CN101798694A - 铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液及配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液及配制方法。由氯化锌90-110g/L、柠檬酸钠10-30g/L、氟化氢铵15-30g/L、硼酸20-30g/L、硫脲15-20g/L、十二烷基磺酸钠1.5-2g/L、30％过氧化氢0.2-0.5mL/L、活性炭1-3g/L和蒸馏水配制而成。本发明采用氯化锌作主盐，柠檬酸钠、氟化氢铵作双配位剂，硼酸作缓冲剂和pH调节剂，硫脲作氢气抑制剂，十二烷基磺酸钠作润湿剂配置成酸性浸锌溶液。本发明比其它方法工艺简单，易于控制，成本低廉，对铝硅合金基体腐蚀的程度小，锌晶粒的形态、均匀度、致密度、覆盖度都比较好。配位剂不含氰化物，有利于环境保护，有利于操作人员的身体健康，能够实现绿色生产。

Description

铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液及配制方法

技术领域

本发明涉及的是一种铝硅合金镀前预处理的酸性浸锌溶液，本发明也涉及一种铝硅合金镀前预处理的酸性浸锌溶液的配置方法。属于无机金属材料领域。

背景技术

铸造铝合金，即铸件与压铸件用的铝合金，几乎90％多是以Al-Si为基的二元Al-Si合金以及其中含少量Cu、Mg、Ni等其它元素的多元Al-Si系合金。铝硅合金压铸件，由于其铸造工艺及组织结构的特异性，使其镀前预处理极为困难，镀后易出现结合力不良的现象。铝硅合金镀前特殊预处理方法很多，如浸锌法、电镀薄锌层法、阳极氧化法、直接电镀法、化学镀镍、铝合金一步镀铜法等，其中的浸锌方法占有较为重要的地位，是公认最简便，实用的方法，也是工业上使用最多的方法，因此最具有商业利用价值。铝上电镀的酸性浸锌工艺是Heiman于1949年首先提出的，其酸性浸锌溶液主要由720g/LZnSO₄·7H₂O和17.5ml/L 48％的HF组成，温度为室温，时间为1min。酸性浸锌目前应用范围比碱性浸锌小，并且效果及实用性都较碱性浸锌差。但是由于碱性的浸锌溶液使铝硅合金基体遭受到了严重的腐蚀，无法满足对零件尺寸的精密要求，因此碱性浸锌工艺已经越来越不适用于铝硅合金。随着3C电子产品的迅猛发展，对酸性浸锌的需求也越来越高涨，酸性浸锌溶液的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简便、条件温和，节能、毒害性小且成本低廉的铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液。本发明的目的还在于提供一种铝硅合金镀前预处理酸性浸锌溶液的配制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液的组成为：氯化锌90-110g/L、柠檬酸钠10-30g/L、氟化氢铵15-30g/L、硼酸20-30g/L、硫脲15-20g/L、十二烷基磺酸钠1.5-2g/L、30％过氧化氢0.2-0.5mL/L、活性炭1-3g/L和蒸馏水。

本发明的铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液的配制方法为：

1)氯化锌90-110g/L用蒸馏水充分溶解，形成氯化锌溶液；

2)柠檬酸钠10-30g/L用蒸馏水充分溶解，形成澄清的柠檬酸钠溶液；

3)氟化氢铵15-30g/L用蒸馏水充分溶解，形成澄清的氟化氢铵溶液；

4)将步骤2)得到的柠檬酸钠溶液和步骤3)得到的氟化氢铵溶液依次倒入步骤1)得到的氯化锌溶液中，边加边搅拌，使作为配位剂的柠檬酸钠和氟化氢铵与锌离子充分反应，形成澄清的锌配离子溶液；

