現(xiàn)代鍍覆技術第一部分──鍍覆前處理(續(xù)4)

唐春華

（泉州市創(chuàng)達表面處理公司，福建 泉州 362000）

現(xiàn)代鍍覆技術第一部分──鍍覆前處理(續(xù)4)

唐春華

（泉州市創(chuàng)達表面處理公司，福建 泉州 362000）

介紹了鋼鐵、鋁、黃銅、鎂、鈦、鉬、塑料、釹鐵硼、印制電路板等材料的預浸與預鍍的溶液配方及工藝條件。

鋼鐵；鋁；鎂；黃銅；鈦；塑料；預浸；預鍍

（五）預浸與預鍍

1 鋼鐵件預浸與預鍍

【配方1】氯化鉀100 ～ 180 g/L，陰離子表面活性劑0.1 g/L；pH 4.8 ～ 5.5，室溫，1 ～ 3 s。適用于結(jié)構較復雜的鋼鐵件氯化鉀鍍鋅前預浸鋅，可改善鍍鋅時的分散能力，使鍍鋅的覆蓋能力大大提高。

【配方2】氯化鉀60 g/L，氯化鎳40 g/L，氯化銨20 g/L，蘋果酸3 g/L，聚乙二醇(整平劑)1 g/L，OP-21 1 g/L；pH 1.8 ～ 2.4，陰極電流密度0.5 A/dm2，常溫，5 min。適用于鑄鋼件鍍鋅前預鍍鎳。因為鑄鋼件在鍍鋅過程中析氫嚴重，鍍層容易出現(xiàn)結(jié)合力差、粗糙等缺陷，而且施鍍時間較長，所以增加預鍍鎳可改善鍍層與基體的結(jié)合力。

【配方3】硫酸鎳250 g/L，氯化鎳50 g/L，硼酸30 g/L，十二烷基硫酸鈉0.1 g/L；pH 4，陰極電流密度3 A/dm2，15 ～ 35 °C，3 min(厚度3 μm)，鎳板陽極。適用于40Cr高強度雙頭螺栓大型件化學鍍鎳前閃鍍鎳。鍍前處理：堿性除油→酸蝕(鹽酸50%，2 min)→陰極活化(硫酸10%，陰極電流密度2.5 A/dm2，15 ～ 35 °C，2 min，陽極為不銹鋼)。

2 鋼鐵件熱鍍鋅前預浸鋅

工件預浸助鍍液后形成助鍍膜，從而達到清潔工件表面的作用，使基體在短時間內(nèi)與鋅液起正常反應，形成鐵?鋅合金層。但工件粘附過多的亞鐵鹽會使助鍍液失效，出現(xiàn)漏液、疤刺等缺陷。

【配方1】氯化鋅160 ～ 180 g/L，氯化銨50 ～ 70 g/L，氯化鉀40 ～ 60 g/L，十二烷基脂肪醇類添加劑1.6 g/L，F(xiàn)e2+＜1 g/L；70 ～ 80 °C，1.5 ～ 3.0 min。

【配方 2】氯化鋅/氯化銨質(zhì)量比(1.2 ～ 1.6)∶1，62 ～ 63 °C，7 ～ 8 min。對于大型鋼管結(jié)構件，可適當提高氯化銨的比例。對于易漏鍍的部位(如管內(nèi)壁、頂部，或厚板的焊縫排氣孔周圍)，可采取刷涂的方式。

【配方 3】氯化鋅 2.5% ～ 3.5%，氯化銨 15% ～ 25%；pH 5，55 ～ 65 °C，5 ～ 10 min。

【配方 4】氯化鋅 150 g/L，氯化銨 150 g/L；(45 ± 5) °C，1 min。

以上銨型助鍍劑在使用時應注意下列問題：(1)不宜用于含鋁鍍鋅液，否則會使鋅鍋中的鋁含量急劇減少(因為氯化鋁的升華在 178 °C以下)；(2)由于氯化鋅吸水性極強，在空氣中難以完全干燥，工件入鍋時會造成飛濺并使鋅層裸露，因此應在氯化鋅中加入干燥劑；(3)為了減少氯化銨揮發(fā)，可加入適量甘油。

