CN219886208U - 一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，包括铝合金基体、和在所述铝合金基体上从内到外依次制备的化学沉锌层、无氰镀铜层、锌铁合金镀层、无铬化学转化层、硅烷无铬钝化层。本实用新型用聚合硫氰酸盐镀铜工艺代替氰化镀铜，解决了使用氰化镀铜带来的高污染及高风险问题。所制备镀件按照GB/T 5270‑2005《金属基体上的金属覆盖层 电沉积和化学沉积层 附着强度试验方法评述》标准以热震试验法测定镀层结合力，其结合力满足标准要求。所制备镀件按照GB/T 10125‑2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾试验384小时，表面无腐蚀物生成，具有良好的耐蚀性。
Description
技术领域
本实用新型属于金属电镀领域，具体涉及一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构。
背景技术
锌铁合金镀层的耐蚀性明显高于镀锌层，目前，通常采用碱性锌铁合金电镀工艺制备锌铁合金镀层。碱性锌铁合金镀液对铝合金件及其化学沉锌层都有较强的腐蚀作用，在铝合金件的化学沉锌层上直接电镀碱性锌铁合金，镀层结合力较差，一般不能满足制造业的技术要求。铝合金件化学沉锌后进行氰化镀铜，然后再镀碱性锌铁合金，所形成的镀层结构才具有较高的结合力。然而，在氰化镀铜受到严格管控的情况下，开发无氰镀铜工艺代替氰化镀铜已是大势所趋。但过去业界所开发的二价铜无氰镀铜工艺还没有很好解决镀层与基体之间的结合力的问题，用其代替氰化镀铜还有许多工作要做[1]。另外，六价铬钝化具有高毒性，在全球范围内已被限制使用。三价铬钝化虽然毒性较低，但钝化液中的钴离子也被列入了禁用的范围。因此，开发无铬钝化技术已经成为业界研究的热点，并且代表了现代电镀技术的发展趋势。
参考文献：[1].秦足足，李建三，徐金来，国内外无氰镀铜工艺研究进展[J]，电镀与涂饰，2015，34(3)：149-152。
发明内容
为了克服氰化镀铜高污染及高风险性的技术缺陷，本实用新型提供了一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构。为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：
一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，包括铝合金基体、和在所述铝合金基体上从内到外依次制备的化学沉锌层、无氰镀铜层、锌铁合金镀层、无铬化学转化层、及硅烷无铬钝化层；
所述无氰镀铜层是采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备的；
所述无氰镀铜层的厚度为1～4μm。
优选的，所述锌铁合金镀层是采用碱性锌铁合金电镀工艺制备的。
优选的，所述锌铁合金镀层的厚度为6～18μm。
优选的，所述硅烷无铬钝化层是采用溶剂型硅烷无铬钝化剂制备的。
优选的，所述硅烷无铬钝化层的厚度为0.7～1.2μm。
聚合硫氰酸盐镀铜工艺是近期开发的无氰镀铜工艺，与以往以二价铜盐作主盐的无氰镀铜工艺的区别在于：聚合硫氰酸盐镀铜以亚铜盐作主盐，以聚硫氰酸钠作主配位剂，亚铜离子与聚硫氰酸根生成稳定的配离子，显著降低了亚铜离子的电极电位，亚铜离子与化学沉锌层不发生置换反应。聚合硫氰酸盐镀铜溶液的pH范围是12～13，对铝合金基体及化学沉锌层的腐蚀性较弱，在铝合金件表面的化学沉锌层上进行聚合硫氰酸盐镀铜，镀液不会破坏铝合金基体上的化学沉锌层，因此能够获得结合力良好的镀铜层。锌铁合金镀层相对于铝合金属于阴极性镀层，对铝合金基体无电化学保护作用。但锌铁合金镀层相对于镀铜层则为阳极性镀层，因此，本方案中的镀铜层能够有效阻止腐蚀介质向铝合金基体方向的侵蚀。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型公开的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，用聚合硫氰酸盐镀铜工艺代替氰化镀铜，克服了使用氰化物存在的高污染及高风险的缺陷。
