環(huán)保退辭工藝在鋁合金電鍍前處理中的使用
針對(duì)在鋁合金電鍍前處理中使用的硝酸退辭工藝氣體揮發(fā)性大、對(duì)人體危害大等問(wèn)題，介紹了一種環(huán)保退辭工藝。該工藝配方組成為：10mL/L濃硫酸、50g/L退鋅劑。從退辭效果對(duì)比和鍍層結(jié)合力測(cè)試結(jié)果來(lái)看，該退鋅工藝完全能替代傳統(tǒng)的硝酸退辭工藝。且該退鋅工藝具有濃度低、無(wú)揮發(fā)、無(wú)黃煙及對(duì)人體危害極低等特點(diǎn)，符合目前推行的清潔生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)法規(guī)要求。
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，鋁合金在航天、汽車(chē)、儀表及電子等行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但由于鋁合金是一種比較活潑的金屬，其應(yīng)用必定要進(jìn)行表面功能化處理，而電鍍處理就是一個(gè)很好的方式。
鋁合金電鍍的關(guān)鍵是前處理工藝。目前工業(yè)化生產(chǎn)中使用最廣泛的是浸鋅工藝，一次浸鋅工藝由于鋒層較為疏松，對(duì)于雜質(zhì)含量高的鋁合金材料(如ADC類(lèi))不能保證與電鍍層之間結(jié)合力良好。為了提高工藝穩(wěn)定性及保證產(chǎn)品質(zhì)量，大多數(shù)電鍍廠均采用兩次浸鋅工藝，通過(guò)第一次浸鋅去除氧化膜并以鋅層代替，然后再將鋅層浸于50%的硝酸中進(jìn)行退鋅，將不良的鋅層去除。退鋅后所暴露出來(lái)的表面為第二次浸鋅提供了良好的條件，使鋁合金材料表面得到充分活化，保證基材與電鍍層之間獲得良好的結(jié)合力。
硝酸退鋅工藝，存在酸霧揮發(fā)大，使用過(guò)程易產(chǎn)生氣體NOx(俗稱(chēng)黃煙)，造成環(huán)境污染和人體危害，不符合環(huán)保要求,應(yīng)予以淘汰。
環(huán)保退鋅工藝的開(kāi)發(fā)是以危害較小的氧化劑替代硝酸，在達(dá)到同樣退鋅效果的同時(shí)，最大限度降低對(duì)環(huán)境污染和人體危害。本文介紹一種環(huán)保退鋅工藝，并對(duì)該工藝的退鋅機(jī)理及其退鋅效果與硝酸退鋅做對(duì)比，以推動(dòng)環(huán)保退鋅工藝的廣泛應(yīng)用。
1實(shí)驗(yàn)
11實(shí)驗(yàn)材料
使用工業(yè)生產(chǎn)中常用的兩種鋁合金材料做實(shí)驗(yàn)，材料型號(hào)為：A356、ADC-12。
1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1〉退鋅效果。根據(jù)時(shí)間的變化，目視觀察50%。HNO3與以AL-ZS1為退鋅劑的退鋅液退鋅過(guò)程的現(xiàn)象，對(duì)比兩者的退鋅效果的差異。
2〉基材與電鍍層的結(jié)合力。熱震試驗(yàn):將電鍍后之工件放人220°C供箱中烘烤1h，然后取出立即投人冷水中，觀察是否有起泡、脫皮現(xiàn)象。
銼刀試驗(yàn):在電鍍后之工件邊緣處，從基體金屬向鍍層的方向，用銼刀挫鍍層，銼刀與鍍層表面約成45°角，觀察鍍層與基體是否分離。
1.3工藝流程及工藝
鋁合金件前處理及電鍍工藝流程如下：
鋁合金工件→除油→堿蝕→無(wú)憐酸除垢→一次無(wú)氰浸鋅→環(huán)保型退鋅→二次無(wú)氰浸鋅→預(yù)鍍鎳〈4~7μm)→鍍酸性銅〈30~40μm)→鍍半光亮鎳(8~12μm)→鍍光亮鎳〈8~12μm)→鍍裝飾鉻(0.15-0.3μm)→檢測(cè)。
