2.4 不同基體金屬的化學鍍預處理

2.4.1 鋁及鋁合金在化學鍍時預處理有何特點？

鋁及鋁合金在化學鍍時預處理過程中，具有如下特點：

1）采用磷酸陽極極化法形成能提高鍍層附著力具有特殊結構的人工氧化膜。

2）除去天然氧化膜，并采用浸鋅法、鹽酸浸蝕法等方法防止其在化學鍍前再次形成。

3）配合適當的預處理，在特殊化學鍍溶液中直接化學鍍。

2.4.2 如何選擇鋁浸鋅預處理工藝？

當鋁及鋁合金表面清理干凈后，應根據基體材料和鍍層的不同要求進行浸鋅、浸合金或鹽酸預浸蝕，以獲得附著力良好的鍍層。浸鋅處理是應用最廣泛的方法。在操作時，將金屬工件浸入到鋅酸鹽溶液中，能清除掉表面的天然氧化膜，同時置換出一薄層致密而附著力良好的鋅層。鋅層的厚度和性質因浸漬條件而異，溶液溫度過高，結晶粗大，厚度增加，但結合力惡化；溶液溫度適當時，結晶細致，結合力良好。鋁浸鋅工藝條件如表2-51所示。

表2-51 鋁浸鋅工藝

為了進一步提高基體與鍍層的結合力，常采用兩次浸鋅。通常一次浸鋅得到的鋅層粗糙多孔，結合力不夠好，所以在500mL/L硝酸中將其溶解，使鋁表面呈現均勻細致的活化狀態。水洗后再進行第二次浸鋅，所得鋅層比較平滑致密，兩次浸鋅可在同一化學鍍溶液中進行，所得鍍層呈米黃色為佳。

2.4.3 普通鋁及鋁合金浸重金屬預處理工藝有哪些？

在潮濕腐蝕性環境中，浸鋅法所得鋅層與化學鍍層形成腐蝕電池，鋅為陽極而遭受橫向腐蝕，從而導致化學鍍層剝落。為克服這一缺點，可采用浸鋅鎳合金或鎳、錫、銅重金屬，工藝如表2-52所示。

表2-52 鋁及鋁合金浸重金屬工藝

①浸錫后不清洗，在氰化物溶液里預鍍銅錫合金。

2.4.4 鑄鋁浸重金屬預處理工藝有哪些？

鑄鋁浸重金屬預處理工藝條件如表2-53所示。

表2-53 鑄鋁浸重金屬工藝條件

2.4.5 鋁及鋁合金化學鍍預處理有哪些注意事項？

鋁及鋁合金化學鍍預處理時，注意事項如下：

1）酸液中腐蝕后的工件，不能在空氣中停留過長時間，以減少氧化膜的生成。

2）工件在化學鍍前的各道工序必須連貫，動作要迅速，清洗要干凈。

3）硅鋁合金鑄造工件裂紋及松孔較多，孔內滲入的余酸、余堿溶液難以清洗干凈。因此每步工序結束后必須用冷水、熱水反復清洗。

2.4.6 鋅合金壓鑄件化學鍍預處理有哪些注意事項？

鋅合金壓鑄件化學鍍預處理時，注意事項如下：

1）脫脂時還應注意溫度不宜過高，時間不宜過長。

2）由于其主要成分是兩性金屬，脫脂、酸洗、預鍍及化學鍍中都不宜用強酸、強堿性溶液，防止化學鍍溶液滲入基體清洗不凈而使鍍層起泡脫落。

3）第一層鍍層如果為銅層，其厚度至少要達到7μm以上，因為銅鍍到鋅合金表面上后會擴散到鋅中，形成較脆的銅鋅合金中間層，銅層越薄擴散越快。

2.4.7 鋅壓鑄件在化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

鋅壓鑄件化學鍍預處理工藝流程如下：

1）機械拋光。

2）有機溶劑脫脂。

3）陽極電化學脫脂配方及工藝條件如表2-54所示。

表2-54 陽極電化學脫脂配方及工藝條件

4）采用質量分數為0.25%～1%的硫酸、鹽酸或氫氟酸，或100g/L的鹽酸與10g/L的氫氟酸的混合溶液浸蝕。

5）一般的鋅壓鑄工件都先鍍氰化銅，而后鍍中性鎳，銅層的最低厚度為7μm。其配方及工藝條件如表2-55所示。形狀簡單的鋅合金壓鑄工件，也可以不預鍍銅，而直接鍍中性鎳。其配方及工藝條件如表2-56所示。