2、本实用新型公开的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，在铝合金表面的化学沉锌层上无氰镀铜，具有良好的结合力。
3、本实用新型公开的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，采用硅烷无铬钝化剂代替现行的三价铬钝化剂，所述硅烷无铬钝化剂不含重金属，符合绿色环保的要求，在锌铁合金镀层上所制备的硅烷无铬钝化层具有良好的耐蚀性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1是本实用新型实施例1和实施例2的镀层结构示意图。
实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
本实用新型所述的铝合金件化学沉锌、聚合硫氰酸盐镀铜、镀锌铁合金、无铬化学转化、及硅烷无铬钝化，具体实施方式如下。
铝合金件按现行的前处理工艺进行除蜡、除油、除垢和活化。
铝合金件前处理后按现行的化学沉锌工艺制备化学沉锌层。
优选的，采用广州超邦化工有限公司生产的ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂制备化学沉锌层：
ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂160～220mL/L，工作温度20℃～30℃，沉锌时间60～120s。所述沉锌剂中包含锌离子6～9g/L，铜离子0.16～0.20g/L。
铝合金件化学沉锌后采用采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备无氰镀铜层。
优选的，所制备镀层的厚度为1～4μm。
优选的，所述聚合硫氰酸盐镀铜工艺采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐挂镀铜工艺：
聚合硫氰酸钠络合剂100～160g/L，聚合硫氰酸亚铜17～23g/L，酒石酸钾钠8～12g/L，HT-810光亮剂1～2mL/L，HT-810走位剂2～4mL/L，镀槽温度45℃～55℃，pH范围12～13，阴极电流密度0.5～1.0A/dm2，阴极移动5～7m/min，阳极电流密度≤0.5A/dm2，用无氧电解铜角(或铜粒)作阳极。
优选的，所述聚合硫氰酸盐镀铜工艺采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺：
聚合硫氰酸钠络合剂100～160g/L，聚合硫氰酸亚铜17～23g/L，酒石酸钾钠8～12g/L，HT-810光亮剂1～2mL/L，HT-810走位剂2～4mL/L，镀槽温度45℃～55℃，pH范围12～13，镀槽电压5～7V，滚桶转速10～12r/min，用无氧电解铜角(或铜粒)作阳极。
铝合金件镀铜后采用现行的碱性锌铁合金电镀工艺制备锌铁合金镀层。
优选的，所述锌铁合金镀层厚度为6～20μm。
优选的，所述碱性锌铁合金电镀工艺采用超邦化工的260碱性锌铁合金挂镀工艺：
氧化锌13～17g/L，氢氧化钠100～140g/L，260 Stabilisator稳定剂65～85mL/L，260 Base Fe铁辅助剂2～3mL/L，260 Base Rack挂镀辅助剂8～12mL/L，260 BrightenerRack挂镀主光剂0.3～0.7mL/L，镀槽温度22℃～28℃，阴极电流密度1.5～3.0A/dm2，阴极移动2～3m/min。
优选的，所述碱性锌铁合金电镀工艺采用超邦化工的260碱性锌铁合金滚镀工艺：
