摘要：完整地介紹了一種鋁輪轂電鍍新工藝,該工藝設(shè)計中采用了先進的雙層預(yù)鍍鎳、二次浸鋅及多層鎳等理念。
 
    鋁輪轂電鍍最早興起于美國,高檔汽車配上這樣的輪轂顯得華麗而且與眾不同,主要原因是鋁的輕質(zhì)與裝飾鉻外觀在此完美結(jié)合。但是壓鑄鋁上的電鍍不同于鐵基體上的電鍍,前處理、預(yù)鍍、正式電鍍銅、鎳、鉻每道工序及工藝參數(shù)都必須認真研究試驗。1998年本單位為國內(nèi)一輪轂生產(chǎn)廠家設(shè)計了一套工藝,經(jīng)反復(fù)試用,其鍍出的鋁輪轂外觀光亮、均勻,耐蝕性通過CASS試驗72h10級,可保證產(chǎn)品使用100000km。

    工藝過程

    1.工藝流程

    鋁輪轂電鍍工藝流程為：

    除臘→除油→除垢→浸鋅（1）→脫鋅→浸鋅（2）→預(yù)鍍鎳（1）→預(yù)鍍鎳（2）→酸銅→半光亮鎳→高硫鎳→光亮鎳→裝飾鉻。

    2.主要工藝條件及配方

    1）沉鋅（1）工藝條件及配方如下：

氧化鋅        80-100g/L
氫氧化鈉      450-500g/L
酒石酸鉀鈉    8-10g/L
三氯化鐵      1-2g/L
氫氟酸        1-3mL/L
溫度室溫
時間          60-120s

    一次浸鋅后用450-500mL/L硝酸室溫脫鋅,時間20-30s;二次浸鋅工藝與一次浸鋅相同,只是時間一般不超過60s。

    2）預(yù)鍍鎳（1）的工藝條件及配方如下：

硫酸鎳        220-250g/L
氯化鎳        40-45g/L
硼酸          35-40g/L
pH值          2.0-3.0
溫度          50-55℃
電流密度      3-5A/dm²
時間          5-10min

    二次預(yù)鍍鎳工藝條件與一次預(yù)鍍鎳基本相同,只是pH值提高到4.0-4.5。

    3）酸銅工藝條件及配方如下：

硫酸銅        200-220g/L
硫酸          30-40mL/L
氯離子        80-150ppm
210開缸劑     5-10mL/L
210A          0.5-0.8mL/L
210B          0.5mL/L
溫度          20-30℃
電流密度      1-6A/dm²
時間          20-60min

    4）半光亮鎳工藝條件及配方如下：

硫酸鎳        300-340g/L
氯化鎳        40-45g/L
硼酸          40-45g/L
M-901         4.0-4.5mL/L
M-902         0.5-0.6mL/L
M-904         0.4-0.5mL/L
pH值          3.6-4.0
溫度          50-70℃
電流密度      3-4A/dm²
時間          30-50min

    5）高硫鎳工藝條件及配方如下：

硫酸鎳        270-300g/L
氯化鎳        70-90g/L
硼酸          30-40g/L
HSA-60        4-5mL/L
pH值          2.0-3.0
溫度          46-52℃
電流          2.0-4.5A/dm²
時間          3-5min

    6）光亮鎳工藝條件及配方如下：

硫酸鎳        50-270g/L
氯化鎳        50-60g/L
硼酸          40-50g/L
光亮劑6M      1mL/L
柔軟劑        10mL/L
輔助劑        3-4mL/L
pH值          4.0-4.8
溫度          55-60℃
電流密度      1-7A/dm²
時間          20-30min

    7）裝飾鉻工藝條件及配方如下：

鉻酐        220-240g/L
硫酸        1.1-1.2g/L
氯硅酸      4-5g/L
三價鉻      1-1.5g/L
溫度        40-55℃
電流密度    18-50A/dm²
時間        2-3min

