作者：汪岳明

    一、概述

    随着我国经济的高速发展，国家对环境污染整治力度逐步加大，作为我们一项高能耗，高污染的电镀行业，当前又面临生产成本不断提高，所以对新技术、新工艺的开发与提升尤为重要，这需要我们广大的电镀工作者共同努力。我是一位基层普通的电镀工作者，下面就谈谈我多年积累的一些关于锌和铝合金电镀的经验和体会，希望对大家有所帮助，不妥之处，请多指点。

    其实锌及铝合金电镀已不再是一门新兴电镀工艺。由于锌及铝合金压铸的材料、压铸、机加工、抛光、电镀等工艺的缺陷造成很多次品甚至报废。但目前也有很多领域都采用型材制作。一般锌合金压铸常用牌号为ZznAl4-1、ZznAl4-3为主，铝合金压铸材料为ADC-12、LY-12等为主，型材常用牌号5052、6061及6063等，这些铝型材往往因铝纯度高或参入的金属元素不同，前处理方法也有所区别，才能获得与铝结合力良好的镀层。

    二、经验和体会

    1、锌合金压铸件电镀

    （1）锌合金大多以压铸居多，由于压铸成型后冷却时的温度不均匀，表面容易产生偏析现象 ，对于压铸件必须进行热处理（即去应力），检查是否有鼓泡现象，如有则不能进行抛光或电镀工序。热处理要求在150℃的烘箱中，保温30分钟以上，以无鼓泡为合格，这一点我们压铸厂往往没做到，而国外已成为必做的工序，这样首先可以杜绝由于毛坯皮下暗泡而导致镀后起泡的隐患。

    （2）压铸件往往具有外表层致密，内壁疏松的特性，由于压铸模具设计及压铸等原因，导致裂纹、缩孔、麻点、花斑等表面缺陷，而片面强调要求抛光工人把这些缺陷打磨掉，结果劳命伤财。  

    （3）由于锌合金压铸件（ZznAl）的成份中95%-96%为锌，锌的电极电位为-0.76V,属于两性活泼金属 ，其化学活性大，在空气中很容易腐蚀氧化，所以锌合金产品毛坯压铸或抛光好不可放置太久。再有电镀前产品碰到水后不能停放超过12小时，必须马上按排电镀，要不只能烘干或重新抛光处理，否则这些产品电镀后产生麻点与起泡。

    再有锌合金电极电位较负，在碱性或酸性溶液中易发生化学溶解，若在含有电位较正金属离子溶液中，氢离子和金属离子能被锌置换析出氢气和金属。所以前处理的除蜡、除油和活化液必须保持洁净，防止铅、铜等金属离子置换到锌合金产品表面，导致电镀后起泡。            

    （4）锌及铝压铸零件一定要选择一种良好的脱膜剂，千万不能用工业脂、凡士林等重油作脱膜剂，否则零件内腔或打磨不到位的地方，因去油不净而底铜无法镀覆，唯独热浓硫酸除蜡才能去净。

    （5）由于压铸零件结构复杂，有很多零件都有螺丝孔及盲孔，这种零件很易镀后产生毛刺，最好的办法就是用相应的螺丝把眼堵上，没有螺丝的盲孔用超声波清洗相对容易些，也不会污染镀槽。

    （6）对形状比较复杂，上挂时特别要注意“排气”，特别是锌合金零件，由于排气不良而致使预镀铜层无法镀覆，在酸铜中腐蚀而产生毛刺。

    （7）一般品质要求比较高的锌合金零件，大多采用直接上挂，经热脱超声除蜡、除油，再经阴极电解除油，活化进入预镀，需要注意的是，阴极电解除油要采用循环过滤，必须加入适量的金属络合剂，例：EDTA、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠等 ，防止异金属沉积到零件表面，导致发花。活化槽酸浓度不要太高，零件要保持本色，有条件的可以采用活性炭循环过滤，活化时有轻微气泡析出，这样不易产生麻点。