退鋅工藝采用某公司研制的退鋅劑入AL-ZS1，該退鋅劑是由氧化劑、促進(jìn)劑和緩蝕劑按一定比例復(fù)配而成的。
2結(jié)果與討論
2.1退鋅效果對(duì)比
對(duì)比退鋅過(guò)程的現(xiàn)象。
由以上測(cè)試結(jié)果可知，硝酸退鋅速度較快，一般在2~3s內(nèi)將鋅層完全去除，且過(guò)程中無(wú)析氫現(xiàn)象;而AL-ZS1退鋅液需要10s才將鋅層完全去除，且過(guò)程伴隨有析氫現(xiàn)象。隨著退鋅時(shí)間延長(zhǎng)至11s以上時(shí)，兩種體系均不腐蝕鋁合金基材，效果相同。因此，雖然兩種退鋅體系退鋅速度不同，但最終退鋅效果是相同的。
2.2結(jié)合力測(cè)試
分別用兩種鋁合金材料采用不同的退鋅工藝電鍍后進(jìn)行鍍層結(jié)合力測(cè)試。
由以上測(cè)試結(jié)果可知，采用二次浸鋅工藝的電鍍層結(jié)合力明顯優(yōu)于采用一次浸鋅工藝。在二次浸鋅工藝中采用人[-231退鋅與50^退鋅的電鍍層結(jié)合力，均達(dá)到要求。
3人[-231退鋅液機(jī)理分析和組分作用
3.1機(jī)理
^1^-281退鋅液是硫酸提供酸度，與氧化劑、促進(jìn)劑及緩蝕劑共同作用，以取代硝酸的各種性能。
當(dāng)有鋅置換層的工件浸人到41231退鋅液時(shí)，由于鋅層表面20的電極電位最負(fù)，硫酸首先溶解金屬鋅，同時(shí)反應(yīng)生成待鋅層溶解完后，剩余的見(jiàn)、&1、!^等合金成分由氧化劑及促進(jìn)劑將其氧化為離子并溶于酸液中，此時(shí)析氫幾乎停止;最后由緩蝕劑與氧化劑的共同作用，在裸露的鋁合金表面覆蓋一層保護(hù)膜，保證基材在酸液中不被腐蝕。
由于入1231退鋅液中的酸度與氧化性比硝酸低，因此雖然退鋅的速度比硝酸慢，但最終也能將鋅層退除干凈，并且保證電鍍后基材與鍍層之間良好的結(jié)合力。
3.2組分的作用3.2.1只2304的作用
只2304可提供酸度溶解金屬鋅，92304用量直接影響退鋅初期鋅層溶解速度。對(duì)人^231退鋅工藝在不同02304的質(zhì)量濃度下做了退鋅效果的實(shí)驗(yàn)，記錄其退鋅時(shí)間〈鋅層顏色褪去露出鋁材顏色時(shí)所需的時(shí)間〕與02304質(zhì)量濃度的關(guān)系。
從圖1可見(jiàn)，當(dāng)^(仏沁」〈5爪17[時(shí)，退鋅速度緩慢，退鋅時(shí)間需很長(zhǎng)，此時(shí)工件表面析氫速度慢，且不均勻，隨著4112504〉逐漸提高，退鋅速度隨之加快，析氫均勻;當(dāng)4^15011^1時(shí)，退鋅速度變化不明顯，趨于恒定。由于酸度偏高時(shí)，會(huì)對(duì)退鋅后的鋁合金基材表面產(chǎn)生過(guò)腐蝕，因此4札300不宜太高。綜合考慮退鋅速度和效果，最佳控制范圍在5~15瓜!/!^之間。
3.2.2退鋅劑的作用
退鋅劑&-231含有氧化劑、促進(jìn)劑和緩蝕劑，主要起到氧化、溶解和保護(hù)基材的作用,其質(zhì)量濃度大小直接影響退除鋅置換層的速度。對(duì)人1^231退鋅劑在不同用量下做了退鋅效果的實(shí)驗(yàn)，記錄其退鋅時(shí)間與退鋅劑質(zhì)量濃度的關(guān)系。
當(dāng)#(從-烈〗)〈40[時(shí)，退鋅速度緩慢，主要表現(xiàn)為在析氫現(xiàn)象停止后，鋅層顏色難以退去，無(wú)法露出鋁材顏色;隨著4逐漸的提高，退鋅速度隨之加快，鋅層迅速退去;當(dāng)乂乩-281〕〉60V[時(shí),退鋅速度變化不明顯，趨于穩(wěn)定。因此，人七-281〉最佳控制范圍在40-60g/L。