    工藝設(shè)計特點

    1.二次浸鋅

    浸蝕除垢后輪轂表面暴露的鋁遇到氧氣立即形成氧化膜。鋁在浸鋅溶液中能有效地除去表面氧化膜，同時又沉積鋅層，防止鋁的再氧化，使鋁的表面電極電位向正方向移動，從而提高后續(xù)電鍍層與鋁基體的結(jié)合力。我們研究發(fā)現(xiàn)，一次浸鋅和二次浸鋅在外觀和物理結(jié)構(gòu)上有很大不同。二次浸鋅層比一次浸鋅層硬，覆蓋能力好，而且呈微細蜂窩網(wǎng)狀，最后這一特性很重要，通過這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以增強與預(yù)鍍鎳和鍍銅層的結(jié)合力。

    2.二次預(yù)鍍鎳

    輪轂材質(zhì)是壓鑄鋁，其中含有大量的硅，除垢后的鋁表面形成許多凸出的硅粒點，浸鋅處理不能使輪轂表面硅顆粒形成鋅層。實驗發(fā)現(xiàn)，用pH=4.0-4.5的傳統(tǒng)預(yù)鍍鎳工藝效果不佳。經(jīng)反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，先用pH=2.0-3.0的預(yù)鍍鎳工藝可起到極佳效果。這樣的預(yù)鍍液能夠以“架橋”的方式沉積鎳層，并有效地覆蓋在硅粒上。另外，壓鑄鋁多孔隙，采用此預(yù)鍍液可以大大提高深鍍能力；二次預(yù)鍍鎳采用pH=4.0-4.5工藝條件，可使一次預(yù)鍍形成的鎳層趨于均勻、平整，為酸銅快出光提供條件。

    3.三層鎳體系

    鎳鍍層對于鋁基體來說是陰極性鍍層，用一層鎳保護鋁件時，不能有孔隙，否則將發(fā)生大陰極小陽極穿孔腐蝕。而三層鎳體系是根據(jù)半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳之間存在的電位差，合理組合在一起，起到電化學(xué)防護效果。底層是電位較正的半光亮鎳，中間是電位最負的高硫鎳、外層是電位居中的光亮鎳。它們構(gòu)成腐蝕微電池時，腐蝕順序為：高硫鎳→光亮鎳→半亮鎳，使腐蝕由縱向變?yōu)闄M向擴展，半光亮鎳的腐蝕速度比雙層鎳時進一步延緩，從而大大提高了體系的抗腐蝕性能。

    工藝維護與調(diào)整

    1.必須保證鍍液中各種成分的數(shù)量，用分析法定期檢測鎳槽、銅槽、鉻槽中的各主要成分——硫酸鎳、氯化鎳、硼酸、硫酸銅、硫酸、氯離子、鉻酐、三價鉻等含量，及時調(diào)整到工藝范圍內(nèi)。

    2.各槽液中的添加劑按kAh方式補加：

酸銅：210開缸劑        40-60mL/kAh
      210A             80-100mL/kAh
      210B             60-80mL/kAh
半亮鎳：M-902          80-100mL/kAh
        M-904          70-90mL/kAh
高硫鎳：HSA-60         300mL/kAh
亮鎳：光亮劑6M         300-360mL/kAh

    3.高硫鎳層從鍍液中提出來后，不能在空氣中暴露時間過長，或清洗次數(shù)太多，否則表面易鈍化，造成光亮鎳與高硫鎳之間結(jié)合力不好，甚至脫皮。為了保證三層鎳之間有良好的結(jié)合力，可以取消半光亮鎳與高硫鎳之間的水洗，而高硫鎳與亮鎳之間只設(shè)一道純水洗。

    4.除垢液中應(yīng)加入5%的HF（含量40%），因為輪轂中含一定量的硅；浸鋅劑應(yīng)定期補加或更換。實驗表明，每升溶液可浸2.5m²的表面2min。浸漬時間越短沉積的表面積越大。