表2-55 預鍍氰化銅的配方及工藝條件

表2-56 鍍中性鎳的配方及工藝條件

2.4.8 鎂合金化學鍍預處理有哪些注意事項？

鎂是一種很活潑的金屬，在酸性介質中，特別是在含有氯離子的體系中會受到強烈的腐蝕。因此應對鎂合金進行表面保護。另外，鎂及鎂合金的電位很負，在空氣中很快氧化，特別是在空氣潮濕的環境下，能劇烈反應，并迅速形成堿性氧化膜，因此為保證鍍層與基體間有較高的結合力，必須對其表面進行特殊的預處理。通常采用的方法有浸鋅法和化學鍍鎳法。浸鋅法工藝比較復雜，但是結合力高，耐蝕性也好。化學鍍鎳法主要用于大型或深孔內腔需化學鍍的鎂合金工件。需要注意的是，必須使用不銹鋼掛具，除接觸點外都必須有良好的絕緣，而且保持接觸點上沒有鍍層。

2.4.9 鎂合金化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

鎂合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）有機溶劑或乳化劑脫脂。

2）堿腐蝕，按鋁及鋁合金工件的堿腐蝕工藝規程進行。

3）浸酸。

4）活化。

5）鎂浸鋅配方及工藝條件如表2-57所示。

表2-57 鎂浸鋅配方及工藝條件

6）預鍍銅配方及工藝條件如表2-58所示。

表2-58 預鍍銅配方及工藝條件

2.4.10 鈦及鈦合金化學鍍預處理采用怎樣的工藝流程？

鈦及鈦合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）脫脂。

2）強浸蝕配方及工藝條件如表2-59所示。

表2-59 強浸蝕蝕配方及工藝條件

3）活化，在純鈦上直接化學鍍的活化方法如表2-60所示，在鈦及鈦合金上直接化學鍍的活化方法如表2-61所示。

表2-60 在純鈦上直接化學鍍的活化方法

注：活化劑A為哈爾濱工業大學研制的產品。

表2-61 在鈦及鈦合金上直接化學鍍的活化方法

注：活化劑B為哈爾濱工業大學研制的產品。

該方法鍍后不需熱處理，但需注意的是一定要等到表面出現灰黑色活化膜才可進行下一步化學鍍。

2.4.11 鈦及鈦合金的化學浸蝕法采取怎樣的工藝流程？

鈦及鈦合金化學浸蝕工藝流程如下：

1）脫脂。

2）化學浸蝕配方及工藝條件如表2-62所示。

表2-62 鈦及鈦合金化學浸蝕配方及工藝條件

3）預鍍一層厚度1μm以上的鎳。

4）為提高結合力，預鍍鎳后應進行熱處理，具體溫度、時間由基材和鍍層種類確定。熱處理也可在全部化學鍍結束后進行。

2.4.12 鈦及鈦合金的電化學浸蝕法采取怎樣的工藝流程？

鈦及鈦合金電化學浸蝕法工藝流程如下：

1）脫脂。

2）電化學浸蝕配方及工藝條件如表2-63所示。

表2-63 鈦及鈦合金電化學浸蝕配方工藝條件

通過此方法得到的鍍層結合力比化學浸蝕得到的高。為進一步提高結合力，也可進行熱處理。

2.4.13 什么是鈦及鈦合金鍍前的噴砂漿處理法？

鈦及鈦合金鍍前噴砂漿處理法的內容如下：

1）脫脂。

2）噴砂漿，噴射砂漿使基體的表面得到處理，向表面噴射濕磨砂漿，砂漿粒度小于150μm，噴細砂的時間要長，但不要使工件粗糙或引起尺寸變化。要用質量高的砂粒，以免雜質進入，引起鍍層質量不良。

3）先預鍍一層1μm以上的鎳，然后再鍍所需要的金屬鍍層。

2.4.14 彈簧鋼的化學鍍預處理有哪些注意事項？

彈簧鋼對氫脆比較敏感，為防止高強鋼和彈簧鋼在化學鍍過程中產生氫脆，在化學鍍前應在比其回火溫度低10～25℃的條件下保溫3h以上，以消除內應力。當回火溫度不能確定時，可在180～200℃下保溫3h以上。經過脫脂和強浸蝕后要進行弱浸蝕，使表面處于活化狀態。一般要在室溫下50～100mL/L的硫酸溶液中浸泡0.5～2min。如果下一步要進行氰化物化學鍍，還需在化學鍍前將工件浸入到碳酸鈉溶液（30～80g/L）中，在室溫下浸泡10～20s進行中和處理。另外，由于鋼鐵的電位比較負，在進入酸性鍍液中進行化學鍍鍍之前，可先預鍍一層金屬，如化學鍍氰化銅或化學鍍鎳等。

