CN220284219U - 一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构,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、无氰镀镉层、及六价铬彩色钝化层。所述铝合金件无氰镀镉的镀层结构,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》,以热震试验法测定镀层结合力,其结合力满足标准要求;按照GB/T 10125–2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》标准测试耐蚀性,镀件进行中性盐雾试验3000h,其表面无白色腐蚀物生成,镀层具有优异的耐蚀性。本实用新型制备工艺环保,具有良好的市场前景。
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无氰镀镉的镀层结构。
背景技术
传统工艺在铝合金件上镀镉的镀层结构通常为,包括铝合金基体,和在铝合金基体上依次制备的化学沉锌层、氰化镀铜层、镀镉层、及铬酸盐钝化层。但氰化物的使用受到了越来越严格的管控,因此,业界开发了用化学镀镍代替氰化镀铜的新工艺。
授权公开号为“CN 204918772 U”的中国实用新型专利《一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层》公开了一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构。所述镀层结构包括铝合金基体,和在铝合金基体上依次制备的化学沉锌层、化学镀镍层、镀镉层、及铬酸盐钝化层。目前航空航天企业通常使用这种工艺在铝合金件上制备镀镉层。
然而,化学镀镍工作液的温度通常超过80℃,大多数在90℃以上。无论是酸性化学镀镍还是碱性化学镀镍,其工作液对铝合金件表面上的化学沉锌层都会有不同程度的损伤,导致镀镉层结合力下降,具体表现为出现起泡现象。另外,化学镀镍成本明显高于镀铜成本。
另外,授权公开号为“CN 208055478 U”的中国实用新型专利《一种铝合金基体上无氰镀镉的新型镀层结构》公开了一种铝合金件镀镉的镀层结构,包括铝合金基体,在铝合金基体表面上从内到外依次制备的化学沉锌层、锌镍合金预镀层、无氰镀镉层、稀土改性铬酸盐低铬钝化层。这种镀层结构的技术缺陷为,锌镍合金镀层相对于铝合金基体是阴极性镀层,镀镉层相对于锌镍合金镀层也是阴极性镀层,当镀层出现破损后腐蚀介质会穿过镀层迅速腐蚀铝合金基体,因此,这种工艺在航空航天企业尚未得到应用。
业界对开发能够代替氰化镀铜的无氰镀铜工艺进行了大量的研究,但镀铜层与金属基体之间的结合力仍达不到氰化镀铜层的结合力[1-2]。聚合硫氰酸盐镀铜工艺是最新开发的无氰镀铜工艺,以亚铜盐作主盐,以聚合硫氰酸钠作配位剂,其工艺性能与氰化镀铜相似,但不具有氰化镀铜的高毒性。
由于航空航天设备的特殊要求,目前航空航天零部件镀镉后仍采用六价铬钝化工艺制备六价铬钝化层。由于三价铬钝化层不具备自修复性,还无法满足航空航天工业的技术要求。
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。[2].马涛,李运刚,杨桂宇等,钢铁基体无氰镀铜工艺研究现状[J],铸造技术,2016,37(12):2579-2582。
发明内容
为了解决按现有技术在铝合金件上制备镀镉层结合力不高的问题,本实用新型提供了一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构。为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案:
一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构,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、无氰镀镉层、及六价铬彩色钝化层;
所述无氰镀铜层是采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备的,镀层厚度为4~8μm。
在其中一些实施例中,所述无氰镀镉层是采用氯化钾镀镉工艺制备的。
在其中一些实施例中,所述无氰镀镉层的厚度为8~25μm。
在其中一些实施例中,所述六价铬彩色钝化层的厚度为0.4~0.6μm。
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无氰镀镉的镀层结构,用聚合硫酸氰盐无氰镀铜工艺代替现行的化学镀镍工艺,提高了镀层与基体之间的结合力;
2、用聚合硫酸氰盐镀铜工艺代替现行的化学镀镍工艺,降低了生产成本。
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。
对铝合金件按现行的前处理工艺进行除蜡、除油、除渣和活化。
在经过前处理的铝合金件上采用现行的铝合金化学沉锌工艺制备化学沉锌层。