【配方5】氯化鋅120 g/L，氯化鈉10 g/L，氟硅酸鈉20 g/L，表面活性劑3 g/L；60 °C，數(shù)秒。本液使用時產(chǎn)生的煙塵明顯少于銨型助鍍液，有利于環(huán)保。

【配方6】氯化鋅100 ～ 120 g/L，三氯化鐵15 ～ 25 g/L，三氧化鋁5 ～ 15 g/L，氟碳表面活性劑3 g/L；60 °C，60 s。浸液后130 °C烘干。本液可克服漏液的缺點。

3 不銹鋼件預鍍鎳

【配方1】氯化鎳200 g/L，鹽酸(36%)120 mL/L，十二烷基硫酸鈉10 mL/L，OP-10乳化劑1 ～ 5 mL/L；陰極電流密度1 A/dm2，25 °C，2 min。適用于質(zhì)子交換燃料電池的不銹鋼雙極板鍍銀前預鍍鎳[1]。工件預鍍鎳前要除油和酸蝕[硝酸20%(體積分數(shù))，氫氟酸5%；常溫，10 min]。

【配方 2】氯化鎳 180 ～ 220 g/L，鹽酸 120 ～ 150 g/L；陰極電流密度 4 ～ 20 A/dm2，室溫，3 ～ 5 min，鎳陽極。適用于壓縮機不銹鋼葉輪化學鍍鎳前預鍍鎳。注意：馬氏體不銹鋼較難活化，預鍍鎳時先陽極活化(25 V，20 s)，然后閃鍍。

【配方3】氯化鎳240 g/L，鹽酸(化學純)120 mL/L；陰極電流密度5 ～ 10 A/dm2，常溫，2 min。適用于鑄造不銹鋼件的預鍍鎳。鍍前處理流程：機械拋光→超聲波除蠟→超聲波除油→電解除油→中和。鍍后酸性鍍銅(旋轉(zhuǎn)工件，避免鍍層產(chǎn)生麻點)。

4 鋁及鋁合金預浸與預鍍

【配方1】氫氧化鈉45%，氧化鋅1 g/L，酒石酸鉀鈉2.5 g/L；25 °C，一次浸鋅45 s，退鋅10 s，二次浸鋅20 s。

【配方2】氫氧化鈉100 ～ 140 g/L，鋅離子15 ～ 20 g/L，三價鐵離子0.2 ～ 0.5 g/L。適用于高硅鋁合金(含硅50%)電子封裝件鍍金前預浸鋅。浸鋅后，預鍍鎳(硫酸鎳20 ～ 30 g/L，次磷酸鈉20 ～ 30 g/L，氯化銨30 ～ 40 g/L，檸檬酸鈉 40 ～ 60 g/L；pH 8.5 ～ 9.0，40 ～ 45 °C，3 ～ 5 min)、堿性化學鍍鎳、酸性化學鍍鎳，再鍍金。

【配方3】氫氧化鈉500 ～ 600 g/L，氧化鋅80 ～ 120 g/L，酒石酸鉀鈉8 ～ 12 g/L，硫化鈉1 ～ 2 g/L；室溫，≤1 min。適用于鉻酸鹽鈍化前浸鋅，可避免鈍化膜產(chǎn)生白霧。浸鋅后用流動水反復清洗，防止浸鋅液污染鈍化液。

【配方4】氨水250 mL/L，檸檬酸3 g/L；常溫，30 ～ 60 s。適用于6065鋁合金預鍍鎳前預浸，可獲得結(jié)晶細致、結(jié)合力牢的化學鍍鎳層。

【配方5】硝酸銀18 g/L，硫脲240 g/L；pH 4(用硝酸調(diào)節(jié))，30 °C，30 s(時間過長鍍不厚，且降低結(jié)合力)。

【配方6】焦磷酸銅65 g/L，焦磷酸鉀350 g/L，檸檬酸銨13 g/L，氨三乙酸3 g/L，氨水1 mL/L；pH 8.4，35 °C，陰極電流密度0.7 A/dm2，3 ～ 4 min(銅層厚度3 ～ 4 μm)。適用于無氰鍍銀前預鍍銅。鍍銀前工件經(jīng)溫水洗(60 ～ 70 °C)、冷水洗和去離子水洗，確保表面沒有雜質(zhì)。

