鋅合金電鍍與退鍍

王宗雄 *，儲榮邦，倪孝平

（1.寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會，浙江 寧波 315016；2.南京虎踞北路4號6幢501室，江蘇 南京 210013；3.湖州金泰科技股份有限公司，浙江 湖州 313001）

鋅合金電鍍與退鍍

王宗雄1,*，儲榮邦2，倪孝平3

（1.寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會，浙江 寧波 315016；2.南京虎踞北路4號6幢501室，江蘇 南京 210013；3.湖州金泰科技股份有限公司，浙江 湖州 313001）

歸納了鋅合金前處理的一般工序，包括研磨/拋光、除油、超聲波除蠟等。介紹了常見的鋅合金電鍍銅–鎳–鉻及鍍金的工藝，以及某公司在鋅合金件上電鍍仿金、鉻、古銅、黃古銅、紅古銅、珍珠鎳等工藝的流程及鍍液配方。給出了鋅合金上銅、鎳、鉻鍍層的退除方法。

鋅合金；電鍍；銅；鎳；鉻；仿金；退鍍

1 前言

鋅鋁壓鑄件是一種以鋅為主要成分的壓鑄零件。這種零件表面有一層很致密的表層，里面則是疏散多孔結構，又是活潑的兩性金屬。所以，只有采用適當?shù)那疤幚矸椒ê碗婂児に嚕拍艽_保鋅合金上的電鍍層有良好的附著力，達到合格品的要求。

2 電鍍用鋅合金材料[1]

電鍍常用的鋅合金材料為ZA4–1，其主要成分為：鋁3.5% ～ 4.5%，銅0.75% ～ 1.25%，鎂0.03% ～ 0.08%，余量為鋅，雜質(zhì)總和≤0.2 %。而925牌號的鋅合金含銅量高，也易于電鍍。通常，鋅合金的密度為6.4 ～ 6.5 g/cm3，若密度＜6.4 g/cm3，電鍍后易發(fā)生起泡和麻點?？傊?，選材時務必嚴格把關。另外，壓鑄時模具必須設計合理，避免給電鍍帶來難以克服的缺陷(如麻點)。

3 鍍前處理

3. 1 研磨、拋光

切勿破壞致密表層，若暴露出內(nèi)層多孔疏松結構，則無法獲得結合力良好的鍍層。

3. 2 除油

鋅合金對酸、堿敏感，選擇去油劑時應有所要求。常用E88鋅合金電解除油粉或SS浸洗除油粉(安美特公司產(chǎn)品)。

3. 3 超聲波除蠟

高檔產(chǎn)品常選用“開寧”公司的鋅合金除蠟水。

3. 4 陰極電解除油

常用E88或ES鋅鑄件電解除油粉。自配的除油劑必須加入適量的金屬配位劑，防止金屬沉積到零件表面，從而避免發(fā)花。陰極電解除油時要采用循環(huán)過濾。

3. 5 工藝流程

化學除油─超聲波除油─電解除油─浸蝕活化(硫酸5 ～ 10 mL/L + 氫氟酸10 ～ 20 mL/L，pH控制在0.5 ～ 1.5，視工件外形復雜性而定；室溫，10 ～ 30 s至剛開始全面反應產(chǎn)生氣泡后立即取出零件，然后徹底清洗干凈)。

3. 6 熱濃硫酸除蠟除油[2]

為減少工序和時間，在投資少、見效快，操作方便、穩(wěn)定的條件下，鋅鑄件經(jīng)磨拋光后(零件必須干燥！)采用濃硫酸加熱脫水除油；而鋅合金鑄件在熱的濃硫酸中除油快，又不會受腐蝕。熱濃硫酸除蠟除油配方及其操作條件為：80 ～ 90 °C，3 ～ 5 min。