优选的,所述化学沉锌层采用超邦化工的ALBUME AS-699无氰铝上沉锌工艺制备:ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂140~180mL/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。
在经过化学沉锌的铝合金件上采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备无氰镀铜层。
优选的,所述无氰镀铜层的厚度为4~8μm。
优选的,所述无氰镀铜层采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备:聚合硫氰酸亚铜17~23g/L,聚合硫氰酸钠100~160g/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℃,镀液pH范围12~13,阴极电流密度0.5~1.0A/dm2,阴极移动4~6m/min,阳极电流密度≤0.5A/dm2,用无氧电解铜角(或铜粒)作阳极。
在经过聚合硫氰酸盐无氰镀铜后的铝合金件上采用现行的无氰镀镉工艺制备无氰镀镉层。
优选的,所述无氰镀镉层的厚度为8~25μm。
优选的,所述无氰镀镉层采用超邦化工的PULIZIER NCC-617氯化钾镀镉工艺制备:氯化镉25~35g/L,PULIZIER NCC-617配位剂100~150g/L,氯化钾100~140g/L,PULIZIER NCC-617光亮剂1.5~2.5mL/L,PULIZIER NCC-617辅助剂20~30mL/L,PULIZIERNCC-617高区光亮剂8~12mL/L,镀液pH范围7~9,镀槽温度20℃~35℃,阴极电流密度0.5~1.5A/dm2,阴极移动2~4m/min。
在经过无氰镀镉的铝合金件上采用现行的六价铬钝化工艺制备六价铬彩色钝化层。
优选的,所述六价铬彩色钝化层的厚度为0.4~0.6μm。
优选的,所述六价铬彩色钝化层采用超邦化工的HC-5低铬彩色钝化工艺制备:HC-5低铬彩色钝化剂的体积分数为3%~5%,钝化温度20℃~35℃,钝化液pH范围1.2~1.8,钝化时间5~15s,烘干温度55℃~65℃,烘干时间10~15min。
实施例
如图1所示,一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构,包括铝合金基体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、无氰镀镉层4、及六价铬彩色钝化层5。
所述化学沉锌层2采用超邦化工的ALBUME AS-699无氰铝上沉锌工艺制备:
ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂160mL/L,工作温度23℃,沉锌时间100s。所述沉锌剂中包含锌离子8g/L,铜离子0.18g/L。
所述无氰镀铜层3的厚度为5μm,采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备:
聚合硫氰酸亚铜19g/L,聚合硫氰酸钠120g/L,酒石酸钾钠9g/L,HT-180光亮剂1mL/L,HT-180走位剂2mL/L,镀槽温度52℃,镀液pH为12.8,阴极电流密度0.8A/dm2,阴极移动5m/min,阳极电流密度为0.3A/dm2,用无氧电解铜角作阳极。
所述无氰镀镉层4的厚度为10μm,采用超邦化工的PULIZIER NCC-617氯化钾镀镉工艺制备:
氯化镉28g/L,PULIZIER NCC-617配位剂130g/L,氯化钾110g/L,PULIZIER NCC-617光亮剂2.0mL/L,PULIZIER NCC-617辅助剂25mL/L,PULIZIER NCC-617高区光亮剂10mL/L,镀液pH为8,镀槽温度28℃,阴极电流密度1A/dm2,阴极移动3m/min。
所述六价铬彩色钝化层4的厚度为0.5μm,采用超邦化工的HC-5低铬彩色钝化工艺制备:
HC-5低铬彩色钝化剂的体积分数为4%,钝化温度25℃,钝化液pH为1.3,钝化时间8s,烘干温度60℃,烘干时间12min。
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→硫酸活化→水洗”的工序。
2、化学沉锌:镀件前处理后进行“一次沉锌→水洗→退锌→水洗→二次沉锌→水洗”制备化学沉锌层2。
3、无氰镀铜:镀件化学沉锌后进行聚合硫氰酸盐镀铜制备无氰镀铜层3。
4、无氰镀镉:镀件无氰镀铜后进行氯化钾无氰镀镉制备无氰镀镉层4。
5、六价铬钝化:在无氰镀镉层上进行“六价铬钝化→水洗→烘干”制备六价铬彩色钝化层5。
实施例
如图1所示,一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构,包括铝合金基体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、无氰镀镉层4、及六价铬彩色钝化层5。