氧化锌13～17g/L，氢氧化钠100～140g/L，260 Stabilisator稳定剂105～125mL/L，260 Base Fe铁辅助剂2～3mL/L，260 Additive添加剂4～6mL/L，镀槽温度22℃～28℃，镀槽电压5～8V，滚桶转速3～4r/min。
铝合金件镀锌铁合金后进行无铬化学转化制备无铬化学转化层。
优选的，采用超邦化工的ZEC-11无铬化学转化工艺制备无铬化学转化层：
CZEC-11无铬化学转化剂200g/L，pH范围2.8～3.2，常温操作，反应时间0.5～1.5min。
铝合金件表面上的锌铁合金镀层无铬化学转化后采用超邦化工的硅烷无铬钝化工艺制备硅烷无铬钝化层，钝化层的厚度为0.7～1.2μm。
锌可特PRODICO Z-Caot 888 FL为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间30～90s，在80℃～100℃下烘烤18～25min。
实施例
如图1所示，一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，包铝合金基体1、和在所述铝合金基体1上从内到外依次制备的化学沉锌层2、无氰镀铜层3、锌铁合金镀层4、无铬化学转化层5、及硅烷无铬钝化层6。
所述化学沉锌层2采用ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂制备：
ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂180mL/L，工作温度25℃，沉锌时间80s。所述沉锌剂中包含锌离子7g/L，铜离子0.17g/L。
所述无氰镀铜层3的厚度为3μm，采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐挂镀铜工艺制备：
聚合硫氰酸钠络合剂150g/L，聚合硫氰酸亚铜22g/L，酒石酸钾钠10g/L，HT-810光亮剂1.5mL/L，HT-810走位剂3mL/L，镀槽温度53℃，pH为12.5，阴极电流密度0.8A/dm2，阴极移动6m/min，阳极电流密度为0.3A/dm2，用无氧电解铜角作阳极。
所述锌铁合金镀层4的厚度为12，采用超邦化工的260 碱性锌铁合金挂镀工艺制备：
氧化锌15g/L，氢氧化钠120g/L，260 Stabilisator稳定剂75mL/L，260 Base Fe铁辅助剂2.5mL/L，260 Base Rack挂镀辅助剂10mL/L，260 Brightener Rack挂镀主光剂0.5mL/L，镀槽温度25℃，阴极电流密度2.2A/dm2，阴极移动3m/min。
所述无铬化学转化层5采用超邦化工的ZEC-11无铬化学转化工艺制备：
CZEC-11无铬化学转化剂200g/L，pH为2.8，常温操作，反应时间1min。
所述硅烷无铬钝化层6的厚度为0.8μm，采用超邦化工的锌可特PRODICO Z-Caot888 FL无铬钝化剂制备：
锌可特PRODICO Z-Caot 888 FL为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间50s，在85℃下烘烤23min。
本实施例的具体操作分为如下步骤：
1、前处理：对铝合金件基体1进行“化学除蜡→水洗→超声波除蜡→水洗→化学除油→水洗→铝合金除垢剂除垢→水洗→酸盐活化→水洗”的工序。
2、化学沉锌：镀件前处理后进行“一次化学沉锌→水洗→退锌→水洗→二次化学沉锌→水洗”制备化学沉锌层2。
3、无氰镀铜：镀件化学沉锌后按HT-810聚合硫氰酸盐挂镀铜工艺制备无氰镀铜层3。
4、镀锌铁合金：镀件无氰镀铜后按260碱性锌铁合金挂镀工艺制备锌铁合金镀层4。
5、无铬化学转化：镀件镀锌铁合金后进行“无铬化学转化→水洗→烘干”制备无铬化学转化膜5.