4 某電鍍公司鋅合金汽配件電鍍工藝流程

鋅合金電鍍半自動線上的前處理部分(保證工件表面清潔)分為上掛、除蠟、陰陽極電解除油、水洗等9個工序，電鍍部分包括弱浸蝕、水洗、預浸、堿銅、焦銅、酸銅、水洗、半亮鎳、亮鎳、鎳封、珍珠鎳、鍍鉻、回收等 37個工序，電鍍后處理部分為還原去Cr(VI)、水洗、熱水洗、下掛和烘干這5個工序。

5 鋅合金電鍍銅–鎳–鉻的工藝流程

超聲波除蠟─熱水洗(75 °C)─化學除油─熱水洗─三級逆流清洗─陰極電解除油─熱水洗─三級逆流清洗─酸浸蝕(體積分數(shù)為2%的硫酸 + 體積分數(shù)為2%的氫氟酸，室溫，析出氣泡后停留 2 s)─三級逆流清洗─預浸(氰化鈉50 g/L，室溫，10 s)─氰化鍍銅(氰化亞銅30 g/L、氰化鈉45 g/L、酒石酸鉀鈉20 g/L，50 °C，3 min，Jk= 1.0 A/dm2)─回收─三級逆流清洗─酸活化(體積分數(shù)為10%的硫酸，室溫，0.5 min；下同)─三級逆流清洗─焦磷酸鹽鍍銅(焦磷酸銅65 g/L、焦磷酸鉀300 g/L、氨水3 mL/L、光亮劑適量，56 °C，15 min，Jk= 2 A/dm2，pH = 8.8)─回收─三級逆流清洗─酸活化─三級逆流清洗─硫酸鹽鍍銅(硫酸銅 200 g/L、硫酸60 g/L、氯離子60 mg/L、光亮劑適量，23 °C，15min，Jk= 3.5 A/dm2)─回收─三級逆流清洗─酸活化─三級逆流清洗─硫酸鹽鍍鎳(硫酸鎳200 g/L、氯化鎳60 g/L、硼酸50 g/L、光亮劑適量，50 °C，10 min，pH = 4.6，Jk= 4 A/dm2)─回收─三級逆流清洗─酸活化─三級逆流清洗─鍍白鉻(鉻酸酐230 g/L、硫酸2.3 g/L、三價鉻3 g/L、添加劑2.3 g/L，45 °C，1 min，Jk= 20 A/dm2)─回收─三級逆流清洗─六價鉻還原(亞硫酸氫鈉30 g/L，室溫，1 min)─三級逆流清洗─超聲波洗凈─三級逆流清洗─酸中和(分數(shù)為5%的硫酸，室溫，0.2 min)─三級逆流清洗─熱純水洗(70 °C，1 min)─烘干(100 °C，25 min)─下架─檢驗─包裝─入庫。

6 鋅壓鑄潔具件鍍金工藝流程(清洗工序略)

研磨后拋光─溶劑(汽油)去油─晾干─除油(磷酸三鈉30 g/L、“999”清洗劑10 mL/L)─活化(硫酸10 mL/L、氫氟酸10 mL/L)─預鍍氰銅10 min[氰化亞銅60 g/L，游離氰化鈉與亞銅離子的質(zhì)量比為(0.35 ～0.45)∶1，Jk= 0.75 ～ 1.2 A/dm2]─焦磷酸鍍銅[焦磷酸銅60 g/L，焦磷酸鉀260 g/L，磷酸氫二鈉50 g/L，溫度45 ～ 55 °C(48 ～ 52 °C最佳)，時間40 min，Jk= 0.55 ～ 0.65 A/dm2(0.60 A/dm2最佳)；復雜件宜0.50 A/dm2電鍍1 h]─活化(硫酸10 mL/L，pH為3左右)─亮鎳(10 min)─鍍金(氰化金鉀8 g/L，檸檬酸鉀100 g/L，酒石酸銻鉀0.70 g/L，Jk= 0.3 A/dm2，1 min)。

