)镀液分散能力、覆盖能力均能与碱性镀锌媲美,镀层脆性小,耐蚀性优良;
(4)槽液维护方便,稳定性好,电流范围宽,电流效率70%左右。
锌合金电镀近年来应用越来越广,正逐步替代电镀锌;锌钴合金镀层对二氧化硫具有良好的耐蚀能力,中性盐雾试验可达1000h,在汽车、地铁配件如管道系统、燃料系统、制动系统等方面有广泛的应用,还可用于各种标准件及紧固件等。
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