5)硼酸20-30g/L在另一容器内用近沸腾的水溶解得到硼酸溶液；

6)将步骤5)得到的硼酸溶液倒入步骤4)得到的锌配离子溶液中，充分搅拌，得到含硼酸的锌配离子溶液；

7)将15-20g/L硫脲用冷水充分溶解得到硫脲溶液；

8)将1.5-2g/L十二烷基磺酸钠用水溶解，煮沸15-30min，得到十二烷基磺酸钠溶液；

9)将步骤7)得到的硫脲溶液、步骤8)得到的十二烷基磺酸钠溶液依次倒入6)得到的含硼酸的锌配离子溶液中，充分搅拌；

10)加蒸馏水稀释到规定的体积，加入0.2-0.5mL/L 30％过氧化氢和1-3g/L活性炭在65℃搅拌2h静置过滤，用稀硫酸调节pH至5.6。

酸性浸锌溶液的配置是在室温条件下，即20℃左右，但使用时要将酸性浸锌溶液缓慢升温至30℃后再对处理后的铝硅合金试样进行浸锌处理，浸锌时间5min。

本发明采用氯化锌作主盐，柠檬酸钠、氟化氢铵作双配位剂，硼酸作缓冲剂和pH调节剂，硫脲作氢气抑制剂，十二烷基磺酸钠作润湿剂配置成酸性浸锌溶液。本发明比其它方法工艺简单，易于控制，成本低廉，对铝硅合金基体腐蚀的程度小，锌晶粒的形态、均匀度、致密度、覆盖度都比较好。与传统强碱性浸锌溶液相比，满足对零件尺寸精密程度的要求，配位剂不含氰化物，有利于环境保护，有利于操作人员的身体健康，能够实现绿色生产。

本发明采用柠檬酸钠和氟化氢铵作为双配位剂，氯化锌作为主盐，硼酸作为酸性溶液pH调节剂及pH缓冲剂，硫脲作为酸锌浸锌过程中的氢气抑制剂，硫脲还可以起到使浸锌层平整光亮的作用，十二烷基磺酸钠作为表面活性剂加入，主要起润湿剂的作用，同时抑制氢气的析出。酸性浸锌的置换反应发生较碱性进行得要缓慢一些，锌的还原速度减慢。通过该体系得到的酸性浸锌层薄并且平整光滑，锌颗粒呈现球状，大小均匀、细小致密、对基体的覆盖程度很高。经过酸性进行后无论进行电镀还是化学镀，得到的镀层性能优异。锌层主要成分除了锌，还有一定量的氟、氧。

附图说明

图1为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层的放大250倍的SEM图。

图2为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层的放大3000倍的SEM图。

图3b为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层，位于图3a中的“+”点处的点分析的EDS图谱；

图4b为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层，位于图4a中矩形框处的面分析的EDS图谱。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细地描述：

本发明的铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液的配置方法为：(所用试剂及蒸馏水均为分析纯)

以下面的酸性浸锌溶液为例，由氯化锌100g/L、柠檬酸钠20g/L、氟化氢铵20g/L、硼酸25g/L、硫脲20g/L、十二烷基磺酸钠2g/L、30％过氧化氢0.5mL/L、活性炭2g/L和蒸馏水配制而成酸性浸锌溶液，将铝硅合金试样在此溶液中进行浸锌处理。

