一、概述

利用壓鑄技術可以以很高的鑄造速度大量生產尺寸精度高、形狀復雜的零件, 因而在工業(yè)上特別是在汽車制造工業(yè)中廣為采用。近年來, 由于世界性能源短缺而強烈要求產品輕量化, 使得鋁合金、鎂合金壓鑄件的需求日趨上升, 而鋅合金壓鑄件則開始停滯不前。在這種形勢下, 迫切要求發(fā)展鋁合金壓鑄件的表面處理技術, 以改善壓鑄件的耐腐蝕性、耐磨損性和裝飾性, 提高其附加價值。

據日本年的調查, 鋁合金壓鑄件以上是不經表面處理和只經涂裝來使用為。經陽極氧化或電鍍使用的只不過分別占。這與鋅壓鑄件大約一半要經電鍍使用形成鮮明的對比。

鋁約表面總是存在一層氧化膜, 它會妨礙鍍層的結合力, 即使用化學的或機械的方法除去后, 它又立即形成。因此合適的前處理工藝是在鋁合金上鍍覆金屬的關鍵。鋁合金壓鑄件與板材、擠壓材不同, 其組織不均勻, 存在晶間偏析、金屬間化合物等微觀缺陷和氣孔、疏松、表面皺折等宏觀缺陷還要受到熱處理條件對組織的影響和形狀復雜對前處理的影響等因素的制約, 而增加了表面處理的難度。

盡管如此, 近年來鋁合金壓鑄件的電鍍技術已取得了顯著的進展。鋁合金壓鑄件的電鍍技術多是在鋁合金擠壓件的電鍍工藝基礎上加以改進發(fā)展起來的。本文擬對其現(xiàn)狀作一簡述。

二、主要方法

為了在鋁合金表面獲得結合力良好的金屬沉積層, 其主要工序多是去除氧化膜并代之以薄金屬膜。這種金屬膜應該抗氧化, 或者其氧化物在隨后的工序中容易還原。因此, 處理液的值一般要求大于或小于, 也就是說, 應在強鹼或是包含氟化物、氯化物或鉻酸鹽離子的強酸溶液中進行。

鋁合金成分不同, 所采取的前處理工藝也不同目前還沒有適合所有鋁合金的通用前處理工藝。含銅、鋅的鋁合金在清洗過程中形成的污跡應采用由硫酸和鉻酸組成的適當?shù)乃崛芤簛沓ァ：璧匿X合金則要用含氟化物或氫氟酸的硝酸溶液來處理。

去除氧化膜和污跡的同時, 在鋁表面沉積另一種金屬膜。這種金屬膜在隨后的鍍覆金屬過程中成為底層或被溶解, 置換以新的金屬。主要的方法有鋅置換法, 錫置換法和鎳置換法。此外還有與這些方法完全不同磷酸陽極氧化法。

1、鋅置換法

將經過仔細清洗的鋁合金壓鑄件置于鋅酸鹽溶液中使鋅在鋁表面置換析出, 然后再在此基礎上沉積所需的金屬的方法, 是目前應用最廣的方法。把的氧化鋅溶解于一的氫氧化鈉溶液中, 在此液中浸潰一分鐘左右, 即可獲得結合力良好的鐘層。一般實用的方法大多是經改良的二次鋅酸鹽處理法, 即首次形成鋅置換層之后, 以硝酸水溶液使該鋅層剝離, 再在同一鋅酸鹽處理液中進行第二次處理。浸漬一秒, 可獲得結晶細致而薄、結合力更強的鋅層。其工藝過程如下

溶劑脫脂, 浸潰脫脂, 清洗, 去污跡, 清洗,腐蝕清洗去污跡清洗、第一次鋅酸鹽處理，清洗中硝酸退鍍， 清洗第二次鋅酸鹽處理，清洗、常規(guī)渡金屬，常規(guī)鍍金屬。
作為美國電渡協(xié)會確定為拚究諫題,D.S對診置換為機理進行了理論上的探討,指出鋁合金與純鋁不同, 由于晶粒邊界, 成分偏析和金屬間化合物等因素, 使得喪面各部位的電位不同,在前處篷過程中引起選澤性腐蝕, 使鋅為置換速度、晶檢成長的速度不能均勻地進行, 而導致結合力差同時指出, 通常的鋅置換過程是使個鋁原于溶解, 置換成。個鋅原子。如果在置換液中加入氯化鐵, 酒石酸鉀鈉, 則使個鋁原子溶解而置換個鋅原子, 這就可以提高鋁表面的活性, 獲得較薄而結合力強的鋅鐵合金層。其處理液如下：

在鋅層匕鍍覆其它金屬為主要缺點是, 在潮濕的藏蟲性環(huán)境中, 當腐蝕性氣氛通過表層的針孔和其它缺陷達到基底時, 鋅置換層相對于鍍覆金屬和鋁基體成為陽極, 將使鋅受到橫向腐蝕, 最終導致表層剝落, 因而可靠性較差。

