CN105369310A - 一种铝合金轮毂电镀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金轮毂电镀工艺，该电镀工艺包括轮毂电镀前表面处理、预镀镍、镀铜前轮毂表面处理、酸性镀铜、镀镍前轮毂表面处理、镀半光亮镍、镀光亮镍、镀镍封、镀铬前轮毂表面处理和镀铬等步骤，其中，轮毂电镀前表面处理步骤包括热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、弱腐蚀、水洗、除垢、水洗、沉锌、水洗、脱锌、水洗、二次沉锌和水洗，上述水洗步骤可以进行一到三次；镀铜前轮毂表面处理步骤为水洗和酸活化。相对于现有技术，本发明的金属镀层设计合理，结合力强、耐腐蚀性高，电镀后的产品外形美观，光洁度好。

Description

一种铝合金轮毂电镀工艺
技术领域
本发明涉及电镀工艺领域，特别是一种机动车铝合金轮毂的电镀工艺。
背景技术
铝合金具备重量轻、比强度高、抗冲击减震性等优异性能，铝合金广泛应用于汽车工业，可以减轻汽车重量，是降低能耗和减少废气排放的一个有效途径。轮毂是占整车重量较大的部件之一，利用铝合金作为制造轮毂的材料，可以达到有效减轻车重的目的。目前，由铝合金制造的轮毂已经大量应用在汽车上。然而，铝合金的化学性质非常活泼，耐蚀性能差，在使用环境中易于发生点蚀和电偶腐蚀等破坏，对于汽车的安全构成严重威胁。因此，铝合金轮毂的腐蚀防护成为在汽车制领域最重要的问题之一。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明的目的是提出一种新的铝合金轮毂电镀工艺，该工艺可以在铝合金轮毂表面获得结合力强、耐腐蚀性高的金属镀层。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
铝合金轮毂电镀工艺，电镀过程包括轮毂电镀前表面处理、预镀镍、镀铜前轮毂表面处理、酸性镀铜、镀镍前轮毂表面处理、镀半光亮镍、镀光亮镍、镀镍封、镀铬前轮毂表面处理和镀铬的各个工艺步骤；
其中，轮毂电镀前表面处理步骤包括热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、弱腐蚀、水洗、除垢、水洗、沉锌、水洗、脱锌、水洗、二次沉锌和水洗，上述水洗步骤可以进行一到三次；
镀铜前轮毂表面处理步骤为水洗和酸活化；
镀镍前轮毂表面处理步骤包括水洗、抛铜、热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、电解除油、水洗、酸活化和水洗，上述水洗步骤可以进行一到两次；
镀铬前轮毂表面处理步骤包括水洗、电解除油、水洗和铬酸活化；
所述轮毂电镀前表面处理中除垢步骤的溶液配方与操作条件为：65％的HNO3：200～300cc/L，80％的H3PO4:400～600cc/L，40％的HF：10cc/L，E600：200～300cc/L，温度：室温，时间：40～60s。
作为本发明的优选技术方案，所述预镀镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:250～300g/L，NiCl2:45～60g/L，H3BO3:30～45g/L，80#开缸剂：5～10g/L，低泡剂：1～3cc/L，温度：50-65℃，时间：35min，电流强度：240A，PH值：3.5～4.2。
作为本发明的优选技术方案，所述镀铜前轮毂表面处理中酸活化步骤的溶液配方与操作条件为：H2SO4：4％～8％体积比，时间：10～30s。
作为本发明的优选技术方案，所述酸性镀铜步骤的溶液配方与操作条件为：CuSO4*5H2O:180～220g/L，H2SO4:30～40cc/L，氯离子：60～150ppm，HT湿润剂：1～3cc/L，HP-1201C：8～10cc/L，HP-1201B：0.3～0.8cc/L，HP-1201A：0.3～0.8cc/L，温度：10～30℃，时间：120min，电流强度：160A。
作为本发明的优选技术方案，所述镀镍前轮毂表面处理中酸活化步骤的溶液配方与操作条件为：98％的H2SO4：4％～8％体积比，AlumsealBD溶液：2～5g/L，时间：20s。
作为本发明的优选技术方案，所述镀半光亮镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:220～300g/L，NiCl2:30～50g/L，H3BO3:30～45g/L，M-901:3～6cc/L，M-902:0.25～1cc/L，M-904:0.75～1.5cc/L,低泡剂：1～3cc/L，温度：50-60℃，时间：80min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：3.6～4.0。
