一種鋁合金的電鍍或化學鍍的前處理方法及其用圖
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋁合金電鍍技術，涉及一種鋁合金的電鍍或化學鍍的前處理方法及其用途。
【背景技術】
[0002]鋁及鋁合金是應用最廣泛的金屬之一，其具有導電性好、傳熱快、比重輕、強度高、易于成型等優點。但是，鋁及鋁合金也存在硬度低、不耐磨、易于發生晶間腐蝕、不易焊接等缺點，影響其應用范圍和使用壽命。鋁及其合金經過表面處理后可揚長避短，延長其使用壽命和擴大應用范圍，賦予其防護、裝飾等用途。
[0003]鋁合金的表面處理技術包括陽極氧化、電鍍、化學鍍等方法。通過電解或化學方法在金屬或某些非金屬上鍍上一層銅的方法，稱為鍍銅。鋁合金為難鍍材料，鋁上電鍍比其他金屬上電鍍要困難得多，容易出現氣泡和脫皮，結合力不良等問題，相比鋼鐵等其它金屬材料電鍍工藝過程復雜，需進行特殊的前處理，還要進行浸鋅處理；鋁合金鍍銅層一般被用于提高鋁合金與其他金屬的錫焊能力，因此鋁合金鍍銅除了需要常溫下的鍍層結合力測試，還需進行高溫下的鍍層結合力測試，使用現有電解鍍銅技術無法獲得合格鍍層，電解鍍銅后280°C高溫焊接過程中起泡和脫落(如圖1所示)。在零件電鍍和化學鍍等領域，鍍層結合力的符合性尤為重要。
【發明內容】
[0004]針對現有的鋁合金鍍銅技術無法制備得到既滿足常溫下結合力測試要求，又在高溫下具有較高鍍層結合力的合格鍍層的問題，本發明的目的在于提供一種鋁合金的電鍍或化學鍍的前處理方法以及一種鋁合金的鍍銅方法，所述前處理方法可以改善鍍銅或其他金屬時的結合狀況，所述方法通過合理的工藝流程、溶液配方及工藝參數，可獲得在常溫及高溫下結合力均合格的鍍層，熱震實驗結果顯示鋁合金零件經本發明所述方法鍍銅后可經受280°C高溫3min不起泡，起皮或脫落，可應用到大批零件的電鍍、化學鍍工藝中。所述前處理工藝穩定，處理過程易于控制，不僅適用于鋁合金材料的氰化鍍銅處理，還適用于鋁合金材料的其它電鍍和化學鍍的前處理工藝。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案:
[0006]第一方面，本發明提供了一種鋁合金的電鍍或化學鍍的前處理方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]將鋁合金零件依次進行化學砂化處理，去掛灰，一次浸鋅，二次浸鋅以及預鍍鎳，其中，化學砂化處理通過將鋁合金零件浸入砂化溶液實現，所述砂化溶液由以下成分組成:氫氧化鈉40-80g/L，磷酸鈉50-70g/L，氟化氫錢20_40g/L，氯化錢5_15g/L，余量為水。
[0008]優選地，砂化溶液以水為溶劑，由以下成分組成:氫氧化鈉40-80g/L，磷酸鈉50-70g/L，氟化氫銨20-40g/L，氯化銨5_15g/L，余量為水。
[0009]優選地，砂化溶液中氫氧化鈉的含量為40-80g/L，例如可為40g/L、45g/L、48g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、68g/L、70g/L、75g/L 或 80g/L 等。
[0010]優選地，砂化溶液中磷酸鈉的含量為50-70g/L，例如可為50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、67g/L 或 70g/L 等。
[0011]優選地，砂化溶液中氟化氫錢的含量為20-40g/L，例如可為20g/L、25g/L、27g/L、30g/L、35g/L 或 40g/L 等。
[0012]優選地，砂化溶液中氯化銨的含量為5-15g/L，例如可為6g/L、8g/L、10g/L、llg/L、12g/L 或 14g/L 等。
[0013]優選地，化學砂化處理的溫度為30-60°(:，例如可為30°(:、35°(:、38°(:、40°(:、42°(:、44。(:、45。(:、50。(:、55。(:或60。(:等。
[0014]優選地，化學砂化處理的時間為0.5_3min，例如可為0.5min、0.8min、lmin、