2.4.15 不銹鋼活化工藝有哪些類型？

不銹鋼常用的活化工藝有浸漬活化、陰極活化、預鍍活化。

1）浸漬活化：質量分數為98%的硫酸，200～500mL/L；65～80℃；析出氣體后，再持續1min以上。

2）陰極活化：質量分數為37%的鹽酸，50～500mL/L；室溫；陰極電流密度2A/dm²；1～5min。

3）預鍍活化：NiCl₂·6H₂O，240g/L；質量分數為37%的鹽酸，130mL/L；陰極電流密度5～10A/dm²；2～4min；陽極，鎳板（硫的質量分數不得超過0.01%）。

2.4.16 不銹鋼工件采用怎樣的預處理工藝流程？

不銹鋼工件預處理工藝流程如下：

1）化學脫脂。按鋼鐵工件的化學脫脂規程進行。

2）浸酸。若工件上無氧化皮，可不進行浸酸處理。

3）噴砂。有精度要求的表面不進行噴砂。噴砂時不要使工件變粗糙或引起尺寸變化。

4）陽極電化學脫脂。

5）活化。

6）如需進行鍍鉻時，應先進行陰極電化學脫脂，再在鍍鉻溶液中以10A/dm²的電流密度進行陽極處理。如需進行鍍鎳時，采用標準鍍鎳溶液可以在活化的不銹鋼工件上直接鍍鎳，鍍鎳溶液的pH值為2～4。如需鍍光亮銅和錫時，應先進行氰化鍍銅。

2.4.17 鋼鐵工件化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

鋼鐵工件化學鍍預處理工藝流程如下：

1）表面清理根據實際需要選擇噴砂、滾光、刷光、磨光、拋光等工藝。

2）脫脂根據實際需要選擇有機溶劑脫脂、滾筒脫脂、擦拭脫脂、化學脫脂、電化學脫脂等。應注意的是有氫脆危險的工件不得進行陰極電解脫脂。

3）浸蝕根據工件表面氧化皮及銹蝕嚴重的程度、基材的類型等選擇合適的浸蝕方法。對于有氫脆危險的工件不宜采用酸浸蝕的方法。

4）陽極電化學脫脂去除浸蝕后殘留的掛灰。

5）弱浸蝕于室溫下在50～100mL/L的硫酸或鹽酸溶液中浸泡0.5～2min。

2.4.18 銅及銅合金化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

銅及銅合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）表面清理根據實際需要選擇噴砂、滾光、刷光、磨光、拋光等工藝。

2）脫脂根據實際需要選擇有機溶劑脫脂、滾筒脫脂、擦拭脫脂、化學脫脂、電化學脫脂等。

3）浸蝕根據工件表面氧化皮及銹蝕嚴重的程度、基材的類型等選擇合適的浸蝕方法。

4）弱浸蝕除鉛黃銅外，所有的銅及銅合金工件均可在質量分數為5%～10%的硫酸或質量分數為10%～20%的鹽酸中于室溫下進行弱浸蝕。鉛黃銅則應在質量分數為2%～5%的氟硼酸或質量分數為10%～20%的硝酸溶液中于室溫下進行弱浸蝕。

2.4.19 鎳的不同表面狀態應分別用什么方法預處理？

鎳上化學鍍通常是指鎳鍍層上化學鍍，鍍層的表面狀態有如下三種情況：

（1）一直浸在化學鍍溶液或清水中剛鍍完不久的鎳層 其表面狀態良好，可直接化學鍍。鍍光亮鎳時，應于室溫下在50～150mL/L硫酸或100～500mL/L的鹽酸溶液中，弱浸蝕0.5～1min后直接進行化學鍍。

（2）剛鍍完但已干燥了的鎳層 若有油脂需進行脫脂，然后在50～150mL/L硫酸或100～500mL/L的鹽酸溶液中進行弱浸蝕后再進行化學鍍。鍍光亮鎳時應選用較高含量的酸溶液。

（3）經拋光或機加工后的鎳層 應進行良好的脫脂，預鍍鎳后進行化學鍍。也可采用在100g/L氨基磺酸的溶液中，室溫下采用10A/dm²的電流密度，陽極活化3min后進行化學鍍，該方法也適用于在堿液中進行過陽極處理或電解退鉻后的鎳層和機加工的鎳基合金工件。