【配方7】常規(guī)的暗鎳溶液，適用于浸鋅后堿性鍍錫前預鍍。因為浸鋅后直接鍍堿錫時電流效率低，大量析氫，影響鍍層結(jié)合力。浸鋅后先鍍暗鎳，可提高堿性鍍錫質(zhì)量(錫層經(jīng)醋酸中和)。

【配方 8】硫酸鎳 0.025 mol/L，檸檬酸鈉0.25 mol/L；pH 10 ～ 11(用氫氧化鈉調(diào)節(jié))，室溫，1 ～ 2 min。適用于化學鍍鎳前預鍍鎳，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次浸鋅工藝，從而簡化工序，達到鋁合金直接化學鍍鎳的目的。預鍍鎳前：一次活化(鹽酸與水的體積比4∶1，常溫，1 min)→酸蝕(硝酸與水的體積比1∶1，10 s)→二次活化(硫酸質(zhì)量分數(shù)1%，1 min)。

【配方9】硫酸鎳70 g/L，檸檬酸鈉90 g/L，硼酸3 g/L，氯化鈉10 g/L。硫化鈉40 g/L，明膠0.45 g/L；pH 3 ～ 4，陰極電流密度1.5 A/dm2，30 ～ 60 °C，3 min。適用于1060鋁合金二次浸鋅后預鍍鎳。

【配方10】氫氧化鈉100 ～ 150 g/L，硝酸鈉2 g/L，氧化鋅10 ～ 15 g/L，硫酸鐵2 g/L，酒石酸鉀鈉10 g/L，氯化鎳15 g/L；18 ～ 45 °C，10 ～ 30 s。適用于電鍍前預浸鋅鎳合金。預浸前濃硫酸處理，然后出光。濃硫酸對基體無腐蝕，卻能氧化分解油污和拋光皂，達到除油的目的，但要注意嚴禁帶入水分。

【配方11】氫氧化鈉80 g/L，硫酸銅0.8 g/L，硝酸鋅25 g/L，氯化鎳12.5 g/L，三氯化鐵0.8 g/L，硝酸鈉1 g/L，葡萄糖酸12.5 g/L，乙撐硫脲0.2 g/L。適用于A356鑄造鋁合金二次預浸鋅。本液穩(wěn)定性好，浸鋅層均勻細致，含鋅量較低。

【配方12】氫氧化鈉100 ～ 150 g/L，硝酸鈉1 ～ 2 g/L，氧化鋅10 ～ 15 g/L，氯化鎳10 ～ 15 g/L，三氯化鐵1.3 g/L，酒石酸鉀鈉10 ～ 15 g/L，添加劑少量；室溫，20 ～ 30 s。適用于鑄鋁件化學鍍鎳前預浸鋅鎳合金。試劑的純度對鍍層質(zhì)量影響較大，采用化學純試劑為佳。

【配方 13】硫酸銅 10 ～ 20 g/L，HEDP(羥基乙叉二膦酸)50 ～ 60 g/L，硝酸鉀 15 g/L；pH 8 ～ 9，50 ～60 °C。適用于鋁型芯電鑄時浸鋅后預鍍銅。傳統(tǒng)方法是浸鋅后直接電鑄鎳，但浸鋅層會在電鑄器內(nèi)表面殘留一層灰黑膜，并附在沉積層內(nèi)表面。去鋁芯后，這層黑膜依然附在鑄件內(nèi)表面，從而影響鎳層性能及電鑄器件使用。在浸鋅層上預鍍銅使表面晶粒以銅為主，改變了浸鋅后基體不平整的表面狀態(tài)，促進了鎳晶核的沉積和有利于鎳層細化，氣密性明顯提高，使電鑄鎳器件外表美觀。

5 黃銅件預浸銀

硝酸銀20 ～ 25 g/L，硫脲100 ～ 110 g/L；pH 1 ～ 2，90 ～ 120 s。適用于無氰鍍銀前預浸銀。本液與氰化鍍銀前的預浸銀有區(qū)別。若無氰鍍銀前使用氰化鍍銀的預浸銀，鍍銀層會鼓泡、脫落。