1.5min、2min、2.2min、2.5min 或 3min 等，優選為 0.5-lmin。
[0015]本發明所述化學砂化處理能夠粗化鋁合金表面，均勻去除表面氧化產物及自然鈍化膜，增加鍍層結合力。經化學砂化處理后，鋁合金表面呈灰黑色。
[0016]優選地，所述方法還包括在化學砂化處理之前進行化學除油，以清理掉鋁合金零件表面的油污。
[0017]優選地，所述方法還包括在化學砂化處理之后去掛灰之前，將鋁合金零件用清水沖洗干凈。
[0018]本發明采用化學砂化處理代替機械吹砂，并采用合適的砂化溶液配方以及化學砂化處理的溫度和時間，使得在保證不腐蝕鋁合金基體的基礎上，均勻的去除表面氧化皮和鈍化膜，且具有終點易于控制的優點。
[0019]優選地，去掛灰為將經化學砂化處理后的零件浸入去掛灰溶液中，所述去掛灰溶液為硝酸或硝酸與氫氟酸的混合溶液；
[0020]本發明所述硝酸的質量分數為40_60wt%，例如可為40wt %、42wt %、45wt %或50wt%等。
[0021]優選地，硝酸與氫氟酸的混合溶液由氫氟酸、硝酸以及水組成，氫氟酸占硝酸與氫氟酸的混合溶液的體積百分數為5vol%，硝酸與氫氟酸的體積比優選為1:5。
[0022]優選地，氫氟酸的質量分數為40wt%。
[0023]本發明所述去掛灰在室溫下進行，在去掛灰的過程中，要注意觀察鋁合金零件的表面顏色變化，以控制結束去掛灰的終點，當浸入去掛灰溶液至黑色掛灰完全去除，露出金屬光澤呈現出鋁本色時結束去掛灰。
[0024]本發明所述室溫為20-35 °C。
[0025]本發明去掛灰的工藝采用強氧化劑硝酸及氫氟酸的溶液去除掛灰，可以將化學砂化處理后的鋁合金零件表面的腐蝕產物有效去除，使其裸露出未被氧化的基體表面，得到干凈、未鈍化且表面粗糙度均勻的鋁合金基體表面。
[0026]優選地，本發明所述一次浸鋅為將經去掛灰后的零件浸入一次浸鋅溶液中，一次浸鋅溶液以水作為溶劑，由以下成分組成:氧化鋅30-50g/L，氫氧化鈉200-320g/L，三氯化鐵30-45g/L，酒石酸鉀鈉2-5g/L，硫酸鎳2_5g/L，余量為水。
[0027]本發明所述一次浸鋅溶液為一次三元浸鋅溶液，其中包含三種金屬鹽，分別為氧化鋅30-50g/L，三氯化鐵30-45g/L和硫酸鎳2_5g/L，通過調整三種金屬鹽的組分以及氫氧化鈉和酒石酸鉀鈉的用量，通過多種金屬鹽間的交互作用，使得浸鋅后能在鋁合金基體表面迅速形成復合浸鋅層。
[0028]優選地，一次浸鋅溶液中氧化鋅的含量為30-50g/L，例如可為30g/L、35g/L、38g/L、40g/L、45g/L、47g/L、49g/L 或 50g/L 等。
[0029]優選地，一次浸鋅溶液中氫氧化鈉的含量為200-320g/L，例如可為200g/L、220g/L、240g/L、270g/L、300g/L 或 320g/L 等。
[0030]優選地，一次浸鋅溶液中三氯化鐵的含量為30-45g/L，例如可為30g/L、35g/L、38g/L、40g/L 或 45g/L 等。
[0031]優選地，一次浸鋅溶液中酒石酸鉀鈉的含量為2-5g/L，例如可為2g/L、3g/L、4g/L或5g/等。
[0032]優選地，一次浸鋅溶液中硫酸鎳的含量為2-5g/L，例如可為2g/L、3g/L、4g/L或5g/等。
[0033]優選地，一次浸鋅的時間為2_5min，例如可為2min、3min、4min或5min等。
[0034]本發明所述一次浸鋅在室溫下進行，一次浸鋅工藝在去掛灰處理后的鋁合金零件表面置換出一層含鋅鐵鎳三種組分的復合浸鋅層。
[0035]優選地，本發明所述二次浸鋅為將經一次浸鋅后的零件浸入二次浸鋅溶液中，所述二次浸鋅溶液以水為溶劑，由以下成分組成:氧化鋅10-15g/L，氫氧化鈉100-250g/L，三氯化鐵30-50g/L，酒石酸鉀鈉2-5g/L，硫酸鎳2_5g/L，硝酸鈉2_5g/L，余量為水。
[0036]本發明所述二次浸鋅溶液為二次三元浸鋅溶液，其中包含三種金屬鹽，分別為氧化鋅10-15g/L，三氯化鐵