铝件镀银工艺(1)

铝合金镀银工艺介绍制作人：杨明斜厦门恩森金属表面技术开发有限公司2012.07.01ENSOOTECH™铝合金和银性能介绍铝金属性质：铝具有良好的导电性能，及传热快、比重轻、易于成型；但铝有硬度低，不耐磨，不易焊接等缺点，限制了其应用范围和使用寿命。通过电镀可以扬长避短，扩大了其应用范围。铝的化学性质较为活泼，比铁、锌还活泼，但铝表面易形成钝化膜阻碍了铝的进一步氧化，所以铝也被广泛运用于日常生活用品中，如门窗、厨具等。铝合金简介：为提高铝在某方面的物理、化学性能，常加入少量的硅、铜、铁、镁、锰、铬、锌、钛等微量元素，形成铝合金。常见的有5052、5083、6061、7075等型号。大致个分为几个系列，如下表：银金属性质：银有优越的导电性，电阻系数仅为1.58μΩ/cm，是导电性最好的金属材料，也有良好的导热性、焊接性能。但因价格昂贵，常采铜材、铝材表层电镀，运用于通讯领域、电开关领域上的电接触部件。银有较稳定的化学性质，不容易发生氧化。但银易与空气中的硫化物氧化生产硫化银黑色物质。1XXX系列纯铝，铝含量＞99.00%。2XXX系列以铜为主要合金元素的铝合金3XXX系列以锰为主要合金元素的铝合金4XXX系列以硅为主要合金元素的铝合金5XXX系列以镁为主要合金元素的铝合金6XXX系列以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金7XXX系列以锌为主要合金元素的铝合金8XXX系列以其他合金元素为主要合金元素的铝合金9XXX系列备用合金组铝合金镀银应用领域开关领域广泛应用在电器开关的接触头，防止铜氧化导电不良引起的电网跳闸事故。行业代表有ABB，华电等。通信领域广泛应用在通信器上，如双工器，滤波器，波导等通信器材，以达到电通要求。行业代表有中兴，华为等。防止工件在使用环境中银层发生氧化，主要防止银层与空气中的硫化物发生氧化、变色等主要镀层，即前面步骤均为镀银做准备过渡作用，防止工件表面的铜与银槽的银离子发生置换反应及污染银槽药水打底作用，提高银层与工件的结合力铝与锌置换反应，工件表面置换上锌层去除工件表面油污，以提高镀层与工件之间结合力水洗×2水洗×3水洗×3水洗×3水洗×3水洗×3水洗×3水洗×3除油碱蚀酸蚀一次浸锌退锌二次浸锌氰化镀铜预镀银镀银银保护铝合金镀银详细工艺工件表面获得结合力较为良好的锌层将工件经一次浸锌后表面的锌层退除去除工件经碱蚀后残留于表面的不溶于碱的铝合金其它合金成份及杂质去除工件表面氧化膜及粗化表面，以提高镀层与工件之间结合力一、除油除油目的：去除工件表面经加工、包装等残留的油污（以矿物油为主），提高镀层与工件之间的结合力及产品外观。除油原理：采用浸泡、超声波、电解等方式，通过对油脂进行溶解或分解达到除油的效果。铝件常见的除油方式有：有机溶剂除油和化学除油两种。有机溶剂除油：利用油脂与有机溶剂可互溶原理，将工件浸泡于有机溶剂中，使油污在有机溶剂中溶解，达到除油效果。有机溶剂除油不够彻底，后续需再经过化学除油才可进行电镀。其优点是除油速度快、操作简单、不腐蚀工件，缺点是易挥发、易燃、有毒、成本高。常用的有机溶剂有：汽油、三氯乙烯、丙酮、四氯化碳等。化学除油：通过化学反应，油脂发生皂化反应和乳化作用分解、分离油脂，达到除油效果。对于铝件，有一般热脱脂和超声波除油两种。超声波除油即利用超声波的强烈震荡使油脂在乳化作用下迅速脱落。动植物油与碱发生皂化反应（C17H35COO)3C3H5+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5(OH)3油脂（硬脂酸甘油酯）碱肥皂（硬脂酸钠）甘油矿物油不与碱反应，主要与除油粉中的表面活性剂发生乳化作用，使其生成细小的、可溶于水的“小油珠”，达到除油效果。铝合金可与碱发生反应，为避免工件在除油过程中发生氧化、腐蚀等，除油粉一般采用碱性较弱的铝合金专用除油粉。生产维护：有机溶剂除油：远离火源，100%溶液浸泡至工件表面油污除尽，需定期捞起液面悬浮赃物，防止工件提起时产生二次污染。