CN108166031B - 一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法，包括锌合金基体和在锌合金基体表面上从内到外依次制备的锌镍合金预镀层、无氰镀镉层、及稀土改性铬酸盐低铬钝化层。所述锌镍合金预镀层采用碱性锌镍合金电镀工艺、或采用酸性锌镍合金电镀工艺制备。本发明提供的镀层结构，按照GB/T 10125‑1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验2880 h，镀件表面无白色腐蚀物生成。这种镀层结构具有优异的耐蚀性和良好的结合力，克服了传统制备工艺高污染的技术缺陷，具有较好的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于金属电镀领域，具体涉及一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法。
背景技术
镀隔层具有优异的耐蚀性，广泛应用于航空航天、航海以及一些有特殊要求的电子产品。锌合金基体上直接镀镉，镉会在锌合金基体表面发生置换反应而影响镀层的结合力，因此，在锌合金基体与镀隔层之间需要制备预镀层。现行的锌合金镀镉层结构一般包括：在锌合金基体上用氰化镀铜工艺制备的预镀铜层，在预镀铜层上用氰化镀镉工艺制备的镀隔层，和在镀隔层上制备的铬酸高铬钝化层。氰化物是国家严令禁止使用的剧毒化合物之一，对社会安全存在较大的隐患，铬酸高铬钝化会给车间操作人员及环境造成严重的危害。随着国民经济的转型和环保意思的提高，淘汰这些高毒性的电镀与钝化工艺的研发工作已迫在眉睫。
发明内容
为了克服传统的镀镉工艺存在严重污染的技术缺陷，本发明提供了一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法。为了达到上述目的本发明采用如下技术方案：
一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)锌合金基体进行除油、出光、和活化前处理工序；
(2)在锌合金基体表面上制备锌镍合金预镀层；
(3)在锌镍合金预镀层制备无氰镀隔层；
(4)在无氰镀隔层上制备稀土改性铬酸盐低铬钝化层；
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层的厚度为0.3～0.4μm；
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层采用新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂制备；
所述新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂的成分包括：三氧化铬3～7g/L，六水合硝酸镧0.5～1g/L，九水合硝酸铬1～3g/L，质量分数为65%～68%的硝酸2～3mL/L，无水硫酸钠0.5～1g/L。
在其中一些实施例中，所述锌镍合金预镀层采用碱性锌镍合金电镀工艺制备。
在其中一些实施例中，所述锌镍合金预镀层采用酸性锌镍合金电镀工艺制备，
在其中一些实施例中，所述锌镍合金预镀层的厚度为2～5μm。
在其中一些实施例中，所述无氰镀镉层采用新型氯化钾无氰镀镉工艺制备，镀层的厚度为8～24μm。
在其中一些实施例中，所述新型氯化钾无氰镀镉工艺参数为：氯化镉25～35g/L，氯化钾140～180g/L，开缸配位剂90～140g/L，光亮剂1.5～2.5mL/L，辅助剂25～35mL/L，pH值6.5～7.5，工作温度20～35℃，阴极电流密度0.5～2A/dm2。
在所述的锌合金无氰镀镉环保型镀层结构制备过程中，无氰镀镉溶液中的镉配离子不与锌镍合金预镀层发生置换反应，因此，可用于代替传统的氰化预镀铜层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1．本发明采用锌镍合金预镀层代替传统的氰化物预镀铜层，工艺清洁、环保；
2．本发明采用锌镍合金预镀层，锌合金基体与锌镍合金预镀层之间有良好的结合力，锌镍合金预镀层与无氰镀镉层之间也有良好的结合力；
3．本发明采用新型氯化钾无氰镀镉工艺制备镀隔层，镀层致密，与氰化镀镉相比具有更高的耐蚀性；