6 印刷電路板預浸銀

6.1 紫銅印刷電路板預浸銀

傳統(tǒng)的水劑型預浸銀存在銅線路易被咬蝕以及銀層晶粒較大等問題，用溶劑型預浸銀則能獲得均勻細致的銀層[2]。

溶劑型浸銀的配方及操作條件為：硝酸銀2 g/L，乙二胺與銀離子的濃度比4∶1，無水乙醇為溶劑；pH 9.8，室溫。將硝酸根和乙二胺各自溶解在無水乙醇中(溶解乙二胺只需少量無水乙醇)，然后混合，加無水乙醇至所需體積，即得溶劑型預浸銀溶液。

隨著乙二胺用量增加，銀層變得光澤平整，但過量時銀層粗糙、疏松。pH升高會促使游離的銀離子轉(zhuǎn)變?yōu)殂y配離子，且使基體不受侵蝕，銀層光亮，結(jié)合力好，但pH過高或過低都不利。

6.2 銅箔印刷電路板預浸鋅

硫酸鋅115 g/L，DL-蘋果酸19 g/L，鋅粉25 g/L；60 °C，1 min。

用預浸鋅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈀催化，可降低成本，避免化學鍍鎳發(fā)生分解。

6.3 PI(聚酰亞胺)薄膜印刷電路板預鍍銀

硝酸銀0.1 ～ 1.0 g/L，常溫，5 min。適用于經(jīng)水解的PI薄膜化學鍍銅前活化，代替昂貴的鈀活化，不但降低了生產(chǎn)成本，而且所得銅層光亮、細致、均勻，結(jié)合牢固。

PI水解步驟：超聲波清洗(20 min)→水解(氫氧化鈉10%，常溫，60 min)→去離子水洗。水解后，PI的基團被打開，有氨基化合物生成(含C、N、O、K等元素)，其表面的親水性和極性得到了改善，對銀離子有很強的吸附作用，銀離子被還原所形成的銀微粒牢牢地鑲嵌在PI表面，從而催化化學鍍銅反應[3]。

7 鈦合金件預鍍鎳

氯化鎳 120 g/L，鹽酸(34%)200 mL/L；陰極電流密度 3 ～ 8 A/dm2，室溫，3 ～ 5 min。適用于 Ti–6Al–4V(TC4)鈦合金退火件化學鍍鎳前預鍍鎳。預鍍前：陰極電解除油→除膜→活化。

8 鎂合金件預浸與預鍍

【配方1】葡萄糖酸鈉120 g/L，硫酸鋅30 g/L，氟化鋰3 g/L，酒石酸鉀鈉60 g/L，碳酸鈉5 g/L；室溫，3 min。適用于鍍銀前預浸鋅。鋰可使鋅置換層細化、致密，并使后續(xù)鍍銀層不起泡或起皮，能經(jīng)受熱震0.5 ～ 14.0 h、180 ～ 230 °C高溫烘烤及中性鹽霧腐蝕96 h的考驗。

【配方 2】硫酸鋅 30 g/L，焦磷酸鉀60 g/L，碳酸鈉5 g/L，氟化鈉8 g/L；pH 10，(65 ± 3) °C，3 min。

【配方3】硫酸鋅30 g/L，焦磷酸鉀120 g/L，氟化鋰3 g/L；室溫，數(shù)秒。適用于化學鍍鎳前預浸鋅，且二次浸鋅效果更好。添加0.1 g/L十二烷基苯磺酸鈉(LAS)還能提高浸鋅液的穩(wěn)定性，因為LAS的吸附使?jié)櫇裥愿选?/p>

【配方4】氫氧化鋁10 ～ 20 g/L，氫氧化鈉15 ～ 25 g/L；室溫，30 ～ 40 min。適用于AZ91D件化學鍍鎳前預浸鋁。鋁的標準電極電位(?1.66 V)介于鎂(?2.36 V)與鎳(?0.25 V)之間，而AZ91D鎂合金中鋁含量高達10%，因此浸鋁層與基體結(jié)合力強。以預浸鋁代替預浸鋅可避免鋅層在化學鍍鎳液中分解。在化學鍍鎳液中添加15 mL/L氫氟酸，有利于化學鍍鎳在鋁層上沉積。另外，由于鎂在含硫酸根、氯離子的溶液中有較大腐蝕，因此應在配制化學鍍鎳液時以碳酸鎳代替硫酸鎳。

