锌合金压铸件无氰工艺概述

徐金来，胡耀红，赵国鹏

（广州市二轻工业科学技术研究所，广东 广州 510663）

锌合金压铸件无氰工艺概述

徐金来*，胡耀红，赵国鹏

（广州市二轻工业科学技术研究所，广东 广州 510663）

介绍了几种适用于锌合金压铸件的无氰电镀工艺(包括焦磷酸盐镀铜、中性镀镍、有机磷酸镀铜和酒石酸盐镀铜)以及化学镀镍工艺(包括焦磷酸盐体系和柠檬酸盐体系)。对锌合金压铸件无氰表面处理的难点和目前存在的问题(如结合力、黑点和光亮度)进行了分析。

锌合金；压铸件；无氰；表面处理工艺；滚镀；难点

1 前言

锌合金压铸件因可塑性强而广泛应用于日常五金件，如箱包拉链头、门锁拉把、家具固定件、灯饰零件、皮带扣、玩具等等。锌是比较活泼的两性元素，既可溶于酸也可溶于碱，这就给表面处理带来很大的麻烦。目前，锌合金件电镀大多还是以氰化物体系为主，虽然有不少关于锌合金压铸件无氰表面处理的研究，但无氰工艺应用还是很少。本文对锌合金压铸件无氰表面处理条件及研究过程遇到的问题进行了讨论。

2 锌合金压铸件无氰表面处理的研究概况

2. 1 锌合金压铸件无氰表面处理的难点

锌合金本身活泼，表面存在一些缺陷，如裂纹、气泡、缩孔、疏松，尤其是不经过抛光的锌合金压铸件。通常滚镀用的锌合金压铸件就不经过抛光，这也是锌合金压铸件滚镀比挂镀难的原因之一。

2. 2 锌合金压铸件无氰表面处理的体系

2. 2. 1 典型的电镀工艺[1-4]

2. 2. 1. 1 焦磷酸盐镀铜

注：必须带电入槽。

2. 2. 1. 2 中性镍

注：需要先冲击电镀，再转为正常电镀。

2. 2. 1. 3 有机磷酸镀铜

2. 2. 1. 4 酒石酸盐镀铜

2. 2. 2 典型的化学镀工艺[5-6]

2. 2. 2. 1 焦磷酸盐化学镀镍

2. 2. 2. 2 柠檬酸盐化学镀镍

经过上述工艺处理后，通常还要进行加厚镀才能进入酸铜工艺。

2. 3 锌合金压铸件常用的无氰工艺表面处理流程

挂镀：除蜡─化学除油─电解除油─活化─(预浸)─无氰表面处理─后续电镀工艺。

滚镀：滚光除蜡─滚光除油─活化─(预浸)─无氰表面处理─后续电镀工艺。

2. 3. 1 除蜡

以前主要采用有机溶剂(如三氯乙烯)除蜡，但迫于清洁生产的压力，现在逐步被淘汰。取而代之的是有机除蜡水除蜡，通常配以超声波，除蜡效率加快。还有一种是用浓硫酸，除蜡、酸洗一次完成。

2. 3. 2 化学除油

通常使用较温和的碱性化学物质，如磷酸三钠、碳酸钠等，再加上一些表面活性剂。

2. 3. 3 电解除油

通常使用阴极和阳极电解除油相结合的方式，但也有只使用阳极电解除油的。要求使用较为温和的除油剂。

2. 3. 4 活化

通常有3种工艺：

(1) 单独使用氢氟酸，其含量为15 ～ 20 mL/L，室温；

(2) 单独使用0.5%浓硫酸处理，或者采用氢氟酸与硫酸的混合酸进行处理；

(3) 采用有机酸活化，如柠檬酸、草酸、有机磷酸等。

以上工艺处理的时间都在5 ～ 15 s。

2. 3. 5 后续电镀

通常所说的锌合金压铸件表面处理无氰化指的是替代氰化物预镀铜，而后续电镀工艺往往需要较为温和的镀种，如焦铜、化学镍等，经过加厚才能电镀酸铜镀。

3 无氰电镀的条件

3. 1 锌合金腐蚀pH图

从图1可见，pH的提高除了对被镀金属的配位加强外，更重要的是降低锌合金在溶液中腐蚀的倾向。虽然在电镀过程中不断有金属的覆盖，但覆盖的金属是有孔隙的，镀液通过孔隙到达基体后就会腐蚀基体，导致后续电镀后形成小泡，影响镀层的结合力。

3. 2 锌合金压铸件电镀的置换问题

3. 2. 1 挂镀

挂镀比滚镀简单一些。挂镀是连续通电过程，要求工件在镀液中出现置换的时间比滚镀短。当然，不出现置换是最好的。

3. 2. 2 滚镀

图1 锌合金腐蚀速率与pH的关系Figure 1 Relationship between corrosion rate of zinc alloy and pH