1)取氯化锌100g/L用蒸馏水充分溶解；

2)柠檬酸钠20g/L用蒸馏水充分溶解，形成澄清溶液；

3)氟化氢铵20g/L用蒸馏水充分溶解，形成澄清溶液；

4)将2)和3)依次倒入1)中，一边倒，一边利用磁力搅拌机充分搅拌，使配位剂与锌离子充分反应，形成澄清的锌配离子溶液；

5)硼酸25g/L在另一容器内用近沸腾的水溶解；

6)将5)倒入4)中，充分搅拌；

7)将20g/L硫脲用少量冷水充分溶解；在酸性介质中，硫脲分子易与氢形成硫氢键，降低了硫原子的最高占据分子轨道能量，抑制氢气的析出；

8)将2g/L十二烷基磺酸钠用少量水溶解，煮沸15-30min；

9)将7)、8)依次倒入6)中，充分搅拌；

10)加蒸馏水稀释到规定的体积，加入0.5mL/L 30％过氧化氢和1-3g/L活性炭在65℃搅拌2h静置过滤，用稀硫酸调节pH至5.6。

采用本发明的铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液的浸锌的工艺规范如下：

酸性浸锌溶液的配置是在室温条件下，即20℃左右，但使用时要将酸性浸锌溶液缓慢升温至30℃后再对处理后的铝硅合金试样进行浸锌处理，浸锌时间5min。

A)试样打磨，然后采用以磷酸钠、碳酸钠，十二烷基磺酸钠为主要成分的除油除油，温度60-70℃，时间10-30s；

B)将经过A)碱蚀后的试样用热水清洗，再用流动水清洗；

C)浸锌前常用的硝酸及氢氟酸出光处理，污染环境，容易造成铝硅合金基体的过腐蚀，本方法采用以磷酸，硫酸，盐酸、柠檬酸、氟化铵为主要成分的酸性浸蚀溶液。将经过B)处理后的试样进行酸蚀，常温，pH＝5.5，时间10-30s；

D)将经过C)酸蚀后的试样用流动水清洗；

E)将经过D)后的试样放入酸性浸锌溶液中进行浸锌处理。

图1为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层的放大250倍的SEM图。从图1中可见在250倍低倍放大时，浸锌层基本上全部覆盖住了铝硅合金基体。锌层致密。

图2为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层的放大3000倍的SEM图。从图2中可见3000倍放大时，锌颗粒呈球状，细小、致密，颗粒均匀，对铝硅合金基体表面的覆盖程度较大。

图3为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层的点分析的EDS图谱。从图3中的点分析结果可知，浸锌层中含Zn、F、O。Si、Al为基体成分，因为浸锌层很薄，能谱分析是会穿透基体。

图4为铝硅合金利用本发明的酸性浸锌溶液浸锌后所得酸性浸锌层的面分析的EDS图谱。从图4中的面分析结果可知，浸锌层中含Zn、F、O。Si、Al为基体成分，因为浸锌层很薄，能谱分析是会穿透基体。

Claims (2)

1.一种铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液，其特征是其组成为：氯化锌90-110g/L、柠檬酸钠10-30g/L、氟化氢铵15-30g/L、硼酸20-30g/L、硫脲15-20g/L、十二烷基磺酸钠1.5-2g/L、30％过氧化氢0.2-0.5mL/L、活性炭1-3g/L和蒸馏水。

2.一种铝硅合金镀前处理双配位剂酸性浸锌溶液的配制方法，其特征是：

1)氯化锌90-110g/L用蒸馏水充分溶解，形成氯化锌溶液；

2)柠檬酸钠10-30g/L用蒸馏水充分溶解，形成澄清的柠檬酸钠溶液；

3)氟化氢铵15-30g/L用蒸馏水充分溶解，形成澄清的氟化氢铵溶液；

4)将步骤2)得到的柠檬酸钠溶液和步骤3)得到的氟化氢铵溶液依次倒入步骤1)得到的氯化锌溶液中，边加边搅拌，使作为配位剂的柠檬酸钠和氟化氢铵与锌离子充分反应，形成澄清的锌配离子溶液；

5)硼酸20-30g/L在另一容器内用近沸腾的水溶解得到硼酸溶液；

6)将步骤5)得到的硼酸溶液倒入步骤4)得到的锌配离子溶液中，充分搅拌，得到含硼酸的锌配离子溶液；

7)将15-20g/L硫脲用冷水充分溶解得到硫脲溶液；

8)将1.5-2g/L十二烷基磺酸钠用水溶解，煮沸15-30min，得到十二烷基磺酸钠溶液；

9)将步骤7)得到的硫脲溶液、步骤8)得到的十二烷基磺酸钠溶液依次倒入6)得到的含硼酸的锌配离子溶液中，充分搅拌；

10)加蒸馏水稀释到规定的体积，加入0.2-0.5mL/L 30％过氧化氢和1-3g/L活性炭在65℃搅拌2h静置过滤，用稀硫酸调节pH至5.6。

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