化学除油：1、溶液配置（1）往槽子加入约3/4体积的水；（2）加入计算量的EFC-142除油粉，搅拌至完全溶解；（3）补加水至所需体积，加温至工艺温度。2、条件控制3、操作要点（1）工件除油不彻底易造成镀层起泡、发雾、发花等不良；（2）温度越高、溶度越高、时间越长、超声波频率越大除油效果越好，对工件腐蚀性也越大，反之除油效果越差；（3）超声波调节大小视毛坯表面光泽度而定，较光亮的毛坯超声波要适当调小否则工件易打伤，造成电镀后外观块状白斑；（4）尽量让工件较难除油的内孔对着超声波发射器，利于孔内油污去除。控制条件参数维护EFC-142除油粉40~60g/L滴定分析溶液总碱度或根据除油效果判定除油液需补加或更换温度50~60℃采用温控器控制时间3~10min采用定时器控制超声波15~25kHz定期检验超声波数据准确性二、碱蚀碱蚀目的：去除铝合金工件表面自然氧化皮及粗化工件表面，从而提高镀层结合力。碱蚀原理：铝属两性金属，其氧化物及铝单质能与强碱发生快速反应，达到去除氧化皮、粗化基材表面的效果。Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]→氧化皮与碱反应达到去除效果2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑→铝基材与碱反应达到粗化表面效果工件刚进入碱蚀溶液时，刚开始不产生气泡即氧化皮与碱的反应过程，待几秒过后，产生大量气泡（氢气）即铝基材与碱发生的反应。铝合金中的铝及表层的氧化铝能与碱反应，但含量较少的其它成份铜、铁、镁、锰、硅等不溶于碱，碱蚀后残留于工件表面形成“挂灰”，必须靠后道的酸蚀工序去除。生产维护：溶液配置1、往槽子加入约3/4体积的水；2、加入计算量的EN-AL-16碱蚀粉，搅拌至完全溶解；3、补加水至所需体积，加温至工艺温度。条件控制操作要点1、溶液碱性性强，操作时防止溶液喷到身上；2、温度越高、溶度越高、时间越长工件表面的碱蚀程度越大，镀层结合力较好，但工件表面易造成局部过腐蚀，产生白斑、花斑等外观不良。反之结合力较差，外观较好；3、对于基材结果组织较差的铝件，碱蚀过程容易产生花斑症状，介于镀层外观和结合力问题，对碱蚀温度和时间作适当降低；4、溶液过久没更换，杂质含量过高也容易造成外观花斑现象。控制条件参数维护EN-AL-16碱蚀粉55~70g/L滴定分析溶液总碱度或根据碱蚀液使用寿命为生产100dm2/L进行补加、更换。建议正常生产时每天添加2Kg/100L，每周交换1/3溶液温度40~60℃采用温控器控制时间30~90S采用定时器控制三、酸蚀酸蚀目的：去除铝件经碱蚀后表面残留的铜、铁、镁、锰、硅等不溶于碱的残渣保证了镀层结合力。酸蚀原理：酸蚀溶液具备强酸性、强氧化性能迅速溶解工件经碱蚀后表面的挂灰同时使金属铝表面形成一层很薄的均匀的致密氧化膜。铜、铁、镁、锰等与酸蚀液中的浓硝酸、浓硫酸发生的反应：X+HNO3→XNO3+H2O+NO2↑X+H2SO4→XSO4+H2O+SO2↑（X泛指铜、铁、镁、锰等金属）硅、硅酸钠（硅在碱蚀中与碱的反应产物，难溶）与酸蚀液中的氢氟酸发生的反应：Si+4HF=SiF4↑+2H2Na2SiO3+6HF=2NaF+SiF4+3H2ONa2SiO3+6HF=Na2SiF6+3H2O铝与浓硝酸、浓硫酸接触迅速形成一层均匀的致密氧化膜Al2O3（氧化铝虽为两性金属氧化物，但此氧化铝属α-Al2O3六方紧密堆积晶体，分子间排列十分紧密不易反应），阻碍的铝的氧化，但在温度高的情况下，铝会和浓硝酸、浓硫酸反应溶解。生产维护溶液配制1、往槽子计算量的水；2、缓慢加入计算量的浓硝酸；3、边搅拌边缓慢加入计算量的浓硫酸；4、加入计算量的ENAL-20酸蚀盐，搅拌至完全溶解；5、待温度降至40℃以下，可生产。条件控制操作要点1、溶液腐蚀性强，操作时防止溶液喷到身上；2、溶度越高，挂灰去除越快，铝表面钝化层越好，镀层外观、结合力越好。