    （8）锌合金零件最好先在高氰低铜氰化预镀铜中0.5-1分钟冲击镀，再在低氰高铜氰化预镀铜中加厚，实践证明，预铜必须保证有3-5um厚度，才能有效阻止酸铜溶液对基体的㓎蚀。由于氰化钠分解会产生游离碱，特别要防止PH过高。反应式：NaCN+H₂O=NaOH+HCN↑。

    如果PH过高，会使锌合金表面在预镀铜的同时发生麻点状的腐蚀，或使镀层起点状小泡，在当时不易发现，到酸铜后就显得更明显，所以应及时要用亚硫酸氢钠，酒石酸或柠檬酸等溶液来中和，使PH为10-12左右。而本人采用20-30g/L焦磷酸钾作为辅助络合剂，即稳定PH，又能帮助阳极溶解，提高深度能力，大大节约了氰化钠的用量，同时采用不溶性石墨作阳极增减来调节PH值，配备过滤机定期活性炭循环过滤，使镀液更稳定，更省钱。

    （9）碱铜电源：由于锌合金零件电镀成功与否，关键在于碱铜。在控制好工艺的同时，更要注重碱铜电源。据成都表面处理研究会袁诗璞老师介绍，本人很受启发。他说：氰化预镀铜采用高纹波系数并带有间隙或周期换向的电源，要比人们通常所追求低纹波直流电源所获得铜层更细致、半光亮范围更大，并能大大提高抗杂质能力。

    2、铝合金压铸件电镀

    铝合金压铸件电镀已经是非常成熟的工艺，但要达到100%的成品率几乎很难找到，当然包括压铸、抛光等毛坯的缺陷，所以在这里我和大家谈谈关于铝合金电镀的几点体会，与大家一起交流。

    挂具

    对于铝合金电镀来讲，挂具是先决条件，特别是大件，必须要保证足够大的接触面积，以保证导电良好，不要用镀过铜的挂具，因为金属铜在除垢液中发生化学溶解而污染除垢液，铝件在被铜污染的除垢液会产生麻点和起泡。

    碱蚀

    在保障去油、去蜡清洗干净的前提下，对于型材铝合金来说，碱蚀的浓度、温度、时间控制至关重要，由于铝在氢氧化钠中优先溶解，易发生过度腐蚀和碱蚀不匀现象，特别要控制好碱蚀后到水洗的空置时间。所以说这就是铝合金很难成为自动生产线的真正原因之一。

    酸蚀（除垢）

    由于铝合金是由铜、铁、镁、硅等成份组成，通常不与碱液发生反应，所以必须通过酸蚀（除垢）工艺除掉这些氧化物，使表面裸露出洁净金属基体。酸蚀（除垢）液首先绝对不允许有大量的水分带入，否则很难控制产品质量，一定要控制温度、浓度和时间这三个要素，首先是温度，宜控制在25℃左右，过低应适当延长除垢时间，过高则应缩短时间，夏季往往是铝合金起泡的高发期，所以在夏天一定要有冷冻降温设备。其次是浓度，一般分别以50%磷酸、25%硝酸、0-5%氢氟酸和20-25%除垢剂按体积比例混合，严禁不加水。最后是时间，型材铝除垢时间适当长些，宜控制在2-3分钟，而压铸铝宜控制在0.5-1分钟。对于含镁较高的铝合金在除垢之前必须以下工艺，才能获得结合力良好的镀层。以下浸蚀工艺为：硫酸15%vol,时间2-5分钟，温度80℃。以下除垢工艺为：硝酸50%，温度15-25℃，时间1-2分钟，再沉锌。

    铝合金件必须浸镀过渡金属层，例浸锌、锡、镍金属，才能获得结合力良好的镀层，目前大多应用于大量生产的以沉锌为多，以二次沉锌工艺占主导，沉锌一般由市售、自配各占半壁江山，自配的以传统锌酸络合盐为基础，再加入铁、镍、铜与有机络合剂，即成了四元合金沉锌液，自配成本相应较低些，沉锌液的维护与管理需要注意以下几点：