7 鋅合金壓鑄件鍍銅工藝流程

7. 1 前處理

7. 1. 1 研磨拋光

(1) 磨拋時不允許將壓鑄件致密表層拋磨盡；

(2) 盡可能做到即拋即電鍍，擱置時間不要超過12 h，否則鍍前必須“拉白粉”；

(3) 不得碰撞、碰傷零件表面。

7. 1. 2 除油

(1) 化學除油：碳酸鈉15 g/L，磷酸三鈉15 g/L，焦磷酸鈉8 g/L，888金屬凈洗劑5 mL/L；30 ～ 80 °C；1 min。

(2) 電解除油：碳酸鈉15 g/L，磷酸三鈉15 g/L(每日添加0.625 g/L)，焦磷酸鈉8 g/L，888金屬凈洗劑0.5 mL/L；35 ～ 60 °C；Jk= 3 ～ 5 A/dm2；t(陰極電解)∶t(陽極電解)= 30 s∶(1 ～ 2 s)，或先化學浸漬40 s，然后陰極電解除油20 s。

(3) 除油后工件不允許有油花、黑斑、油灰存在，表面應被水潤濕。

7. 1. 3 活化浸酸

硫酸5 ～ 10 mL/L，氫氟酸10 ～ 20 mL/L，時間10 ～30 s(至剛開始全面反應產(chǎn)生氣泡則立即取出、清洗)。每日工作后加硫酸0.1 mL/L、氫氟酸0.035 mL/L。

7. 1. 4 其他前處理

包括化學拋光、去除表面黑膜等工藝。

7. 2 電鍍銅工藝

7. 2. 1 預鍍氰化銅

經(jīng)活化酸蝕、清洗后，工件先在10 g/L氰化鈉溶液中活化，不經(jīng)清洗直接入氰化鍍銅槽。

氰化鍍銅的鍍液組成及其操作條件為：氰化亞銅35 g/L，游離氰化鈉8 ～ 12 g/L(亞銅離子與游離氰的質(zhì)量比為1∶(0.5 ～ 0.6))，碳酸鈉30 ～ 60 g/L(30 g/L最佳)，焦磷酸鉀10 ～ 20 g/L；pH = 10.5；50 ～ 60 °C(55 °C最佳)；Jk= 3 ～ 4 A/dm2；時間1 min(適合鍍焦銅加厚，如用酸銅，預鍍時間必須延長)。

7. 2. 2 焦磷酸鹽鍍銅

控制要點：

(1) 焦磷酸根與二價銅離子的質(zhì)量比控制在(7.0 ～7.5)∶1；

(2) 工作結束后，應每日適量加入0.05 ～ 0.10 mL/L雙氧水；

(3) 鍍液每周化驗2次，及時補加化工原料。

8 鋅合金壓鑄件鍍Cu/Ni/Cr裝飾性組合鍍層的注意事項

鋅鑄件在預鍍銅后，可按需電鍍其他組合鍍層，如銅、鎳、鉻等。

鍍亮鎳時需注意以下事項：

(1) 應長期保持鎳缸溫度在40 °C以上；

完成帶通與低通獨立模塊的仿真后,級聯(lián)帶通與低通模塊進行全腔仿真[9]。在HFSS中搭建的全腔模型如圖6所示。

(2) 光亮劑必須以通電量來控制，一般每10 A·h補給新配槽用量的1/4，宜少加、勤加；

(3) 嚴格控制pH。pH應經(jīng)常采用5%硫酸或3%氫氧化鈉溶液加以微調(diào)，不可猛調(diào)。

若一步法套鉻不換掛具，則掛具在每次使用前必須在5 g/L焦亞硫酸鈉(pH ＜3)的水溶液中浸漬，或在700 ml/L鹽酸 + 2 mL/L雙氧水的溶液中退除鉻層，并徹底清洗。

