高硅铝合金化学氧化
铝合金电镀镍前的预处理
郭皓
（亚新科双泰（四川）零部件有限公司）
铝合金前处理质量是电镀的最重要因素，但由于铝与氧有很强的亲和力，表面极易生成氧化膜，是一种难镀的金属基体。即使用化学方法去除，在镀覆其它金属之前也会形成新的氧化膜。这种氧化膜与镀层结合力很差。另外，铝的标准电极电位负值很大(ΦAl3+/Al=-1.66)，在镀液中容易与电位较正的金属离子发生置换反应生成疏松层（接触层），使电镀层与铝基体的结合力降低，要在铝表面获得结合力强、性能优良的镀镍层，镀前处理是关键。目前，国内外研究解决这一问题可归纳为3种技术途径：1）浸锌-预镀1层镍或2层镍；2）阳极氧化法；3)直接化学镀镍。本文主要介绍浸锌法。
1 铝合金电镀镍的工艺流程
抛光→超声波除腊→清洗→化学除油→清洗→碱腐蚀→清洗→除光→清洗→1次浸锌→清洗→退锌→2次浸锌→镀暗镍→酸洗→酸铜（碱铜）→抛光→超声波除腊→清洗→酸洗→清洗→半亮镍→高硫镍→光亮镍→镍封→叫收→清洗→镀铬→回收→清洗。
2 铝合金电镀的坯件影响
压铸铝合金和锻件铝合金有一共同问题：铝合金内部都存在孔隙或气孔缺陷。这是铝合金电镀最难克服的障碍和最难发现的问题，因为在电镀过程中，这些气孔、孔隙贮留残液和气体将与溶液中其它离子发生化学和电化学腐蚀，尤其是残留气体（包括孔隙中的液体与基体铝发生化学反应而产生的气体氢气），它在酸铜前一般都会从基体内释放出来使镀层剥离基体，这就是所说的起泡。
3 铝合金的抛光
铝合金抛光直接影响铝合金电镀层的整平性和光亮性，尤其是纹路的粗细，直接影响到外观质量是否达到镜面要求，因此把握好抛光纹路和粗糙度，是铝合金电镀外观质量好坏的关键因素之一。
4 铝合金的电镀前处理
4.1 除腊、除油
铝合金产品表面如果没有盲孔，则可直接用化学法对其表面进行除膜、除油处理（最好不要用电化学除腊或除油，因为铝是两性金属与酸碱均能发生反应，尤其是电化学除油、除腊过程中极易出现基体表面过腐蚀会使产品报废或重新返抛），镀层起泡、掉皮的主要原因是除腊与除油不彻底，因此建议先手工擦洗除油、除腊后再进行化学除油。
一般情况下不采用Na3PO4和Na2CO3进行化学除油、除腊，选用专业生产厂家生产的除腊水或除腊液，因为其比两碱的除腊、除油效果好得多。如果铝合金表面有盲孔，则必须使用超声波除腊、除油，这样才能最大限度杜绝镀层结合力不良或出现镍疤。除腊除油后铝合金表面都有一层垢膜和氧化膜层，这层膜必须在碱溶液或酸溶液中除去，其中碱腐蚀可用如下配方：氢氧化钠(NaOH): 50 g/L，时间：0.5～1 min，温度：50～60℃。也可购买易于控制的
专用碱腐蚀液。
经过碱腐蚀后，表面生成一层黑色的膜层，它在除光工序中去除，除光有3种工艺：
a)硝酸(HNP3)：氢氟酸(HF)=3:1，时间：1～2 min，温度：常温。
b)硝酸(HNO3): 750 mL/L，氟化氢铵(NH4HF2):120 g/L，时间：30 s，温度：室温。
c)硫酸(H2SO4):100 mL/L，双氧水(H2O2): 50mL/L，时间：15～60 s，温度：室温。
4.2浸锌
浸锌是铝合金电镀最为重要的工序之一，铝合金基体表面浸锌质量的好坏直接关系到暗镍液是否与铝合金基体接触（如果接触，铝合金中的铝将与暗镍液发生置换反应，基体表面将吸附反应产生的氢气，这样产品在电镀过程中就出现起泡现象）置换反应方程式如下：
2Al+6H+ =3H2↑+2Al3+
浸锌过程中产品表面的氧化膜与浸锌液中的氢氧化钠(NaOH)发生如下反应：
Al2O3+2NaOH =2NaAlO2+H2O
然后金属铝与浸锌液中的氧化锌（ZnO22-）发生如下反应：
ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O
Na2ZnO2 ⇌ 2Na++ZnO22-
2Al+ 3ZnO22- +2H2O=3Zn+2AlO2-+4OH-
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑
这样锌在铝合金基体表面完成沉淀过程，因此在浸锌过程中一般都要加空气搅拌，使反应过程中产生的气体(H2)逸出。
在第1次浸锌过程中，浸锌时间最好比第2次稍长约30～40 s，第1次浸锌后，必须把它的浸锌退掉（可用50%的硝酸退掉），以保证在第2浸锌时铝合金基体表面完全没有氧化膜层，在纯水清洗过程中动作要快一些（空气中的暴露时间最好≤10 s）；第2次浸锌后，经纯水洗应尽快进入暗镍液中电镀（因为锌也呈两性，极活泼极易与空气中的氧气发生反应而生成氧化锌），在进入暗镍槽中时，应带电入槽，因为暗镍液中的PH值一般都低于5，浸锌层在通电前如果与暗镍液接触会发生如下反应：
Zn+2H+=Zn2++ H2↑
也同样使铝合金产品在镀暗镍后出现起泡现象。
浸锌液的配制和选择应注意以下几点：
a)必须用纯水配制浸锌液；
b)保持浸锌液的浓度在适宜的范围内；
c)配制浸锌液的锌粉等其它物质，其纯度至少要求在工业Ⅰ级水平；
d)浸锌液的工作温度在15～25℃范围内效果比较好；
e)如果没有分析浸锌液浓度设备、仪器的厂家，一定要学会观察浸锌后产品表面颜色是否正常。
5 浸锌-预镀镍方法的缺点
a)浸锌层或未洗尽的浸锌液对暗镍液有污染；
b)在潮湿的腐蚀性环境中，锌构成了腐蚀电池的阳极，锌层将受到横向腐蚀，最终导致镍层剥落；
c)过渡性锌层熔点比镍、铝合金都低，产品在较高温度下使用不宜采用这样方法；
d)退锌工序中使用硝酸溶液，会产生一定的硝酸烟雾和含硝酸的废水，会对环境造成一定污染。
6 结论
铝合金电镀只要做好前处理，基本不会产生起泡、掉皮的质量缺陷，尤其是关键工序——除油、除腊和浸锌，因此前处理是否彻底是铝合金电镀的关键。
