一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝的製作方法

2023-09-24 04:36:35 4

專利名稱：一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬的表面處理領域，涉及一種鋅合金壓鑄件的電鍍方法，尤其涉及一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝。
背景技術：
鋅合金含鋁3 5% (重量)，含銅0. 5 2% (重量)，含鎂0. 03 0. 08% (重量)，其餘為鋅。鋅合金的材料成本低，採用壓鑄的方法可以一步成型製造出公差小、形狀複雜的零件，常用來代替銅、銅合金和鋼鐵材料製造的受力較小和形狀較複雜的結構件和裝飾件。因此，鋅合金壓鑄件在工業上應用非常廣泛。由於鋅合金的電極電位較負，化學穩定性較差，需要鍍銅/鎳/鉻多層防腐蝕裝飾性鍍層。鋅合金壓鑄件的形狀一般比較複雜，特別是含有深孔的鋅合金壓鑄件，在壓鑄過程中往往會產生成分偏析現象，在工件表面形成富鋁相或富鋅相，這些相既溶於酸也溶於鹼。 在電鍍過程中，由於孔深處的基材得不到很好的保護而受到強酸或強鹼型鍍液(如硫酸鹽鍍銅、六價鉻鍍鉻等)腐蝕，導致產品性能受到影響，良品率下降。電鍍液通常必須包括主鹽和導電鹽，主鹽提供電沉積金屬的離子，它以絡合離子形式或水化離子形式存在於不同的電鍍液中，導電鹽用於增加溶液的導電能力，從而擴大允許使用的電流密度範圍，另外也可以選擇性添加絡合劑、緩衝劑或其化添加劑，如整平劑、光亮劑、抗針孔劑，以及有助於陽極溶解的活化劑等。鋅合金壓鑄件傳統的電鍍工藝流程為鍍前處理一鍍銅打底一電鍍，用傳統的工藝電鍍含深孔鋅合金壓鑄件，會出現鍍銅後表面光亮，無起泡起皮現象，但是鋅合金壓鑄件浸入電鍍液後，深孔部位就會受到電鍍液的腐蝕，鍍層容易起泡。CN101634041A公開了一種含盲孔鋅合金工件表面電鍍鋅的方法及其溶液，提供的溶液有效的減少電鍍液對鋅合金基體的腐蝕，但未從根本上杜絕腐蝕現象，僅僅是減少了此類現象。

發明內容
本發明的目的在於提供一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝。本發明解決問題的技術方案是
一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，包括以下步驟
1)鍍前處理將鋅合金壓鑄件表面清洗乾淨，酸活化；
2)鍍銅打底在鋅合金壓鑄件表面鍍一層銅打底，鍍完後水洗、酸活化、水洗；
3)化學鍍鎳將化學鍍鎳的鍍液PH值調整為8.0 9. 0，鋅合金壓鑄件浸入鍍液中進行化學鍍處理，然後水洗、酸活化、水洗；
4)電鍍將鋅合金壓鑄件進行後續電鍍處理。優選的，化學鍍鎳時鍍液溫度保持在30 50°C。優選的，化學鍍鎳的施鍍時間為5 20min。優選的，鍍銅打底時電流密度為0. 5 3. 0 A/dm2。
優選的，鍍銅打底的電鍍時間為5 20min。優選的，酸活化均為稀硫酸活化，硫酸的體積濃度為1% 10%。優選的，鋅合金壓鑄件含有深孔。本發明的有益效果是
本發明在鋅合金壓鑄件先預鍍上一層銅作為打底層，然後再用化學鍍的方法沉積上一層化學鎳層，不僅提高了壓鑄件與後續鍍層的結合力，還避免了壓鑄件的深孔位置受到腐蝕，提高了產品性能，可以廣泛應用在五金、衛浴等行業。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但並不局限於此。實施例所用的鋅合金壓鑄件的形狀較複雜，含深孔數目不低於一個，不使用輔助陽極很難通過電鍍的方法在其深孔位置鍍上鍍層。實施例中所用到的電鍍和化學鍍的鍍液成分如下
無氰鍍銅的鍍液中硫酸銅的含量為10 15g/L，羥基亞乙基二膦酸的含量為90 150g/L，碳酸鉀的含量為50 70g/L，二氧化硒的含量為0. 1 0. 2g/L，聚二硫二丙烷磺酸鈉的含量為0. 003 0.01g/L;
氰化鍍銅的鍍液中氰化亞銅的含量為50 60g/L，氰化鈉的含量為60 95g/L，氫氧化鉀的含量為10 20g/L，酒石酸鉀鈉的含量為10 20g/L ；
化學鍍鎳的鍍液中硫酸鎳的含量為15 20g/L，次亞磷酸鈉的含量為15 20g/L，檸檬酸鈉的含量為30 50g/L，乳酸的含量為1 4g/L ；
焦磷酸鹽鍍銅的鍍液中焦磷酸銅的含量為65 90g/L，焦磷酸鉀的含量為280 330 g/L， (質量濃度25 28%)濃氨水的含量為2 3mL/L ；
硫酸鹽鍍銅的鍍液中硫酸銅的含量為180 220g/L，硫酸的含量為60 70g/L，氯離子的含量為60 120ppm，聚二硫二丙烷磺酸鈉的含量為0. 01 0. 03g/L,乙撐硫脲的含量為0. 0002 0. 0007g/L，巰基苯並咪唑的含量為0. 0003 0. 0008g/L，聚乙二醇(分子量 6000)的含量為 0. 03 0. 07g/L ；
硫酸鹽鍍半光澤鎳的鍍液中硫酸鎳的含量為260 300g/L，氯化鎳的含量為40 ^g/L，硼酸的含量為40 50g/L，1，4 丁炔二醇的含量為0. 1 0. 3 g/L，十二烷基硫酸鈉的含量為0.01 0.03 g/L；
