核心提示：鋁合金電鍍硬鉻是利用強(qiáng)堿性的鋅酸鹽溶液在置換鍍層上直接鍍鉻，其工藝成熟，操作簡(jiǎn)便、易行。然而，鋁及鋁合金是一種特殊材料，即兩性金屬。工業(yè)應(yīng)用大多為硅鋁鑄造件，合金組織中的硅元素容易發(fā)生硅的偏析，使其表面不能完全活化，加上鋁表面總有一層天然氧化膜存在，給電鍍帶來一定的困難。
1. 前言
鋁合金電鍍硬鉻是利用強(qiáng)堿性的鋅酸鹽溶液在置換鍍層上直接鍍鉻，其工藝成熟，操作簡(jiǎn)便、易行。然而，鋁及鋁合金是一種特殊材料，即兩性金屬。工業(yè)應(yīng)用大多為硅鋁鑄造件，合金組織中的硅元素容易發(fā)生硅的偏析，使其表面不能完全活化，加上鋁表面總有一層天然氧化膜存在，給電鍍帶來一定的困難。因此，需要選擇合理而適宜的前處理工藝，如浸重金屬、酸侵蝕及二次浸鋅等方法，之后再進(jìn)行電鍍即可獲得結(jié)合力良好的硬鉻層。
2. 工藝流程
有機(jī)溶劑除油——晾干——化學(xué)除油——熱水洗——流動(dòng)水洗——浸重金屬——流動(dòng)水洗——晾干——酸侵蝕(出光)——流動(dòng)水洗2次——第一次浸鋅——流動(dòng)水洗2次——退鋅——流動(dòng)水洗——第二次浸鋅——流動(dòng)水洗2次——裝掛——電鍍硬鉻——多級(jí)回收——水洗——卸掛——熱水燙干——檢驗(yàn)——去氫——不良件退鍍。
3. 各工序溶液配方
4. 工藝說明
(1)先用有機(jī)溶劑(如汽油、煤油等)除油，除去鋁件在機(jī)械磨削、拋光時(shí)留下的各類油脂，然后用化學(xué)除油或電化學(xué)除油方法記性補(bǔ)充除油。需要注意的是，鋁件不能與鋼件用同一槽液除油。必須另設(shè)專用堿性較弱的除油液，且操作溫度不太高，除油時(shí)間也不宜太長(zhǎng)，防止除油液與鋁件反應(yīng)產(chǎn)生大量泡沫外溢并造成表面過腐蝕。
(2)鋁件經(jīng)浸重金屬處理，可省城微紅褐色、致密的松孔膜金屬鐵，使電位正移。特別是可以克服浸鋅法得到的鍍層結(jié)合力不牢的弊端，如在潮濕的腐蝕介質(zhì)中。鋅受到橫向腐蝕導(dǎo)致表層剝落。該工序溶液必須進(jìn)行加熱，室溫操作無效，在槽液加熱以后，可連續(xù)處理最多為一周生產(chǎn)量的工件，晾干待出光，不必經(jīng)常加熱處理。
(3)酸浸蝕溶液中HF是為除去鋁件表面的硅而加入的，在該混合溶液中出光時(shí)，HF可除去合金組織表面的硅而得到均勻、潔凈的亮白色表面，病使其完全活化。但出光時(shí)間不宜過長(zhǎng)，工件在槽中提出動(dòng)作要快，盡量將工件抖動(dòng)甩掉部分帶出液回流槽中，病迅速移入流動(dòng)水槽中充分清洗，防止在空氣中停留時(shí)間過長(zhǎng)。
(4)浸鋅是為提高鋁件鍍硬鉻結(jié)合力的關(guān)鍵工序之一，傳統(tǒng)的二次浸鋅效果比一次浸鋅好，同樣，使用2只鋅槽分別浸鋅效果比在同一個(gè)槽中浸鋅好，即穩(wěn)定性好。二次浸蝕法可有效除去鋁表面的天然氧化膜，并能防止其再次形成。第一次浸鋅旨在去除鋁件出光后又新生的氧化膜并以鋅層替代，而后將該鋅層在50%的濃硝酸溶液中進(jìn)行溶液即退鋅，為第二次浸鋅獲得晶粒細(xì)密而薄的鋅層打好基礎(chǔ)。第二次浸鋅采用稀溶液，可以獲得結(jié)晶更細(xì)致、更薄且附著力好的鋅層，并有利于工件清洗，同時(shí)可減少表面殘留鋅酸鹽帶入鉻槽，影響鍍液性能。