4．本发明采用新型稀土改性铬酸盐低铬钝化工艺制备钝化层，钝化层具有更高的耐蚀性，且克服了传统的铬酸高铬钝化给生产车间及环境造成高污染的技术缺陷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明实施例1、实施例2、和实施例3的镀层结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，一种锌合金无氰镀镉的环保型镀层结构，包括锌合金基体1，在锌合金基体1表面上从内到外依次制备的锌镍合金预镀层2、无氰镀镉层3、稀土改性铬酸盐低铬钝化层4。
所述锌镍合金预镀层2采用现行的碱性锌镍合金电镀工艺制备，也就是采用超邦化工的Detronzin 1215碱性锌镍电镀工艺制备，镀层的厚度为2～3μm。
所述无氰镀镉层3采用新型氯化钾无氰镀镉工艺制备，镀层的厚度为10～12μm。
所述新型氯化钾无氰镀镉工艺参数为：氯化镉30g/L，氯化钾160g/L，配位剂120g/L，pH = 7，光亮剂2.5mL/L，辅助剂28mL/L，工作温度25℃，阴极电流密度1.2A/dm2。
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层4采用新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂制备，钝化层厚度为0.3～0.4μm。
所述新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂的成分包括：三氧化铬5g/L，六水合硝酸镧0.6g/L，九水合硝酸铬3g/L，质量分数为65%～68%的硝酸3mL/L，无水硫酸钠0.8g/L。
本实施例在具体操作上分为如下步骤：
1.前处理：对锌合金基体1进行“碱性化学除油→水洗→超声波化学除油→水洗→5%的硝酸出光→水洗→2%的硫酸活化→水洗”的工序；
2.锌镍合金预镀层2：锌合金基体1前处理后进行“电镀锌镍合金→水洗”制备锌镍合金预镀层2；
3.无氰镀镉层3：镀件预镀锌镍合金后进行“无氰镀镉→水洗”制备无氰镀镉层3；
4.稀土改性铬酸盐低铬钝化层4：无氰镀镉层2进行“2%的硝酸出光→水洗→钝化→水洗→老化”制备稀土改性铬酸盐低铬钝化层4。
实施例
如图1所示，一种锌合金无氰镀镉的环保型镀层结构，包括锌合金基体1，在锌合金基体表面上从内到外依次制备的锌镍合金预镀层2、无氰镀镉层3、稀土改性铬酸盐低铬钝化层4。
所述锌镍合金预镀层2采用现行的碱性锌镍合金电镀工艺制备，也就是采用超邦化工的Detronzin 510碱性锌镍电镀工艺制备，镀层的厚度为2～4μm。
所述无氰镀镉层3采用新型氯化钾无氰镀镉工艺制备，镀层的厚度为16～18μm。
所述新型氯化钾无氰镀镉工艺参数为：氯化镉35g/L，氯化钾140g/L，配位剂140g/L，光亮剂1.8mL/L，辅助剂32mL/L，pH = 6.8，工作温度30℃，阴极电流密度1.5A/dm2。
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层4采用新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂制备，钝化层厚度为0.3～0.4μm。
所述新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂的成分包括：三氧化铬6g/L，六水合硝酸镧0.5g/L，九水合硝酸铬2g/L，质量分数为65%～68%的硝酸2mL/L，无水硫酸钠 g/L。
本实施例在具体操作上分为如下步骤：
1. 前处理：对锌合金基体1进行“碱性化学除油→水洗→超声波化学除油→水洗→5%的硝酸出光→水洗→2%的硫酸活化→水洗”的工序；
2. 锌镍合金预镀层2：锌合金基体1前处理后进行“电镀锌镍合金→水洗”制备锌镍合金预镀层2；
3. 无氰镀镉层3：镀件预镀锌镍合金后进行“无氰镀镉→水洗”制备无氰镀镉层3；
4. 稀土改性铬酸盐低铬钝化层4：无氰镀镉层2进行“2%的硝酸出光→水洗→钝化→水洗→老化”制备稀土改性铬酸盐低铬钝化层4。
实施例
如图1所示，一种锌合金无氰镀镉的环保型镀层结构，包括锌合金基体1，在锌合金基体表面上从内到外依次制备的锌镍合金预镀层2、无氰镀镉层3、稀土改性铬酸盐低铬钝化层4。