6、无铬钝化：镀件无铬化学转化后进行“硅烷无铬钝化→出槽→用高压空气吹掉镀件表面残留的钝化液→烘干固化”制备硅烷无铬钝化层6。
实施例
如图1所示，一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，包铝合金基体1、和在所述铝合金基体1上从内到外依次制备的化学沉锌层2、无氰镀铜层3、锌铁合金镀层4、无铬化学转化层5、及硅烷无铬钝化层6。
所述化学沉锌层2采用ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂制备：
ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂200mL/L，工作温度23℃，沉锌时间90s。所述沉锌剂中包含锌离子8g/L，铜离子0.19g/L。
所述无氰镀铜层3的厚度为4μm，采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺制备：
聚合硫氰酸钠络合剂140g/L，聚合硫氰酸亚铜20g/L，酒石酸钾钠10g/L，HT-810光亮剂1.5mL/L，HT-810走位剂3mL/L，镀槽温度50℃，pH为12.5，镀槽电压6V，滚桶转速12/min，用无氧电解铜粒作阳极。
所述锌铁合金镀层4的厚度为10μm，采用超邦化工的260 碱性锌铁合金滚镀工艺制备：
氧化锌15g/L，氢氧化钠120g/L，260 Stabilisator稳定剂115mL/L，260 Base Fe铁辅助剂2.5mL/L，260 Additive添加剂5mL/L，镀槽温度26℃，镀槽电压6V，滚桶转速4r/min。
所述无铬化学转化层5采用超邦化工的ZEC-11无铬化学转化工艺制备：
CZEC-11无铬化学转化剂200g/L，pH为3.2，常温操作，反应时间1min。
所述硅烷无铬钝化层6的厚度为0.9μm采用超邦化工的锌可特PRODICO Z-Caot888 FL无铬钝化剂制备：
锌可特PRODICO Z-Caot 888 FL为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间70s，在95℃下烘烤20min。
本实施例的具体操作分为如下步骤：
1、前处理：对铝合金件基体1进行“化学除蜡→水洗→超声波除蜡→水洗→化学除油→水洗→铝合金除垢剂除垢→水洗→酸盐活化→水洗”的工序。
2、化学沉锌：镀件前处理后进行“一次化学沉锌→水洗→退锌→水洗→二次化学沉锌→水洗”制备化学沉锌层2。
3、无氰镀铜：镀件化学沉锌后按HT-810聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺制备无氰镀铜层3。
4、镀锌铁合金：镀件无氰镀铜后按260碱性锌铁合金滚镀工艺制备锌铁合金镀层4。
5、无铬化学转化：镀件镀锌铁合金后进行“无铬化学转化→水洗→烘干”制备无铬化学转化膜5.
6、无铬钝化：镀件无铬化学转化后进行“硅烷无铬钝化→出槽→用离心机甩出滚镀镀件上多余的钝化液→烘干固化”制备硅烷无铬钝化层6。
试验例1
按实施例1和实施例2的技术方案制备镀锌铁合金样件，按照GB/T 10125–2012《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾试验384h，镀锌样件表面无白色腐蚀物生成。ISO19598-2016EN《钢铁上经过无六价铬处理的锌和锌合金电镀层》标准要求，锌铁合金镀层蓝白色钝化加封闭后进行中性盐雾试验，挂镀件216h无白色腐蚀物生成，滚镀件168h无白色腐蚀物生成。试验表明，本实用新型所制备的镀锌铁合金样件具有良好的耐蚀性。
试验例2
按实施例1和实施例2的技术方案制备镀锌铁合金样件，按照GB/T 5270-2005《金属基体上的金属覆盖层 电沉积和化学沉积层 附着强度试验方法评述》标准以热震法测试镀层结合力，把样件放在加热炉中加热至220℃保温30min，取出后放入室温的水中骤然冷却，镀层没有出现起泡和脱落。试验表明，本实用新型所制备的镀层结构具有良好的结合力。
以上对本实用新型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实用新型实施例的原理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实用新型实施例的原理。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例及原理，在具体实施方式以及应用范围上会有一定的改变之处，但均应落在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，其特征在于：包括铝合金基体、和在所述铝合金基体上从内到外依次制备的化学沉锌层、无氰镀铜层、锌铁合金镀层、无铬化学转化层、及硅烷无铬钝化层；
所述无氰镀铜层是采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备的；
所述无氰镀铜层的厚度为1～4μm。
2.如权利要求1所述的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，其特征在于：所述锌铁合金镀层是采用碱性锌铁合金电镀工艺制备的。
3.如权利要求1所述的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，其特征在于：所述锌铁合金镀层的厚度为6～18μm。
4.如权利要求1所述的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，其特征在于：所述硅烷无铬钝化层是采用溶剂型硅烷无铬钝化剂制备的。
5.如权利要求1所述的铝合金件镀锌铁合金的镀层结构，其特征在于：所述硅烷无铬钝化层的厚度为0.7～1.2μm。
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