實(shí)踐證明，浸蝕工序直接關(guān)系到鍍鉻層結(jié)合力的好壞，因此，除精心操作外，浸鋅液含量的控制是關(guān)鍵。以第2次浸鋅為例，采用NaOH 500g/L,ZnO 100g/l，在該濃度中鋅置換層是米黃色的，當(dāng)NaOH 150~250 g/L,ZnO 45~70g/L時(shí)，鋅層為瓦灰色或青灰色，都具有微光澤。若ZnO含量過低或者NaOH含量過高，在這種溶液成份失調(diào)的情況下浸鋅，會(huì)出現(xiàn)大塊斑點(diǎn)或光澤不均或無光澤，且疏松粘膜，結(jié)晶粗糙并易于擦掉。這時(shí)必須將鋅層退除掉，并著手調(diào)整溶液為正常或更換新液后重新浸鋅處理，方可進(jìn)行鍍鉻，否則還會(huì)引起鍍鉻槽液的故障。浸鋅后的鋁件可以浸泡在清水槽中待裝掛，鋁件裝上鍍鉻掛夾具時(shí)，必須認(rèn)真加以緊固，確保具有良好的導(dǎo)電性能。
(5)鋁件浸鋅后帶電下槽以低溫小電流起鍍硬鉻。先將鍍液加熱至40度，起鍍電流密度為16A/dm2,總電流隨工件增多而提高，待工件全部下槽后，逐漸提高電流至正常電流密度為40A/dm2,或更高;鍍液溫度同樣隨電流的提高而升到50~55度之間，此時(shí)開始計(jì)算鍍鉻所需時(shí)間。
生產(chǎn)證明，鋁件低溫小電流起鍍操作發(fā)效果顯著，工作范圍寬，鍍層結(jié)合強(qiáng)度好。即便是掛具與電棒導(dǎo)電故障，也不會(huì)造成鍍層起皮。因此鍍鉻質(zhì)量穩(wěn)定，一次合格率高達(dá)100%(指鍍層結(jié)合力)。若采用高電流，也應(yīng)該慢慢升高電流密度達(dá)到正常電流。這樣，便可防止鋁基體表面氧化鋁的產(chǎn)生，避免鍍層的結(jié)合強(qiáng)度受到影響。實(shí)踐證明，鉻鍍層并非在鋅層上析出，而是沉積在暴露出的鋁基體上。因此，最好采用低溫小電流起鍍比較可靠。
(6)鋁件不良鍍鉻層的退除不能用鹽酸溶液，也不能在鍍鉻槽中反電退鍍。即使采用常規(guī)法，即無硫酸根的鉻酸溶液電鍍退鉻，也必須嚴(yán)格掌握操作時(shí)間，防止鋁件基體被溶解腐蝕而報(bào)廢。對(duì)此，筆者曾改用弱堿性的碳酸鈉電解液進(jìn)行退鉻，并取得良好的效果。其工藝如下：50~70g/L碳酸鈉，室溫，陽極電流密度10~20A/dm2，陰極為鐵板或鉛板。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是：碳酸鈉水溶液在電解反應(yīng)時(shí)溢出的氣體無刺激性氣味，對(duì)人體無害，不污染環(huán)境;當(dāng)工件上鉻層褪盡時(shí)，其電極反應(yīng)基本不會(huì)產(chǎn)生溶解，且表面光潔如新，相應(yīng)提高了鋁合金鍍硬鉻的成品率。
(7)鋁件鍍硬鉻和鋼件鍍硬鉻一樣，鍍層厚度通常不夠，需要進(jìn)行補(bǔ)鍍(復(fù)鍍)，而補(bǔ)鍍易發(fā)生起皮，退鍍率高。因此，必須掌握補(bǔ)鍍方法，雖然可在化學(xué)凈潔的表面上進(jìn)行，但如經(jīng)過刻蝕則更佳?？涛g時(shí)間應(yīng)根據(jù)已有鉻層厚度等狀況而定，一般反電刻蝕時(shí)間在30s左右，對(duì)較厚鉻層需長(zhǎng)一些，如鉻層厚度超過50um，在預(yù)熱后需反電刻蝕2-3min，電壓保持在鍍槽的正常操作范圍，使其表面層得到輕度刻蝕，同時(shí)在補(bǔ)鍍前保證鉻層表面潔凈。