2.4.20 鎳及鎳合金化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

鎳及鎳合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）脫脂。

2）活化。鎳及鎳合金活化工藝如表2-64所示。

表2-64 鎳及鎳合金活化工藝

（續）

注：鍍鎳工件可選用工藝1～7進行活化；鎳合金可選用工藝2、3、4、8進行活化。

3）預鍍鎳。鎳及鎳合金經活化后，通常需要進行預鍍鎳，其配方及工藝條件如表2-65所示。

表2-65 鎳及鎳合金預鍍鎳配方及工藝條件

2.4.21 高碳鋼和低合金鋼化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

高碳鋼和低合金鋼化學鍍預處理工藝流程如下：

1）機械清理。

2）電化學脫脂。

3）在質量分數為1%～10%的鹽酸中浸蝕。

4）在室溫下浸在20～25g/L的氰化鈉溶液中。

5）陽極刻蝕配方及工藝條件如表2-66所示。

表2-66 高碳鋼和低合金鋼陽極刻蝕配方及工藝條件

2.4.22 鉻上鍍鉻采用怎樣的預處理工藝流程？

鉻上鍍鉻預處理工藝流程如下：

（1）表面清理 用磨光、拋光、噴砂等方法清理表面的殘渣、氧化皮等污物。

（2）脫脂 不宜用電解脫脂，因為在陽極脫脂時，鉻會被溶解，而在陰極脫脂時，脫脂溶液中的某些污物或金屬雜質會沉積到工件表面上。

（3）弱浸蝕 室溫下在225g/L鉻酐或鍍鉻溶液中，在6V的電壓下進行陽極浸蝕，待表面均勻地析出氣泡時停止，時間一般為5～60s。還可以在質量分數為10%的硫酸、質量分數為2%的甘油和質量分數為3%的過氧化氫的溶液中，于室溫下浸泡0.5～1min。

2.4.23 粉末冶金工件采用怎樣的預處理工藝流程？

粉末冶金工件預處理工藝流程如下：

（1）烘烤脫脂 將工件在200～300℃的烘箱中進行加熱，使孔隙中的油充分揮發，待工件不冒煙時停止，時間為1～2h。

（2）封孔 在熔融的硬脂酸鋅（135～180℃）中浸漬15～20min。

（3）表面清理 用吹砂、滾光、打磨等方法除去工件表面上的毛刺、硬脂酸鋅層、油污或銹蝕等物質。

（4）脫脂 采用溶劑脫脂或熱脫脂，去除表面殘留油污。

（5）弱浸蝕 在50～100mL/L的鹽酸或硫酸溶液中，于室溫下浸泡0.5～1min。

2.4.24 鎢及鎢合金化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

鎢及鎢合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）表面清理。

2）活化工藝如表2-67所示。

表2-67 鎢及鎢合金活化工藝

①處理后還需在100g/L硫酸溶液中，于20～35℃下浸1min。

3）預鍍鉻工藝條件如表2-68所示。

表2-68 鎢及鎢合金預鍍鉻工藝條件

4）活化。室溫下在200g/L的鹽酸中浸2～5s。

5）預鍍鎳配方及工藝條件如表2-69所示。

表2-69 鎢及鎢合金預鍍鎳配方及工藝條件

2.4.25 鉬及鉬合金化學時采用怎樣的預處理工藝流程？

鉬及鉬合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）吹砂。用吹砂法清除工件表面的污物。

2）脫脂。

3）預鍍鉻工藝條件如表2-70所示。

4）預鍍鎳配方及工藝條件如表2-71所示。

表2-70 鉬及鉬合金預鍍鉻工藝條件

表2-71 鉬及鉬合金預鍍鎳配方及工藝條件

2.4.26 鉛及鉛合金化學鍍預處理有何特點？

鉛及鉛合金化學鍍預處理的特點如下：

1）必須采取在酸洗溶液中加入氟化物等措施除去鉛在各種化學處理溶液中所形成的不溶于水的鉛化合物。

2）鑄件毛坯應做徹底的預先清理，以除去毛刺、熔合線、氧化皮、鑄造殘渣等。

3）為防工件過熱，鍍后拋光應在低速、低壓下進行。

4）為防止鍍層與鉛相互擴散而合金化，預鍍層應有足夠的厚度（通常為2.5μm以上的銅或鎳層），基材受隨后化學鍍溶液的浸蝕。

2.4.27 鉛及鉛合金化學鍍時采用怎樣的預處理工藝流程？

鉛及鉛合金化學鍍預處理工藝流程如下：

1）脫脂。電解脫脂配方及工藝條件如表2-72所示。

表2-72 鉛及鉛合金電解脫脂配方及工藝條件

2）浸蝕。可采用質量分數為42%的氟硼酸，按120～250mL/L的比例配成溶液于室溫下浸蝕10～15s。

3）預鍍。預鍍工藝隨預鍍層不同而異，其工藝條件如表2-73所示，但是鍍鐵時不需要預鍍。

表2-73 鉛及鉛合金預鍍工藝條件