    沉锌液温度：沉锌最好维持15-25℃之间，过高由于锌等金属置换过快，等到灰黑疏松、粗糙，甚至海绵状的置换层，这种锌置换层结合力很差。而温度较低时，沉锌液反应比较温和，锌等合金析出量少，锌等合金置换层均匀致密，耐蚀性能和基体的结合力大有提高，所以很多厂家总抱怨夏天铝件总爱起泡，其实铝合金电镀，夏天冷冻机是不可缺少的设备。

    沉锌时间：沉锌时间与沉锌液温度、浓度成反比（特别是金属离子的浓度），在沉锌液温度15-25℃，浓度20^οBe’时，沉锌时间第一次1分钟左右，第二次30秒之间，过长会变得粗糙多孔，致密性、均匀性降低，影响后续工序。

    严格控制好沉锌的浓度，特别是碱与锌的综合比一般NaOH与Zn最佳比值为10-12:1。当碱与锌比值过高时，置换出的锌合金结晶细致，但在铝合金表面沉积速度缓慢，对铝表面溶解速度加快，电镀后易产生麻点，当NaOH对Zn比值过低时，在沉锌液中浸3-5秒，就会置换灰黑色的锌合金属，这种置换层粗糙多孔，致密性差，电镀中途就会发现起泡，一般小型电镀厂沉锌液是市售的，没有分析条件，浓度完全靠婆美表测定，据本人经验得出，低于15^οBe’，有的会出现起泡现象，高于25^οBe’，溶液粘度大带出损耗大，应缩减沉锌时间，当然应考虑沉锌液老化程度，比如，铝在沉锌液中会有溶解，随其铝溶解量的增加，溶液婆美度也随之上升，所以会产生误区，如果带出量很少的话，应及时更换部分老液，适当补充新液。

    关于脱锌，通过各种实验证明，毋庸置疑不管型材铝还是压铸铝，电镀后结合力二次沉锌总要比一次沉锌好。常用的方法用1:1的硝酸脱锌，我通过宁波中科院研发的固体脱锌剂，经过这2-3年的应用各项性能非常稳定，而且安全环保无烟尘，生产环境也大大改善。配方也比较简单：脱锌剂40-50g/L，硫酸15-20mL/L时间0.5-1分钟温度室温。注意；不管用硝酸或脱锌剂当工作液有明显呈兰色或铝表面挂灰明显增加并有粗糙感觉时，建议更换。

    5、预镀层

    铝合金电镀必须要求有一层结晶细致，厚度均匀，无孔隙的过渡镀层，避免在电镀酸铜被腐蚀而起泡。

    2009年3月鲍承平和杨华祥两位老师发表的HEDP无氰镀铜工艺，取代了铝合金通常用昂贵的预镀镍工艺，这是铝合金电镀的一次革命，值得推广。

    预镀镍

    由于目前铝合金普遍采用瓦特镀镍液为基础的预镀镍工艺，作为过渡层，所以一向被人们所接受。但其最大的缺点就是：镀液易被铝、锌、铁等金属杂质所污染，经常需要电解或化学方法予以净化，才能保证预镀层的质量。

    中性镍：由于中性镍PH值近中性，对工件腐蚀很少，即使少量Zn溶解，因柠檬酸会隐蔽Zn²⁺，不影响镀层。

    参考配方

    硫酸镍140g/L、氯化镍30g/L、柠檬酸钠140g/L、硫酸铵35g/L、葡萄糖酸钠30g/L、湿润剂2ml/L、PH值6.8-7.2、温度50-60℃、电流密度2-3A/dm²。

    本人认为先镀中性镍作为预镀层，再有瓦特镍镀镍加厚，这样不但可以缩短预镀时间，减少金属杂质污染，并且可使预镀层更细致，紧密无孔隙，以保证铝合金表面结合力耐蚀性进一步提高，特别适用于汽车等高防腐耐用消费品。

    3、结束语

    关于酸铜、亮镍、镀铬，在此我不再赘述。锌及铝合金电镀关键在于把握好前处理的每一个环节，精心操作，仔细观察，终会克服遇到的各种问题。有些在电镀过程中所产生的各种现象，很难用现代电化学的基本理论来解释清楚，倒不如在实践中不断摸索、改进提高。