【配方5】氫氧化鈉10 g/L，焦磷酸鈉40 g/L，醋酸鈉10 g/L，錫酸鈉40 g/L；pH 12，65 °C，60 min。適用于化學鍍鎳前預浸錫。由于錫膜由均勻、細小的近球狀的微粒密堆而成(直徑約5 μm)，微粒間有間隙，因此錫在微觀上凹凸不平，這為沉積鎳提供了便利的吸附條件，對提高鍍層與基體之間的結(jié)合力有一定的幫助，進而提高鍍層的耐蝕性，滿足了在苛刻的介質(zhì)環(huán)境中使用的要求。

9 鉬片脈沖預鍍鎳

氯化鎳240 g/L，鹽酸100 g/L；陰極電流密度10 A/dm2，占空比60%，頻率1 000 Hz，20 ～ 30 °C，下槽后用2 ～ 3倍電流沖擊鍍。

10 鈦合金預浸氟化膜

氟硼酸鹽 35 ～ 50 g/L，硝酸鈉 35 ～ 50 g/L；60 ～ 80 °C，4 ～ 6 min。預浸后在基體上生成一層極薄且均勻的氟基薄膜，它能阻止鈦合金進一步氧化，便于被鍍金屬直接沉積于膜上(如焦磷酸鹽鍍銅后鍍銀)。

11 釹鐵硼預浸鋅

硫酸鋅 30 ～ 35 g/L，焦磷酸鈉 110 ～ 120 g/L，氫氟酸 7 ～ 10 g/L，碳酸鈉 7 ～ 10 g/L；80 ～ 90 °C，30 ～40 s。適用于鍍鋅前浸鋅。

12 ABS塑料預浸與預鍍

【配方1】氯化亞錫40 g/L，濃鹽酸100 mL/L；室溫，1 ～ 2 min。適用于ABS塑料件膠體鈀活化前預浸，其目的是保護昂貴的膠體鈀溶液不至于被稀釋或污染。浸后甩掉殘液，直接入活化液。

【配方2】堿式碳酸銅25 g/L，檸檬酸250 ～ 280 g/L，酒石酸鉀鈉10 g/L；pH 8.5 ～ 9.2，陰極電流密度1 A/dm2，室溫，30 min，陽極為磷銅板。適用于塑料件化學鍍銅后預鍍堿銅，避免酸性鍍銅液對化學鍍銅層的腐蝕。

[1]陳益兵, 趙芳霞, 張振忠, 等.質(zhì)子交換膜燃料電池不銹鋼雙極板無氧脈沖鍍銀[J].材料保護, 2011, 44 (11): 58-60.

[2]滕培秀, 魏喆良.銅基材乙醇體系浸鍍銀工藝的研究[J].表面技術, 2011, ,40 (4): 24-27.

[3]陳春, 唐殿軍, 張鵬偉, 等.硝酸銀在聚聚酰亞胺薄膜表面化學鍍銅中作用[J].電鍍與精飾, 2015, 37 (3): 24-27.

（待續(xù)）

Modern plating technologies: Part I—Pretreatment: pre-dipping and pre-plating

TANG Chun-hua

Some bath compositions and process conditions of pre-dipping or pre-plating for steel, iron, aluminum, brass,magnesium, titanium, molybdenum, plastic, NdFeB and printed circuit boards were introduced.

iron and steel; aluminum; magnesium; brass; titanium; plastic; pre-dipping; pre-plating

TG175; TQ153.1

B

1004 – 227X (2017) 21 – 1152 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.21.008

Author’s address: Quanzhou Chuangda Metal Surface Treatment Co., Ltd., Quanzhou 362000, China

2016–04–11

2017–11–15

唐春華（1938–），男，江西萍鄉(xiāng)蓮花縣人，電化學覆蓋專業(yè)，高級工程師，長期從事金屬表面處理技術工作。率先在國內(nèi)將金屬拋丸除氧化皮工藝成功應用到汽車輪胎螺栓、螺帽功能磷化大批量工業(yè)化生產(chǎn)中，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效果，并有金屬化學鍍銅、化學仿金工業(yè)應用實例，有望代替氰化物電鍍。多年研發(fā)金屬磷化系列產(chǎn)品，發(fā)表學術文章300余篇，編著有《金屬表面磷化技術》。

作者聯(lián)系方式：(Tel) 15059596955。

[ 編輯：溫靖邦 ]