作为本发明的优选技术方案，所述镀光亮镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:220～280g/L，NiCl2:35～60g/L，H3BO3:35～50g/L，2002主光亮剂:0.2～0.5cc/L,A-5(4X):7.5～12.5cc/L,光镍调整剂:7～15cc/L,低泡剂：1～2cc/L，温度：50-66℃，时间：40min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：4.0～4.5。
作为本发明的优选技术方案，所述镀镍封步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:250～350g/L，NiCl2:35～60g/L，H3BO3:30～40g/L，MPS-DL:0.75～1.5cc/L,MPS-SP:0.12～1.0cc/L,2002主光亮剂:0.1～0.2cc/L,A-5(4X):2～8cc/L,SA-1:0.5～2cc/L,M-904:0.45～1.0cc/L,温度：49-66℃，时间：3min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：3.3～4.2。
作为本发明的优选技术方案，所述镀铬步骤的溶液配方与操作条件为：铬盐：220～350g/L，H2SO4：1.0～3.5g/L，Cr3+：1～5g/L，H2CrO4:100～120g/L，温度：38～45℃，时间2～3min，电流强度：主350A辅助100A。
作为本发明的优选技术方案，所述镀铬前轮毂表面处理中铬酸活化步骤的溶液配方与操作条件为：铬盐：25～50g/L，温度：室温，时间：10～30s。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明的金属镀层设计合理，结合力强、耐腐蚀性高；电镀后的产品外形美观，光洁度高。
具体实施方式
铝合金轮毂电镀工艺，电镀过程包括轮毂电镀前表面处理、预镀镍、镀铜前轮毂表面处理、酸性镀铜、镀镍前轮毂表面处理、镀半光亮镍、镀光亮镍、镀镍封、镀铬前轮毂表面处理和镀铬的各个工艺步骤；
其中，轮毂电镀前表面处理步骤包括热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、弱腐蚀、水洗、除垢、水洗、沉锌、水洗、脱锌、水洗、二次沉锌和水洗，上述水洗步骤可以进行一到三次；
镀铜前轮毂表面处理步骤为水洗和酸活化；
镀镍前轮毂表面处理步骤包括水洗、抛铜、热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、电解除油、水洗、酸活化和水洗，上述水洗步骤可以进行一到两次；
镀铬前轮毂表面处理步骤包括水洗、电解除油、水洗和铬酸活化。
在本实施例中，在对轮毂表面电镀前需要对表面进行热浸除蜡和热浸除油，轮毂表面经机械抛光处理后，表面会残留光蜡和油污，这些污物在电镀前必须进行彻底清除，否则会严重降低镀层和基底的结合力。热浸除蜡的溶液配方和操作条件为BCR除蜡水溶液：50～100cc/L，温度控制在70～90℃，处理时间为5～10min，经过水洗后进行热浸除油，其溶液配方和操作条件为U-151除油剂：40～60g/L，温度控制在40～60℃，处理时间为4～8min。
在经过热浸除油后，对轮毂表面进行水洗处理，处理完成后上挂具放入槽缸内进行除垢处理，除垢步骤的溶液配方与操作条件为：65％的HNO3：200～300cc/L，80％的H3PO4:400～600cc/L，40％的HF：10cc/L，E600：200～300cc/L，温度为室温，处理时间为40～60s。除垢的目的是除去铝合金轮毂表面的氧化物、松散附着的冷加工金属和已嵌入表面的污垢(氧化物、嵌入的砂、钝化膜和烧焦的润滑油等)，使其裸露出铝合金金属基体来，防止因基底与镀层之间夹杂氧化物等污物而造成镀层结合力下降。
清除轮毂表面的污垢后进行沉锌、脱锌、二次沉锌处理，浸锌步骤的溶液配方与操作条件为：硫酸锌(ZnSO4·7H2O)：50～60g/L，焦磷酸钾(K4P2O7·3H2O)：170～175g/L，碳酸钠(Na2CO3)：5～6g/L，氟化钾(KF)：7.2～7.5g/L或氟化锂(LiF)：3～4g/L，pH值：10～10.5，温度：60～65℃，时间：30～60s。沉锌的目的是通过铝合金轮毂基底与沉锌溶液中锌离子之间的置换反应在铝合金轮毂表面沉积上一薄层锌，降低基底表面活性、防止铝合金轮毂表面被重新氧化。同时，锌膜层可以降低铝合金基体与预镀镍层之间的电势差，增强基体与镍镀层之间的结合力。