為了改善鋅置換層易產生橫向腐蝕為缺點, 發(fā)展了以含鐵、鎳為鋅合金來代替單純?yōu)殇\為鋅合金置換法, 一也叫Bondal法。在低濃度的苛性鈉溶液中加人硫酸鋅、鐵、鎳、銅均化合物, 使在鋁上析出含Zn 84.5%、Cu 10%、Ni3%、鐵2.5%的合金層。由于合金化為結果, 使鋅層的厚度減薄, 減少了鋅的腐蝕。

一般鋅置換法在鋅最換后都要經氰化銅閃鍍工藝再鍍其它金屬。為了避免采用氰化物鍍液引起均麻煩, 發(fā)展了在鋅置換后閃鍍中性鎳均方法。該法的主耍特點是, 使鋅置換層在閃鍍鎳電解中溶解, 直至暴露出無氧化膜的鋁基體表面時, 立即開始閃鍍鎳。為了脂監(jiān)測鋅層勺溶解情況, 在閃鍍槽電解液中置一鎳電極。監(jiān)測它與渡鋅為沼件之間為電位差。

在特定為溫度和被液成分下, 當它們?yōu)殡娢徊畹陀谄鹗茧娢徊钜患础r即開始鍍鎳。這種方法不僅可改善壞境污染, 而且使鍍層結合力與抗腐蝕性部有所提高。但在大批量生產時, 還存在鋅污染閃鍍鎳甩解液及與笙具接觸韶位渡層易起泡等缺點·

2錫置換法

錫置渙法川

又叫Alstan法, 是1976年M&T化學公司開發(fā)為方法其要點是在含錫為鹼性溶液中浸漬，形成錫置換層，然后不經水洗，立即閃鍍青銅。這種工藝避免了鋅置換法在腐蝕性環(huán)境中易引起橫向腐蝕為缺點。經過這種處理后, 再根據需要, 可經鍍銅、雙重鎳、微孔鉻等工藝過程而獲得優(yōu)良的耐腐蝕性, 因而很有實用價值。

早期為錫置換液多含氰化銅和游離氰根。新的工藝則采用錫酸鉀中加人有機調整劑作為電解液進行電解, 不經水洗來閃鍍青桐, 從而使環(huán)境污染得到改善。

2、鎳置換法

這是一種以氯化鎳為基的溶液來對鋁合金進行腐蝕, 使表面各部位的電位均勻化, 從而省去鋅置換、錫置換和氰化銅閃鍍等工藝過程, 直接經無電解鍍鎳一磷合金層打底, 即可鍍覆所需的金屬層約新方法。

此法為要點在含氯化鎳350~640g/l。加HNO3或其它有機酸如乳酸的腐蝕液中浸蝕15-50秒, 使晶界偏析富集的金屬間化合物受到選擇性腐蝕而去除, 得到電位均勻的基體表面, 隨后鎳置換析出, 起至一與二次鋅酸鹽處理中為弟一次處理相同溝作用。這種處理對于各種成分為鋁合金都可以達到均勻為腐蝕。腐蝕之后, 再以冷俏竣賡液將凜層溶解, 在鋁表面產生均勻的氧化膜, 再進行去污跡處理。對1000~7000系列合金.去污液為50~70%硝酸30~120g/lNH4HF2,常溫下浸漬30-90秒;對含Si7~18%的壓鑄鋁合金以80~100ml的HF來代替上述的NH4HF，接著在15——35%次磷酸鈉中活化，然后不經水洗直接進行化學鍍Ni-P合金層打底。無電解閃鍍鎳處理液的成份與工藝條件如下：

最后按用途進行常規(guī)電鍍或化學鍍?？偫ㄆ饋砉に囘^程如下

溶劑脫脂爭浸漬脫脂一水洗一腐蝕置換鎳水--洗腐映退除鎳去污跡-水洗爭鹼活化-無電解閃鍍鎳--水洗--活化--常規(guī)鍍金屬這種方法約優(yōu)點是, 可以省去鈴置換、錫置換和氰化銅閃渡, 使工藝、鍍液管理和廢水處理都簡化, 由于鎳置換腐蝕使表面電位趨于均勻不論材質成分如何, 都可以進行處理, 堿活化后不水洗直接閃鍍鎳, 可增強結合力、減少氣孔, 改善耐腐蝕性, 而且因為是化學鍍, 可以解決前述鋅置換后以電鍍法閃鍍中性鎳所存在的缺點。所以這種方法十分引人注目。

3、磷酸陽極氧化法。

與前述去除氧化膜的方法相反, 是在鋁上生成一層更厚的氧化膜, 再在氧化膜上沉積金屬層的方法。由于氧化物多孔, 易吸收電解波, 可以在膜的內部和底部產生金屬沉積。沉積層與因氧化膜而粗化的基體之間形成良好的結合。在寫的磷酸電解液中, 嚴格控制電流密度和溫度進行陽極氧化, 然后直接在陽極氧化膜上鍍鎳, 這一工藝已在鋁鋅鎂合金制造的汽車保險杠上得到實用, 其鍍層的結合力可以和鋅酸鹽處理法相比。因為這是無氰處理工藝, 因此作為一種理想的適用于腐蝕環(huán)境的電鍍方法，很有發(fā)展前途。