所述锌镍合金预镀层2采用现行的酸性锌镍合金电镀工艺制备，也就是采用超邦化工的DETRONZIN 1377 酸性锌镍合金电镀工艺制备，镀层的厚度为3～4μm。
所述无氰镀镉层3采用新型氯化钾无氰镀镉工艺制备，镀层的厚度为12～14μm。
所述新型氯化钾无氰镀镉工艺参数为：氯化镉25g/L，氯化钾150g/L，配位剂110g/L，pH = 7.2，光亮剂2mL/L，辅助剂30mL/L，工作温度35℃，阴极电流密度1.0A/dm2。
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层4采用新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂制备，钝化层厚度为0.3～0.4μm。
所述新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂的成分包括：三氧化铬4g/L，六水合硝酸镧0.7g/L，九水合硝酸铬2.5g/L，质量分数为65%～68%的硝酸2.5mL/L，无水硫酸钠0.7g/L。
本实施例在具体操作上分为如下步骤：
1. 前处理：对锌合金基体1进行“碱性化学除油→水洗→超声波化学除油→水洗→5%的硝酸出光→水洗→2%的硫酸活化→水洗”的工序；
2. 锌镍合金预镀层2：锌合金基体1前处理后进行“电镀锌镍合金→水洗”制备锌镍合金预镀层2；
3. 无氰镀镉层3：镀件预镀锌镍合金后进行“无氰镀镉→水洗”制备无氰镀镉层3；
4. 稀土改性铬酸盐低铬钝化层4：无氰镀镉层2进行“2%的硝酸出光→水洗→钝化→水洗→老化”制备稀土改性铬酸盐低铬钝化层4。
用实施例1、实施例2、和实施例3所制备的镀层结构，按照GB/T 10125–1997《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾试验2880h，镀件表面无白色腐蚀物生成。
用实施例1、实施例2、和实施例3所制备的镀层结构，按照JB 2111-1977《金属覆盖层的结合强度试验方法》，以热震试验法测定镀层结合力，将镀件放在加热炉中加热至190℃，取出放入室温的水中骤然冷却，镀层没有出现起泡和脱落。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1) 锌合金基体进行除油、出光、和活化前处理工序；
(2) 在锌合金基体表面上制备锌镍合金预镀层；
(3) 在锌镍合金预镀层上制备无氰镀隔层；
(4) 在无氰镀隔层上制备稀土改性铬酸盐低铬钝化层；
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层的厚度为0.3～0.4μm；
所述稀土改性铬酸盐低铬钝化层采用新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂制备；
所述新型稀土改性铬酸盐低铬钝化剂的成分包括：三氧化铬3～7g/L，六水合硝酸镧0.5～1g/L，九水合硝酸铬1～3g/L，质量分数为65%～68%的硝酸2～3mL/L，无水硫酸钠0.5～1g/L；
其中，锌镍合金预镀层采用Detronzin 1215碱性锌镍电镀工艺或Detronzin 510碱性锌镍电镀工艺或DETRONZIN 1377 酸性锌镍合金电镀工艺制得。
2.如权利要求1所述的一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法，其特征在于：所述锌镍合金预镀层采用碱性锌镍合金电镀工艺制备，或采用酸性锌镍合金电镀工艺制备，镀层的厚度为2～5μm。
3.如权利要求1所述的一种锌合金无氰镀镉环保型镀层结构的制备方法，其特征在于：所述无氰镀镉层采用新型氯化钾无氰镀镉工艺制备，镀层的厚度为8～24μm；所述新型氯化钾无氰镀镉工艺参数为：氯化镉25～35g/L，氯化钾140～180g/L，开缸配位剂90～140g/L，光亮剂1.5～2.5mL/L，辅助剂25～35mL/L，pH值6.5～7.5，工作温度20～35℃，阴极电流密度0.5～2A/dm。
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