9 某公司各種鋅合金件電鍍工藝

9. 1 各種電鍍工藝流程

(1) 花色電鍍：工件─脫油粉熱脫─超聲波去油(用除蠟水、除油粉)─陰極電解除油(用電解除油粉)─二級逆流清洗─硫酸陰極電解活化─三級逆流清洗─氰化鍍銅─回收─三級逆流清洗─活化─三級逆流清洗─酸性鍍銅─回收─三級逆流清洗─活化─光亮鍍鎳─回收─三級逆流清洗─花色電鍍。

以下工藝的前處理與工藝(1)花色電鍍前的工序相同。

(2) 鍍仿金：工件─仿金(氰銅鹽)─回收─三級逆流清洗─電解鈍化─回收─三級逆流清洗─純水洗─熱純水洗─烘干─檢驗─噴漆─烘干─檢驗、包裝。

(3) 鍍鉻：工件─鍍鉻─二級回收─還原(焦亞硫酸鈉)─二級逆流清洗─三級逆流清洗─純水洗─熱純水洗─烘干─檢驗─包裝。

(4) 古銅：工件─厚青銅─回收─三級逆流清洗─鍍黑鎳─回收─純水洗─熱純水洗─烘干─拉絲─檢驗─噴漆─烘干─檢驗、包裝。

(5) 黃古銅：工件─厚青銅─回收─三級逆流清洗─鍍黑鎳─回收─純水洗─熱純水洗─烘干─拉絲─檢驗─噴漆時加色漿─烘干─檢驗、包裝。

(6) 紅古銅：工件─酸銅─回收─三級逆流清洗─鍍黑鎳─回收─純水洗─熱純水洗─烘干─拉絲─檢驗─上電泳漆─烘干─檢驗、包裝。

(7) 珍珠鎳：工件─鍍珍珠鎳─回收─三級逆流清洗─電解鈍化─回收─三級逆流清洗─純水洗─熱純水洗─烘干─檢驗─噴漆─烘干─檢驗、包裝。

(8) 鎳拉絲：工件─鍍鎳─回收─三級逆流清洗─烘干─拉絲(仿不銹鋼)─噴漆─烘干─檢驗─包裝。

(9) 珍珠仿金：工件─鍍珍珠鎳─回收─三級逆流清洗─鍍仿金(氰銅鹽)─回收─三級逆流清洗─電解鈍化─回收─三級逆流清洗─純水洗─熱純水洗─烘干─檢驗─噴漆─烘干─檢驗、包裝。

(10) 珍珠拉絲金：工件─鍍珍珠鎳─回收─三級逆流清洗─酸活化─清洗─仿金(氰銅鹽)─回收─三級逆流清洗─電解鈍化─回收─三級逆流清洗─純水洗─熱純水洗─烘干─拉絲─檢驗─噴漆─烘干─檢驗、包裝。

9. 2 各工序具體溶液組成及其操作條件

9. 2. 1 熱脫

強力脫脂劑30 ～ 80 g/L，氫氧化鈉20 g/L，50 ～70 °C，3 ～ 5 min。

9. 2. 2 酸除油

酸洗除油除銹劑30 ～ 50 mL/L，工業(yè)硫酸100 ～150 mL/L，工業(yè)鹽酸200 ～ 300 mL/L，室溫，2 min。

9. 2. 3 超聲波除油

除蠟水30 ～ 50 g/L，60 ～ 70 °C，1 ～ 3 min。

9. 2. 4 電解除油

脫脂劑60 ～ 80 g/L，60 ～ 70 °C，6 A/dm2，3 ～ 5 min。

9. 2. 5 酸活化

工業(yè)鹽酸500 ～ 700 mL/L，室溫，1 min。

9. 2. 6 氰化鍍銅

氰化亞銅30 g/L，氰化鈉45 g/L，酒石酸鉀鈉20 ～40 g/L，氫氧化鈉8 ～ 10 g/L，40 ～ 50 °C，2.5 A/dm2，1 ～ 2 min。