硫酸鹽鍍光澤鎳的鍍液中硫酸鎳的含量為240 300g/L，氯化鎳的含量為50 65g/ L,硼酸的含量為40 55g/L，糖精的含量為0. 5 1. Og/L, 1，4 丁炔二醇的含量為0. 3 0. 5 g/L,十二烷基硫酸鈉的含量為0. 05 0. 2 g/L ；
鍍裝飾鉻的鍍液中鉻酐的含量為200 250g/L，硫酸的含量為0. 5 1. 2g/L，三價鉻的含量為1 3g/L，氟矽酸鈉的含量為8 12g/L。實施例1
將6個含有1個深孔的鋅合金壓鑄件，其中孔直徑為2釐米，孔深度為7釐米，分別依次進行下述電鍍方法 1)鍍前處理
a)熱浸除油除油溫度為70°C，除油時間為Smin ；b)超聲波除油除油溫度為60°C，除油時間為3min，然後水洗1次；
c)陰電解電解溫度為35°C，電解時間為60s，然後水洗1次；
d)陽電解電解溫度為50°C，電解的時間為50s，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
2)無氰鍍銅打底調節鍍液的PH值為9.0，將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為55°C，帶電入槽，電流密度為2 A/dm2,電鍍時間為5min，然後水洗1次，酸活化，水洗1次；
3)化學鍍鎳調節鍍液的PH值為8.0，將壓鑄件浸入鍍液中，使用鐵片進行引鍍，鍍液溫度為40°C，施鍍時間為5min，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
4)焦磷酸鹽鍍銅調節鍍液的pH值為8.5，將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為60°C，電流密度為2 A/dm2,電鍍時間為lOmin，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
5)硫酸鹽鍍銅將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為M°C，電流密度為4A/dm2,電鍍時間為lOmin，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
6)硫酸鹽鍍半光澤鎳將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為55°C，pH值為4.0，電流密度為4 A/dm2,電鍍時間為IOmin ；
7)硫酸鹽鍍光澤鎳調節鍍液的pH值為4.4，將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為60°C， 電流密度為4 A/dm2,電鍍時間為lOmin，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
8)鍍裝飾鉻將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為40°C，電流密度為10A/dm2,電鍍時間為:3min，然後水洗4次，烘乾。上述方法中均使用體積濃度為8%的硫酸活化。實施例2
將6個含有2個深孔的鋅合金壓鑄件，其中孔直徑分別為2cm和1cm，孔深度分別為5 cm和6 cm,分別依次進行下述電鍍方法
1)鍍前處理
a)熱浸除油除油溫度為70°C，除油時間為Smin；
b)超聲波除油除油溫度為60°C，除油時間為3min，然後水洗1次；
c)陰電解電解溫度為35°C，電解時間為60s，然後水洗1次；
d)陽電解電解溫度為50°C，電解的時間為50s，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
2)氰化鍍銅打底調節鍍液的PH值為12.0，將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為45°C， 電流密度為0. 5A/dm2，電鍍時間為20min，然後水洗1次，酸活化，水洗1次；
3)化學鍍鎳調節鍍液的pH值為8.5，將壓鑄件浸入鍍液中，使用鐵片進行引鍍，鍍液溫度為30°C，施鍍時間為lOmin，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
4)電鍍依次進行焦磷酸鹽鍍銅、硫酸鹽鍍銅、硫酸鹽鍍半光澤鎳、硫酸鹽鍍光澤鎳、 鍍裝飾鉻條件同實施例1。上述方法中均使用體積濃度為1%的硫酸活化。實施例3
將6個含有3個深孔的鋅合金壓鑄件，其中孔直徑分別為Icm、2cm和3 cm，孔深度分別為6cm、5cm和km，分別依次進行下述電鍍方法 1)鍍前處理
a)熱浸除油除油溫度為70°C，除油時間為Smin；
b)超聲波除油除油溫度為60°C，除油時間為3min，然後水洗1次；c)陰電解電解溫度為35°C，電解時間為60s，然後水洗1次；
