碱性锌镍合金电镀工艺控制要点

随着科学技术和现代工业的快速发展，锌镀层已不能满足人们对高耐腐蚀性能的要求，电镀锌基合金的应用越来越广泛。在锌基合金中，锌镍合金（通常含质量分数为10%~15%）具有极高的耐腐蚀性能（是锌镀层的3~6倍）[1]。它的硬度为200~250HV，高于碱性锌酸盐镀层（90~120HV），还具有较低的氢脆性和良好的焊接性和可加工性。另外，它的熔点也较高，耐高温性能很好。因此，锌镍合金是一种优良的防护装饰镀层，适用于恶劣的工业大气和恶劣的海洋环境[2-3]。它在汽车零部件上也有广泛的应用，尤其是适用于高强度钢和弹簧钢上的电镀[4]。它还可以作为军工产品的镉替代品。镍含量为10%～15%（质量分数，下同）的锌镍合金镀层为单相γ结构，其电极电位较Zn偏正，因而其腐蚀电动势较小，腐蚀速度缓慢。合金镀层腐蚀时，表面生成的腐蚀产物（主要为ZnCl2·4Zn(OH)2）具有良好的绝缘性能，抑制了镀层的进一步腐蚀。锌镍合金镀层的高耐蚀性和绝缘性只与腐蚀产物有关[5]。研究表明，当镍含量为10%～15%时，锌镍合金镀层的耐蚀性最好[6]，因此现代Zn-Ni合金镀层的镍含量均为10%～15%。

1.锌镍合金电镀工艺

锌镍合金电镀工艺流程为：化学脱脂─二级逆流水洗─脱脂酸洗─三级逆流水洗─阳极电解脱脂─二级逆流水洗─活化─三级逆流水洗─碱浸─锌镍合金电镀─第四级逆流水洗─纯水浸泡─钝化─二次纯水洗─热纯水洗─压缩空气干燥─烘干。

1.1 预处理注意事项

为保证合金镀层有理想的结合强度和外观，工件表面应做到“四无”，即无油污、无锈迹、无灰尘、无氧化膜。前三个“无”电镀工人都知道，但最后一个“无”却常常被人们忽视。

氧化膜是在工件基体表面形成的一层结构松散的氧化物或吸附剂(统称氧化膜)。如果这种松散的物质在电镀过程中不能很快溶解或除去，而混入镀层中，将大大降低镀层的结合强度，镀层外观易出现花斑、雾状、针孔、粗糙等缺陷。带有氧化膜的工件表面状态称为“钝化”或“不活性”，这种状态会阻碍合金镀层在基体表面晶格的自然延伸，造成各种电镀缺陷。金属表面氧化膜(钝化状态)形成的原因有很多，例如钢工件在进入Zn-Ni合金镀槽前必须经过酸洗活化处理，如果钢工件在酸洗活化后长时间暴露在空气中，镀件表面会很快形成一层氧化膜，有时甚至会产生浮锈。酸洗活化时酸液浓度越高，钢工件在空气中越容易氧化。因此在酸洗活化过程中加入适量的添加剂以避免或减少氧化膜的形成是十分必要的，这类添加剂主要由缓蚀剂、表面活性剂以及对铁基体有活化作用的有机物等组成。

由于碱性锌镍合金对前处理的要求很严格，所以认真及时的完善前处理工艺是非常有必要的，也是保证产品质量的一项极其重要的措施。另外，返回的工件在进入此工艺流程前，必须先在离线酸洗槽中将合金镀层剥离掉，返回的工件绝对不允许直接上线生产。另外，需要注意的是，挂具经过一道工序后，必须在另一道酸洗液中将锌镍合金镀层完全剥离掉，才能上线使用。如果每次都没有将锌镍合金镀层完全剥离掉，轻则会影响工件的运动，严重的会有挂具痕迹、阴阳面等。