滚镀的条件比挂镀苛刻得多，要求工件在镀液中出现置换的时间尽可能长，否则在滚镀过程中形成的置换层是疏松的，脱落后该部位不再上镀或上镀后又会被磨掉，最后形成黑点。另外，滚镀过程是间隙通电，在通断瞬间工件局部有可能成为阳极，而发生溶解，造成局部穿底，形成黑点。经验表明，只有置换时间长于10 min才有可能在滚镀上应用。

滚镀过程伴随磨损过程，因此沉积速度是关键因素之一。沉积的速度应该比磨损的速度快，若沉积的速度慢于或者接近磨损速度，则在易磨损的地方会没有镀层或镀层薄，这对后续镀镍或其他电镀不利。转速越快，磨损的速度越快，但较转速慢时镀层厚度分布更均匀，而且能承受更大的电流。

4 无氰滚镀存在的一些问题

4. 1 结合力

无论是挂镀还是滚镀，无氰电镀首要考虑的是结合力问题，关键是与氰化镀铜比较。从理论上讲，不出现置换是保证结合力的必要条件，但不是充分条件，不出现置换不代表结合力能满足要求。所以，当锌合金压铸件在预镀液中出现置换时，结合力固然不好，但不出现置换也不能代表结合力就一定没有问题。目前，无氰电镀的结合力在冷热循环上比氰化物电镀稍逊，但在划格试验上相当。

4. 2 黑点

黑点是在滚镀过程中工件相互摩擦形成的。如3.2.2所述，由于滚镀是间接通电的过程，当沉积速度慢于磨损速度时容易磨穿至基体，若此时不能再上镀，则溶液腐蚀基体或产生置换，重新上镀的镀层极疏松，会再次被摩擦掉。如此反复，最终形成黑色形状的点或线，主要出现在工件的尖端位，处于低电流处的尖端位更加明显。

4. 3 光亮度

经过考察，无氰滚镀的亮度比添加光剂的氰化镀铜层稍差。由于添加光剂的氰化镀铜具有一定整平性，而无氰滚镀件的外观虽然有一定的亮度，但还是不及氰化物镀铜件。滚光虽然可以改善锌合金压铸件表面的亮度，但滚光耗时，会影响生产效率，因此也要权衡。

5 结语

锌合金压铸件氰化物电镀问题是当前推行清洁生产的一大障碍。研究可应用于生产的锌合金压铸件无氰表面处理工艺任重道远。只有政府、研究人员及企业共同配合，才能实现这一目标。

(1) 需要电镀企业和政府的大力支持，在锌合金压铸件表面处理实现无氰化。

(2) 需要电镀工作者尤其是工艺操作者，熟悉和接受无氰电镀的特性，去除旧观念。

(3) 需要研发人员与电镀企业共同完善产品性能。

[1] 沈亚光, 陈永福. 防护与装饰电镀工艺汇编[M]. 上海: 上海市日用五金工业研究所, 1985: 374-375.

[2] 哈尔滨工业大学. 一种锌合金压铸件直接无氰电镀铜的方法: CN, 101012569 [P]. 2007–08–08.

[3] 陈亚. 锌及锌合金的无氰电镀[J]. 表面技术, 1980 (2): 16-19.

[4] 袁诗璞, 支国富, 袁林春. 锌压铸件镀无氰碱铜失败原因分析及改进:第二部分──改进实验[J]. 电镀与涂饰, 2006, 25 (10): 16-19.

[5] 唐长斌, 淦伶俐, 陈根香, 等. 锌合金压铸件化学镀镍[J]. 材料保护, 2005, 38 (1): 34-36.

[6] 吴玉程, 魏纯金, 邓宗钢. 锌合金压铸件的化学镀镍[J]. 材料保护, 1989, 22 (11): 24-25, 34.

Review on non-cyanide surface treatments for zinc alloy die-castings //

XU Jin-lai*, HU Yao-hong, ZHAO Guo-peng

Several non-cyanide electroplating processes, including pyrophosphate copper electroplating, neutral nickel electroplating, organophosphate copper electroplating and tartrate copper electroplating, as well as electroless nickel plating processes with pyrophosphate and citrate systems for zinc alloy die-castings were introduced. The difficulties and existing problems such as adhesion strength, black spot and brightness for non-cyanide surface treatment of zinc alloy die-castings were analyzed.

zinc alloy; die casting; non-cyanide; surface treatment process; barrel plating; difficulty

Guangzhou Etsing Plating Research Institute, Guangzhou 510663, China

TG178; TQ153

A

1004 – 227X (2010) 06 – 0050 – 03

2009–04–03

徐金来（1980–），男，广东云浮人，工程师，主要从事金属表面处理研究。

作者联系方式：(E-mail) kingcome@126.com。

[ 编辑：温靖邦 ]