9. 2. 7 光亮酸銅

硫酸銅200 g/L，硫酸60 g/L，氯離子60 mg/L，25 °C，3 ～ 5 A/dm2。

9. 2. 8 全光亮鎳

硫酸鎳280 g/L，氯化鎳60 g/L，硼酸55 g/L，55 °C， pH 4.2，5 ～ 8 A/dm2。

9. 2. 9 冷脫

脫脂劑150 g/L，室溫，2 ～ 8 min。

9. 2. 10 熱脫

脫脂劑30 ～ 80 g/L，60 °C，5 ～ 10 min。

9. 2. 11 陰極電解

脫脂劑50 g/L，60 °C，2 ～ 5 A/dm2。

9. 2. 12 仿金

78#青銅鹽100 g/L，氯化銨2 ～ 3 g/L，20 ～ 50 °C，2.5 ～ 3.0 V，1 ～ 2 min。

9. 2. 13 電解鈍化

電解鈍化粉70 g/L，25 ～ 35 °C，波美度7 ～ 9 °Bé，1 ～ 2 min。

9. 2. 14 鍍鉻

鉻酸酐180 g/L，三價鉻1 ～ 3 g/L，硫酸0.9 g/L，701 45 mL/L，38 °C，7 ～ 10 A/dm2。

9. 2. 15 還原

焦亞硫酸鈉30 g/L或亞硫酸氫鈉10 ～ 30 g/L，室溫，時間3 s。

9. 2. 16 厚青銅

氰化亞銅25 ～ 30 g/L，氰化鋅5 ～ 9 g/L，氰化鈉15 ～ 20 g/L，氯化銨3 ～ 5 g/L，36 ～ 40 °C，2.5 ～ 5.0 V，20 ～ 25 min。

9. 2. 17 黑鎳

硫酸鎳75 g/L，硫酸鋅37.5 g/L，硫酸鎳銨45 g/L，硫氰酸鈉15 g/L，室溫，pH 5，0.05 ～ 0.20 A/dm2。

9. 2. 18 珍珠鎳

硫酸鎳450 g/L，氯化鎳60 g/L，硼酸35 g/L，沙劑(按說明書添加)，58 °C，8 V，pH 4.8，6 min。

9. 2. 19 鍍鎳前活化

硫酸5%(體積分數(shù))，室溫，波美度1 ～ 2 °Bé，5 ～8 s。

9. 2. 20 電解活化

硫酸5%(體積分數(shù))，室溫，1 ～ 2 A/dm2，2 ～ 5 min。

10 鋅合金件鍍層的退鍍工藝

10. 1 化學法退除鎳、銅鍍層(配方I)

特點：室溫下操作黃煙少，鋅合金件基體腐蝕少(操作得當則基體不腐蝕)。

10. 1. 1 退鍍液配方

退鍍液組成為 V(硫酸)∶V(硝酸)∶V(退鍍劑)= 3∶1∶4。其中，退鍍劑為丁炔二醇水溶液，其配制方法如下：熱水中加入丁炔二醇2 000 g，溶解成25 L丁炔二醇水溶液，攪拌溶解即可，其中丁炔二醇質(zhì)量濃度為80 g/L。

配制退鍍液時，先將硫酸倒入容器，在容器外通水冷卻，倒入硝酸，待溫度降低后，滴加退鍍劑(速度要慢，逐滴加入，防止沸騰)。

退鍍時間視具體產(chǎn)品鍍層情況而試驗決定，一般為2 ～ 4 min。

10. 1. 2 除黑膜

鋅合金退鍍后會產(chǎn)生一層黑膜，可采用退除黑膜洗白處理工藝。

對于一般產(chǎn)品，除黑膜有以下方法：

(1) 洗白溶液用燒堿、氰化鈉各30 g/L配制，在室溫下退除黑膜。

(2) 多數(shù)電鍍廠采用防染鹽S及氰化鈉各70 ～80 g/L(鋼鐵件退鎳藥水)，在室溫下浸洗，退除黑膜后即可進入電鍍程序。

(3) 防染鹽S 50 g/L + 氰化鈉10 g/L + 硝酸1 mL/L，室溫下處理1 ～ 2 min。

防染鹽S可吸附零件表面的灰黑色粉膜，使表面呈現(xiàn)純潔的鋅合金；氰化鈉對鋅合金表面起活化作用；微量硝酸可促進防染鹽S的持續(xù)作用。

對于要求高的產(chǎn)品，可拋光精飾一下再進入電鍍程序。

10. 2 化學法退除鎳鍍層和銅鍍層(配方II)