d)陽電解電解溫度為50°C，電解的時間為50s，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
2)無氰鍍銅打底調節鍍液的PH值為9.0，將壓鑄件浸入鍍液中，鍍液溫度為55°C，帶電入槽，電流密度為3A/dm2，電鍍時間為lOmin，然後水洗1次，酸活化，水洗1次；
3)化學鍍鎳調節鍍液的PH值為9.0，將壓鑄件浸入鍍液中，使用鐵片進行引鍍，鍍液溫度為50°C，施鍍時間為20min，然後水洗2次，酸活化，水洗1次；
4)電鍍依次進行焦磷酸鹽鍍銅、硫酸鹽鍍銅、硫酸鹽鍍半光澤鎳、硫酸鹽鍍光澤鎳、 鍍裝飾鉻條件同實施例1。上述方法中均使用體積濃度為10%的硫酸活化。對比例1
將與實施例1型號相同的6個鋅合金壓鑄件，分別按照實施例1所述的電鍍方法進行電鍍，不同的是鍍完無氰鍍銅後不進行化學鍍鎳，直接鍍焦磷酸鹽鍍銅，即省去步驟3)化學鍍鎳。對比例2
將與實施例2型號相同的6個鋅合金壓鑄件，分別按照實施例2所述的電鍍方法進行電鍍，不同的是鍍完氰化鍍銅後不進行化學鍍鎳，直接鍍焦磷酸鹽鍍銅，即省去步驟3)化學鍍鎳。對比例3
將與實施例3型號相同的6個鋅合金壓鑄件，分別按照實施例3所述的電鍍方法進行電鍍，不同的是鍍完無氰鍍銅後不進行化學鍍鎳，直接鍍焦磷酸鹽鍍銅，即省去步驟3)化學鍍鎳。對比例4
將與實施例3型號相同的6個鋅合金壓鑄件，分別按照實施例3的電鍍方法進行電鍍， 不同的是鍍前處理後不進行無氰鍍銅打底，直接化學鍍鎳，即省去步驟2)無氰鍍銅打底。實施例和對比例中的酸活化條件酸活化溫度為15 40°C，酸活化時間為5 30s ；水洗條件水洗溫度為10 40°C，水洗時間為5 30s。實施例中無氰鍍銅、氰化鍍銅、化學鍍鎳的鍍液均可採用其它常規鍍液替代。實施例中焦磷酸鹽鍍銅、硫酸鹽鍍銅、硫酸鹽鍍半光澤鎳、硫酸鹽鍍光澤鎳、鍍裝飾鉻各鍍液及電鍍方法均可採用其它常規鍍液及方法替代。按照下述方法對由實施例1 3和對比例1 4獲得的鋅合金壓鑄件分別進行性能測試
1、結合力測試將工件放入烘箱中，升高溫度至150°C並保溫1小時，然後取出工件直接放入自來水(20 30°C )中冷卻，觀察工件表面的鍍層質量，如是否有起泡，脫皮，裂紋等現象。2、工件深孔內的腐蝕狀況將工件沿孔位置進行線切割，觀察在電鍍過程中，工件的深孔位置是否受到鍍液的腐蝕。測試結果如表1所示，含深孔鋅合金壓鑄件電鍍前僅鍍銅打底而不進行化學鍍， 深孔內會出現腐蝕現象，而電鍍前不進行鍍銅打底直接化學鍍，壓鑄件會出現起泡現象。從表1可以看出與現有的含深孔鋅合金壓鑄件的電鍍方法相比，本發明的優點在於(1)基材與後續鍍層的結合力佳；(2)鋅合金壓鑄件的深孔位置在電鍍過程中不易受到腐蝕，產品性能得到提高。
權利要求
1.一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，包括以下步驟1)鍍前處理將鋅合金壓鑄件表面清洗乾淨，酸活化；2)鍍銅打底在鋅合金壓鑄件表面鍍一層銅打底，鍍完後水洗、酸活化、水洗；3)化學鍍鎳將化學鍍鎳的鍍液PH值調整為8.0 9. 0，鋅合金壓鑄件浸入鍍液中進行化學鍍處理，然後水洗、酸活化、水洗；4)電鍍將鋅合金壓鑄件進行後續電鍍處理。
2.根據權利要求1所述的一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，其特徵在於化學鍍鎳時鍍液溫度保持在30 50°C。
3.根據權利要求1所述的一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，其特徵在於化學鍍鎳的施鍍時間為5 20min。
4.根據權利要求1所述的一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，其特徵在於鍍銅打底時電流密度為0. 5 3. 0 A/dm2。
5.根據權利要求1所述的一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，其特徵在於鍍銅打底的電鍍時間為5 20min。
6.根據權利要求1所述的一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，其特徵在於酸活化均為稀硫酸活化，硫酸的體積濃度為1% 10%。
7.根據權利要求1所述的一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，其特徵在於鋅合金壓鑄件含有深孔。
全文摘要
本發明公開了一種鋅合金壓鑄件的表面處理工藝，包括以下步驟鍍前處理、鍍銅打底、化學鍍鎳、電鍍。本發明在鋅合金壓鑄件先預鍍上一層銅作為打底層，然後再用化學鍍的方法沉積上一層化學鎳層，不僅提高了壓鑄件與後續鍍層的結合力，還避免了壓鑄件的深孔位置受到腐蝕，提高了產品性能，可以廣泛應用在五金、衛浴等行業。
文檔編號C23C28/02GK102363884SQ20111032524
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者洪條民 申請人:江門市瑞期精細化學工程有限公司