铝和铝合金的前处理工艺

 铝和铝合金的前处理工艺

铝和铝合金具有密度小和易于加工的性能，广泛应用于各个领域。但是，铝及其合金有易产生晶间腐蚀、表面硬度低、不耐磨损等弱点，因此根据应用情况，在其表面上进行催化处理，可改善其耐腐蚀性，提高耐磨性、硬度和装饰性。  　　　但是，与钢铁相比，在铝及其合金表面上进行催化处理有如下特殊困难：  　　　⑴、铝是一种化学性质比较活泼的金属，与氧的亲合力很强，在大气中，其表面极易生成一层很薄而致密的氧化膜。甚至刚刚除去氧化膜的新鲜表面上，又会生成新的氧化膜，它严重影响镀层与基体金属的结合力。  　　　⑵、铝的电极电位很负，很容易失去电子，当浸入镀液时，能与多种金属离子立即发生置换反应，从而使其它金属与铝制品表面形成接触镀层。这种接触镀层疏松粗糙，与基体的结合强度很差，因此严重影响镀层与基体的结合力。  　　　⑶、铝属于两性金属，在酸、碱溶液中都不稳定，往往使催化过程中的反应复杂化。  　　　由此可知，要在铝及其合金制品上得到良好的催化镀层，最关键的是结合力问题。而结合力好坏则取决于前处理的好坏，因此，镀前处理是十分重要的。  　　　除了常规的除油、浸蚀等处理外，还必须进行特殊处理。方法是在基体金属与镀层之间制取既和基体铝结合力好，同时又与镀层结合力好的中间层，使得除去铝表面的自然氧化膜后能防止氧化膜的再产生，并防止零件浸入镀液时发生置换金属的反应，这样才能保证催化处理的正常进行和获得结合力好的良好镀层。  　　　预处理工艺流程为：  　　　铝零件→除油→浸蚀→第一次浸锌→ 硝酸退除→第二次浸锌→催化处理     具体操作方法  　　　⑴、除油 　　　由于铝是一种活泼的两性金属，即溶于酸又溶于碱。在强碱溶液中会发生剧烈的氧化反应而生成铝酸盐，因此，铝及其合金与钢铁件不同，在除油时不能采用强碱性溶液，那样会使零件遭到破坏，而应采用弱碱性溶液进行除油，弱碱性除油剂配方如下： 　　　碳酸钠 　　　30～40g/L 　　　磷酸三钠 　　　50～60g/L 　　　温度 　　　60～70℃ 　　　时间 　　　1～3min 　　　先用肥皂人工刷洗，然后用三氯乙烯和四氯乙烯的混合溶剂除油，最后在弱碱性除油液中浸泡除油。除油后第一道最好用热水冲洗，再用冷水冲洗（除油后应立即冲洗，切不要把碱液干结在零件上）。 　　　⑵、浸蚀     除油同时，由于铝被腐蚀，基体中一些不溶于碱的元素如铜、镁、锰、硅、锌会暴露在零件表面，浸蚀的目的是用酸把这些元素溶解去除，以保证均匀的和富铝的表面状态。浸蚀液配方如下： 　　　　　浓硫酸 200～300g/L 　　　　　水 700～800g/L 　　　　　温度 室温  　　　　　时间 30～60s 　　　针对不同的铝合金可选用不同的浸蚀剂配方，如铜可用硝酸去除，硅可用氢氟酸去除等 　　　⑶、第一次浸锌 　　　铝的表面有一层天然的、致密的氧化膜，不去除它，就难以获得结合良好的催化层，而去除以后在大气中又会迅速形成。浸锌的目的就是一方面去除这层氧化膜，另一方面在铝零件表面形成一层锌的置换层，起到阻挡作用，使去除了氧化膜的表面与大气隔绝免受氧化。浸锌溶液为强碱溶液，配方如下： 　　　　　氢氧化钠         500g/L 　　　　　氧化锌 100g/L 　　　　　氯化铁   1g/L 　　　　　酒石酸钾钠 10g/L 　　　　　温度 室温 　　　　　时间 20—30s 　　　浸锌在室温下进行，第一次浸锌时间为20—30s。浸锌以后，白色的铝表面变为均匀的青灰色锌层。  　　　⑷、硝酸退除  　　　为了获得更薄、更均匀的浸锌层，去除第一次锌酸盐溶液留下的暴露在外面的夹杂物，要用1:1（体积）的硝酸溶液将第一次浸锌层退除。  　　　⑸、第二次浸锌  　　　第一次浸锌获得的常常是覆盖不完全的锌层，容易给以后的催化处理带来结合不良的潜在危险。硝酸退除后，钝化了铝合金基体，露出富铝表面，第二次浸锌可以获得更薄、更均匀、更致密的浸锌层。第二次浸锌的溶液配方与第一次相同，时间更短，为15—20s。  　　　⑹、预镀处理  　　　当经过浸锌处理的铝零件浸入催化液时，锌层迅速被溶解，这一结果带来了两个不利影响，锌层的迅速溶解使它失去了对铝表面的保护作用，易产生催化层结合不良的问题，另一个不利影响是浸锌层溶解进催化液，使催化液受到污染，使用寿命缩短。采用预镀处理可以有效地消除这两个不利影响。 　　　预镀处理配方如下：  　　　　　硫酸镍 20  　　　　　次磷酸钠 30  　　　　　柠檬酸钠 10  　　　　　氯化铵 30  　　　　　中和用碱 Na4OH  　　　　　PH值 9—10  　　　　　温度 35—45  　　　⑺、催化处理。  　　　注意事项：以上每道工序间必须彻底用水清洗，避免上一道工序的残留液进入下一道工序。

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