在铝合金轮毂沉锌后先电镀一层与基底铝和沉锌层电势差较小的镍，然后在酸性的硫酸铜溶液中电镀一薄层铜，使铝合金轮毂表面形成致密、结合力强的打底镀层，为后续直接进行Ni、Cr组合电镀提供良好的保护作用。其中预镀镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4·6H2O:250～300g/L，NiCl2:45～60g/L，H3BO3:30～45g/L，80#开缸剂：5～10g/L，低泡剂：1～3cc/L，温度控制在50-65℃范围内，时间为35min，电流强度：240A，PH值：3.5～4.2。酸性镀铜步骤的溶液配方与操作条件为：CuSO4·5H2O:180～220g/L，H2SO4:30～40cc/L，氯离子：60～150ppm，HT湿润剂：1～3cc/L，HP-1201C：8～10cc/L，HP-1201B：0.3～0.8cc/L，HP-1201A：0.3～0.8cc/L，温度控制在10～30℃范围内，时间为120min，电流强度：160A。
经过预镀镍和酸性镀铜步骤后，再对铝合金轮毂表面进行Ni、Cr多层组合电镀，铝合金轮毂经过预镀镍和酸性镀铜打底后，再依次镀半光亮镍、光亮镍、镍封和铬，一方面可以增加镀层厚度，降低孔隙率，同时可以使镀层表面的腐蚀控制在半光亮镍和镍封之间，为铝合金表面提供良好的防腐蚀性能和装饰效果。
其中，镀半光亮镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4·6H2O:220～300g/L，NiCl2:30～50g/L，H3BO3:30～45g/L，M-901:3～6cc/L，M-902:0.25～1cc/L，M-904:0.75～1.5cc/L,低泡剂：1～3cc/L，温度控制在50-60℃范围内，时间为80min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：3.6～4.0。
镀光亮镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4·6H2O:220～280g/L，NiCl2:35～60g/L，H3BO3:35～50g/L，2002主光亮剂:0.2～0.5cc/L,A-5(4X):7.5～12.5cc/L,光镍调整剂:7～15cc/L,低泡剂：1～2cc/L，温度控制在50-66℃范围内，时间为40min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：4.0～4.5。
镀镍封步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4·6H2O:250～350g/L，NiCl2:35～60g/L，H3BO3:30～40g/L，MPS-DL:0.75～1.5cc/L,MPS-SP:0.12～1.0cc/L,2002主光亮剂:0.1～0.2cc/L,A-5(4X):2～8cc/L,SA-1:0.5～2cc/L,M-904:0.45～1.0cc/L,温度控制在49-66℃范围内，时间为3min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：3.3～4.2。
镀铬步骤的溶液配方与操作条件为：铬盐：220～350g/L，H2SO4：1.0～3.5g/L，Cr3+：1～5g/L，H2CrO4:100～120g/L，温度控制在38～45℃范围内，时间为2～3min，电流强度：主350A辅助100A。
最终镀层的性能采用以下方法进行检测：
耐蚀性用盐雾实验箱来评价，进行CASS盐雾试验，试验周期为66小时，镀层的结合强度采用锯割机进行反向锯刀实验，观察镀层是否起皮或脱落，采用GC-1电位差仪进行电位差测试，标准为电位差STEP：光亮镍(阳级)到半光亮镍+100mv，光亮镍(阳级)到镍封+20mv，采用显微镜来观察微孔密度和镀层厚度，微孔密度标准为1万颗/cm2，半光亮镍厚度>30μm，光亮镍厚度>10μm，铜层厚度>15μm，总镍厚度>40μm使用测厚仪对镀铬层的厚度进行厚度测试，标准为铬层厚度≥0.18um。

Claims (10)

1.一种铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述工艺包括轮毂电镀前表面处理、预镀镍、镀铜前轮毂表面处理、酸性镀铜、镀镍前轮毂表面处理、镀半光亮镍、镀光亮镍、镀镍封、镀铬前轮毂表面处理和镀铬工艺步骤；
其中，轮毂电镀前表面处理步骤包括热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、弱腐蚀、水洗、除垢、水洗、沉锌、水洗、脱锌、水洗、二次沉锌和水洗，上述水洗步骤可以进行一到三次；
镀铜前轮毂表面处理步骤为水洗和酸活化；
镀镍前轮毂表面处理步骤包括水洗、抛铜、热浸除蜡、水洗、热浸除油、水洗、电解除油、水洗、酸活化和水洗，上述水洗步骤可以进行一到两次；
