环保退锌工艺：替代传统硝酸退辞，助力铝合金电镀前处理

环保退锌工艺：替代传统硝酸退辞，助力铝合金电镀前处理

环保型退锌工艺在铝合金电镀前处理中的应用

长江有色网 2013.12.03 15:20

针对铝合金电镀前处理中采用的硝酸退镀工艺挥发性大、对人体危害大的问题，介绍一种环保型退镀工艺，工艺配方为10mL/L浓硫酸+50g/L退锌剂。从退镀效果对比及镀层附着力测试结果来看，该退锌工艺完全可以替代传统的硝酸退镀工艺，且该退锌工艺具有浓度低、不挥发、无黄烟、对人体危害极小的特点，符合当前清洁生产及环保法规的要求。

关键词：退锌；铝合金；电子钥匙；前处理

介绍

随着科技的飞速发展，铝合金在航空航天、汽车、仪器仪表、电子等行业的应用越来越广泛，但由于铝合金是一种比较活泼的金属，其应用必须进行表面功能化处理，而电镀就是一个很好的方式。

铝合金电镀的关键是前处理工艺，目前工业生产中应用最为广泛的工艺是浸锌工艺。由于单次浸锌工艺前层疏松，不能保证杂质含量较高的铝合金材料（如ADC）与电镀层有良好的结合力。为提高工艺稳定性，保证产品质量，多数电镀厂采用两次浸锌工艺。通过第一次浸锌将氧化膜去除，代之以锌层，然后将锌层浸入50%硝酸中进行退镀，以去除不良的锌层。退镀后露出的表面为第二次浸锌提供了良好的条件，使铝合金材料表面得到充分活化，保证了基体与电镀层有良好的结合力。

硝酸汽提工艺酸雾挥发量较大，使用过程中易产生气态NOx（俗称黄烟），造成环境污染和危害人体健康，不符合环保要求，应予以淘汰。

环保型除锌工艺的开发就是用危害较小的氧化剂代替硝酸，在达到同样的除锌效果的同时，最大程度地减少环境污染和人体危害。本文介绍了一种环保型除锌工艺，并对该工艺与硝酸除锌的除锌机理、除锌效果进行了比较，以促进环保型除锌工艺的广泛应用。

1 实验

11 实验材料

实验采用工业生产中常用的两种铝合金材料，材料型号为：A356和ADC-12。

1.2 实验内容

1〉除锌效果。根据时间的变化直观观察以50%HNO3和AL-ZS1为除锌剂的除锌溶液的除锌过程现象，比较二者除锌效果的差异。

2〉基体与电镀层结合强度。热冲击试验：将电镀工件放入220℃烘箱内烘烤1小时，取出后立即放入冷水中，观察是否有起泡、剥落现象。

锉磨试验：在电镀后工件的边缘处，用锉刀从基体金属向镀层方向锉磨镀层，锉刀应与镀层表面呈45°左右的角度，观察镀层是否与基体金属分离。

1.3 工艺流程及技术

铝合金件前处理及电镀工艺流程如下：

铝合金工件→除油→碱蚀→磷酸无氧化皮→一次无氰浸锌→环保退锌→二次无氰浸锌→预镀镍（4~7μm）→酸性镀铜（30~40μm）→半光亮镀镍（8~12μm）→光亮镀镍（8~12μm）→装饰镀铬（0.15-0.3μm）→检查。

退锌工艺采用某公司研制的退锌剂AL-ZS1，该退锌剂是由氧化剂、促进剂和缓蚀剂按一定比例复配而成。

2 结果与讨论

2.1 除锌效果对比

比较除锌过程的现象。

从以上试验结果可以看出，硝酸的退镀速度较快，一般在2~3s内即可完全去除锌层，且在此过程中无氢析出现象；而AL-ZS1退镀液需10s才能完全去除锌层，且此过程伴随氢析出现象。随着退镀时间延长至11s以上，两种体系均不会腐蚀铝合金基体，且效果相同。因此，虽然两种退镀体系的退镀速度不同，但最终的退镀效果是相同的。

2.2 结合强度试验

采用不同的退锌工艺对两种铝合金材料进行电镀，并测试镀层附着力。

从以上检测结果可以看出，采用二次浸锌工艺的镀层结合强度明显优于单一浸锌工艺，二次浸锌工艺中，采用231℃退锌和50℃退锌的镀层结合强度均满足要求。

3人[-231 退锌溶液机理分析及组分影响

3.1 机制

^1^-281退锌溶液利用硫酸提供酸性，并与氧化剂、促进剂和缓蚀剂共同作用，代替硝酸的各种性质。

当带有锌置换层的工件浸入41231退锌液中时，由于锌层表面20的电极电位最负，硫酸首先将金属锌溶解，同时反应生成Zn，待锌层完全溶解后，其余的铌、铌、铪等合金成分在氧化剂和促进剂的作用下氧化成离子而溶解于酸液中，此时析氢作用几乎停止；最后在缓蚀剂和氧化剂的共同作用下，在裸露的铝合金表面覆盖一层保护膜，保证基体在酸液中不被腐蚀。

由于1231退锌液的酸性和氧化力比硝酸低，所以退锌速度虽然比硝酸慢，但最终能将锌层退干净，并且保证了电镀后基体与镀层有良好的结合力。

3.2 部件功能 3.2.1 2304 的功能

只有2304才能提供酸性使金属锌溶解，2304的用量直接影响退锌初期锌层的溶解速度。对不同02304质量浓度下231退锌工艺的退锌效果进行了实验，并记录了退锌时间（锌层颜色褪去露出铝色所需的时间）与02304质量浓度的关系。

从图1可以看出，当4小于50℃时，退锌速度慢，退锌时间很长，此时工件表面析氢速度慢且不均匀。随着4的增加，退锌速度加快，析氢均匀。当4小于150℃时，退锌速度变化不大，趋于恒定。由于酸度过高会导致退锌后铝合金基体表面腐蚀过度，因此4不宜过高。综合考虑退锌速度和效果，最佳控制范围在5~150℃之间。

3.2.2 剥锌剂的作用

退锌剂1^231含有氧化剂、促进剂和缓蚀剂，主要起氧化、溶解、保护基体的作用，其质量浓度直接影响锌置换层剥落的速度。对不同剂量的退锌剂1^231的退锌效果进行了实验，记录了退锌时间与退锌剂质量浓度的关系。

当4小于40时，锌剥速度慢，主要表现在析氢现象停止后，锌层颜色难以褪去，不能露出铝色；随着4逐渐增大，锌剥速度加快，锌层很快褪去；当4大于60V时，锌剥速度变化不大，趋于稳定。因此，4的最佳控制范围为40-60g/L。

4 结论

1〕本文介绍的铝合金脱锌工艺可完全替代传统的硝酸脱锌工艺，脱锌液稳定，使用寿命长，适合电镀生产需要，特别适合自动线生产。

2〕该铝合金除锌工艺具有无挥发、无黄烟、对人体危害极低的特点，符合当前清洁生产和环保法规的要求。

3〉铝合金脱锌工艺所用溶液少，废水处理简单，不需要使用排气设备，在一定程度上降低了生产成本，且符合环保要求，值得大力推广。