反之相反；3、未生产时，应用避光的密闭盖子将溶液盖好，防止硝酸因挥发及遇光分解消耗过快；4、留意溶液的“发烟”状况，判断硝酸溶度是否偏低，并及时补充；5、酸蚀后的流动水洗需保证足够大的水流量，一方面防止铝表面钝化膜经稀酸溶液溶解另一方面防止硝酸等酸液带进浸锌槽，影响浸锌质量。控制条件参数维护EN-AL-20酸蚀盐150~250g/L主要为带出损耗，添加比率可按硝酸：硫酸：酸蚀盐=5:1:1（L:L:Kg)补充。连续生产一个月内需全部更换，未连续生产按产量适当交换。浓硝酸500~600ml/L主要为挥发、分解消耗。添加方法同上。浓硫酸200~300ml/L主要为带出消耗。添加方法同上。温度常温无时间10~30S采用定时器控制四、一次浸锌一次浸锌目的：为二次浸锌作铺垫，通过一次浸锌后再退除使工件表面更为清洁提高了二次浸锌工件与锌层的结合力。一次浸锌原理：EN-AL-216是锌铁合金体系，锌铁合金置换层较普通锌层有良好的结合力。因铝金属较锌、铁化学性质活泼，所以铝可以与锌离子、铁离子可以发生置换反应，生成锌铁置换镀层。铝件经酸蚀后表面形成的薄层钝化膜在浸锌液（强碱）中发生溶解，溶解后裸露金属铝马上与锌、铁离子发生置换反应，当极薄的锌铁置换层完全覆盖时，反应停止。浸锌反应过程基本在前15秒内完成，长时间浸泡往往属表面过腐蚀，产生锌层疏松、粗糙等锌离子主要以锌酸钠（Na2ZnO2)形式存在，铁离子与浸锌液内的络合剂络合，防止铁离子与碱发生沉淀。简要反应式如：2Al+3Zn2+→3Zn+2Al3+Al+Fe3+→Fe+Al3+生产维护溶液配制1、往槽子加入计算量的EN-AL-216浸锌液；2、加入纯净水至标准液位，搅拌均匀；3、检查温度，试产。条件控制操作要点一次浸锌作为退镀用，对镀层要求较为低，一般工件表面有全部置换上锌层即可。控制条件参数维护EN-AL-216浸锌液200~300ml/L根据婆美度调节，低了就补充浸锌液至范围；连续生产时一个月内更换1/2溶液温度20~40℃夏天常温生产，冬天适当加温时间30~60S建议采用定时器控制婆美度15~18Be每天生产前检验五、退锌退锌目的：将一次浸锌镀层退除，为二次浸锌作准备。退锌原理极薄的锌铁置换层在强酸性、强氧化性的退锌液里迅速溶解退除。Zn+4HNO3=Zn(NO3)2+2NO2↑+2H2OFe+6HNO3=Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O裸露的金属铝在浓硝酸中表面迅速形成较薄的致密钝化膜。生产维护溶液配制1、往槽子加入一半体积的水；2、缓慢加入浓硝酸至标准液位，搅拌均匀；3、待温度冷却至40℃以下，可生产。条件控制操作要点1、溶液腐蚀性强，操作时防止溶液喷到身上；2、硝酸浓度较低时，铝件表面形成钝化膜不够致密却表面易发生腐蚀，影响结合力；3、未生产时，应用避光的密闭盖子将溶液盖好，防止硝酸因挥发及遇光分解消耗过快；4、酸蚀后的流动水洗需保证足够大的水流量，一方面防止铝表面钝化膜经稀酸溶液溶解另一方面防止硝酸带进浸锌槽，影响浸锌质量；5、退锌后工件需清洗彻底，但也不宜清洗时间过久，否则影响镀层结合力。控制条件参数维护浓硝酸500~600ml/L根据婆美度调节，低了就补充硝酸至范围；连续生产一个月内需全部更换，未连续生产按产量适当交换。温度常温无时间10~20S采用定时器控制婆美度22~26Be每天生产前检验六、二次浸锌二次浸锌目的：在铝件表面置换沉积覆盖上一层锌铁镀层，防止了铝在空气、溶液中极易氧化导致镀层结合力不良问题。二次浸锌比一次浸锌镀层有更好的结合力。二次浸锌原理：与一次浸锌同。生产维护溶液配制配制方法同一次浸锌。条件控制控制条件参数维护EN-AL-216浸锌液200~300ml/L根据婆美度调节，低了就补充浸锌液至范围；连续生产时一个周内更换1/3溶液温度20~40℃夏天常温生产，冬天适当加温时间10~20S建议采用定时器控制婆美度14~16Be每天生产前检验过滤机连续过滤滤芯清洗频率1次/3天操作要点1、二次浸锌浓度相比一次浸锌要低，