镀铬前轮毂表面处理步骤包括水洗、电解除油、水洗和铬酸活化；
所述轮毂电镀前表面处理中除垢步骤的溶液配方与操作条件为：65％的HNO3：200～300cc/L，80％的H3PO4:400～600cc/L，40％的HF：10cc/L，E600：200～300cc/L，温度：室温，时间：40～60s。
2.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述预镀镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:250～300g/L，NiCl2:45～60g/L，H3BO3:30～45g/L，80#开缸剂：5～10g/L，低泡剂：1～3cc/L，温度：50-65℃，时间：35min，电流强度：240A，PH值：3.5～4.2。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀铜前轮毂表面处理中酸活化步骤的溶液配方与操作条件为：H2SO4：4％～8％体积比，时间：10～30s。
4.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述酸性镀铜步骤的溶液配方与操作条件为：CuSO4*5H2O:180～220g/L，H2SO4:30～40cc/L，氯离子：60～150ppm，HT湿润剂：1～3cc/L，HP-1201C：8～10cc/L，HP-1201B：0.3～0.8cc/L，HP-1201A：0.3～0.8cc/L，温度：10～30℃，时间：120min，电流强度：160A。
5.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀镍前轮毂表面处理中酸活化步骤的溶液配方与操作条件为：98％的H2SO4：4％～8％体积比，AlumsealBD溶液：2～5g/L，时间：20s。
6.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀半光亮镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:220～300g/L，NiCl2:30～50g/L，H3BO3:30～45g/L，M-901:3～6cc/L，M-902:0.25～1cc/L，M-904:0.75～1.5cc/L,低泡剂：1～3cc/L，温度：50-60℃，时间：80min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：3.6～4.0。
7.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀光亮镍步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:220～280g/L，NiCl2:35～60g/L，H3BO3:35～50g/L，2002主光亮剂:0.2～0.5cc/L,A-5(4X):7.5～12.5cc/L,光镍调整剂:7～15cc/L,低泡剂：1～2cc/L，温度：50-66℃，时间：40min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：4.0～4.5。
8.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀镍封步骤的溶液配方与操作条件为：NiSO4*6H2O:250～350g/L，NiCl2:35～60g/L，H3BO3:30～40g/L，MPS-DL:0.75～1.5cc/L,MPS-SP:0.12～1.0cc/L,2002主光亮剂:0.1～0.2cc/L,A-5(4X):2～8cc/L,SA-1:0.5～2cc/L,M-904:0.45～1.0cc/L,温度：49-66℃，时间：3min，电流强度：主200A辅助15A，PH值：3.3～4.2。
9.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀铬步骤的溶液配方与操作条件为：铬盐：220～350g/L，H2SO4：1.0～3.5g/L，Cr3+：1～5g/L，H2CrO4:100～120g/L，温度：38～45℃，时间2～3min，电流强度：主350A辅助100A。
10.根据权利要求1所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于，所述镀铬前轮毂表面处理中铬酸活化步骤的溶液配方与操作条件为：铬盐：25～50g/L，温度：室温，时间：10～30s。
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