退鍍液配方為1 L濃硫酸 + 1.5 L藥水 + 200 ～300 mL硝酸。室溫下處理1 ～ 2 min。其中藥水由700 g硫脲溶解于25 L水中配制而成。

配制退鍍液時，按比例先放藥水，然后緩慢加入硫酸，最后緩慢加入硝酸(逐滴加入)，嚴防沸騰。

液面下降、溶液減少時，應加入預先配好并已冷卻至室溫的退鍍液作為補充。退速減慢時可加少量硝酸，切勿加得過多，否則零件爛毛。

鋅合金退鍍后除黑膜洗白處理工藝與10.1.2相同。

10. 3 組合退鎳鍍層和銅鍍層配方(選用)

在配方II的硫脲藥水中加入配方I的丁炔二醇4 ～5 g/L，即配方II中的藥水由700 g硫脲和100 ～ 200 g丁炔二醇(先用熱水溶解)配成25 L待用。采用該配方時，退鍍速度加快，且降低了成本，既克服配方I易升溫而影響退鍍操作，泡沫多的缺點，又克服配方II易退毛的缺陷。

10. 4 電解退除鍍鉻層

一般零件可用鹽酸直接退去鍍鉻層。為縮短零件與鹽酸接觸的時間，應先把鹽酸加溫至40 ～ 50 °C。

復雜零件必須用電解法退除鍍鉻層，其最大的優(yōu)點是工藝簡單，速度快，不腐蝕基體。

方法一：純堿70 ～ 100 g/L，三乙醇胺1 ～ 2 mL/L，室溫，Ja= 2 ～ 3 A/dm2。

方法二：無水碳酸鈉20 ～ 50 g/L(去離子水配制)，室溫，Ja= 2 ～ 3 A/dm2。重鍍前，要進行活化處理。

10. 5 安全提醒

因退鍍液用硫酸、硝酸和水配制，反應劇烈，易噴濺到人身上，必須注意操作順序，一定要安全生產(chǎn)，防止意外傷害。

[1] 汪岳明. 關于鋅及鋁合金電鍍的一些經(jīng)驗和體會[J]. 表面工程資訊, 2010, 10 (4): 14-15.

[2] 沈品華, 儲榮邦, 張立茗, 等. 現(xiàn)代電鍍手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2010: 6–56-6–82.

Electroplating on zinc alloys and stripping of coatings//

WANG Zong-xiong*, CHU Rong-bang, NI Xiao-ping

The common procedures for pretreatment of zinc alloy were summarized, including grinding/polishing, degreasing, ultrasonic dewaxing, etc. The processes for electroplating of Cu–Ni–Cr and Au on zinc alloys were introduced. The process flow and bath compositions for electroplating of imitation gold, chromium, bronze, antique brass, dark copper, and pearl nickel in a plant were presented. Some methods for removal of Cu, Ni, and Cr coatings on zinc alloy articles were given.

zinc alloy; electroplating; copper; nickel; chromium; imitation gold; stripping

Ningbo Electroplating Industry Association, Ningbo 315016, China

TQ153.15

A

1004 – 227X (2012) 05 – 0018 – 05

2011–12–01

2012–01–14

王宗雄（1937–），男，浙江紹興人，中專，工程師，主要從事電鍍工藝、電鍍助劑的研發(fā)。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) nbeaw@126.com，(Tel) 0574–87395506。

[ 編輯：溫靖邦 ]