所述化学沉锌层2采用超邦化工的ALBUME AS-699无氰铝上沉锌工艺制备:
ALBUME AS-699无氰铝上沉锌剂160mL/L,工作温度28℃,沉锌时间80s。所述沉锌剂中包含锌离子8g/L,铜离子0.18g/L。
所述无氰镀铜层3的厚度为7μm,采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备:
聚合硫氰酸亚铜22g/L,聚合硫氰酸钠150g/L,酒石酸钾钠12g/L,HT-180光亮剂2mL/L,HT-180走位剂4mL/L,镀槽温度54℃,镀液pH为12.8,阴极电流密度0.8A/dm2,阴极移动5m/min,阳极电流密度为0.4A/dm2,用无氧电解铜粒作阳极。
所述无氰镀镉层4的厚度为14μm,采用超邦化工的PULIZIER NCC-617氯化钾镀镉工艺制备:
氯化镉35g/L,PULIZIER NCC-617配位剂150g/L,氯化钾130g/L,PULIZIER NCC-617光亮剂2mL/L,PULIZIER NCC-617辅助剂25mL/L,PULIZIER NCC-617高区光亮剂10mL/L,镀液pH为8.5,镀槽温度33℃,阴极电流密度1.0A/dm2,阴极移动3m/min。
所述六价铬彩色钝化层4的厚度为0.5μm,采用超邦化工的HC-5低铬彩色钝化工艺制备:
HC-5低铬彩色钝化剂的体积分数为4.5%,钝化温度33℃,钝化液pH为1.6,钝化时间13s,烘干温度60℃,烘干时间12min。
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→硫酸活化→水洗”的工序。
2、化学沉锌:镀件前处理后进行“一次沉锌→水洗→退锌→水洗→二次沉锌→水洗”制备化学沉锌层2。
3、无氰镀铜:镀件化学沉锌后进行聚合硫氰酸盐镀铜制备无氰镀铜层3。
4、无氰镀镉:镀件无氰镀铜后进行氯化钾无氰镀镉制备无氰镀镉层4。
5、六价铬钝化:在无氰镀镉层上进行“六价铬钝化→水洗→烘干”制备六价铬彩色钝化层5。
试验例1:
用60mm×40mm×2mm的6063 铝合金试片制备无氰镀镉样板10件,按照实施例1和实施例2的工艺过程在所述铝合金基体上从内到外依次制备化学沉锌层、无氰镀铜层、无氰镀镉层、及六价铬彩色钝化层。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》标准将所述工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,全部样件镀层都没有出现起泡和脱落,所述镀层结合力良好。
试验例2:
用60mm×40mm×2mm的6063 铝合金试片制备无氰镀镉样板6件,按照实施例1和实施例2的工艺过程在所述铝合金基体上从内到外依次制备化学沉锌层、无氰镀铜层、无氰镀镉层、及六价铬彩色钝化层。按照GB/T 10125–2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》标准测试耐蚀性,镀件进行中性盐雾试验3000h表面无白色腐蚀物生成,镀层具有优异的耐蚀性。
对比例1:
用60mm×40mm×2mm的6063 铝合金试片制备无氰镀镉样板10件,按照现行的工艺过程在所述铝合金基体上从内到外依次制备化学沉锌层、化学镀镍层、无氰镀镉层、及六价铬彩色钝化层。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》标准将所述工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,有1件样板的镀层出现了起泡现象。试验表明,本实用新型用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备无氰镀铜层代替现行的化学镀镍层提高了镀层的结合力。
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实用新型实施例的原理。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种铝合金件无氰镀镉的镀层结构,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、无氰镀镉层、及六价铬彩色钝化层;
所述无氰镀铜层是采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备的,镀层厚度为4~8μm。
2.如权利要求1所述的铝合金件无氰镀镉的镀层结构,其特征在于:所述无氰镀镉层是采用氯化钾镀镉工艺制备的。
3.如权利要求1或2所述的铝合金件无氰镀镉的镀层结构,其特征在于:所述无氰镀镉层的厚度为8~25μm。
4.如权利要求1所述的铝合金件无氰镀镉的镀层结构,其特征在于:所述六价铬彩色钝化层的厚度为0.4~0.6μm。
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