(一)铜锌合金仿金电镀
铜锌合金的仿金镀层很薄,一般只有0.3~1μm,其中含有铜70%~80%、锌约20%~30%。为了防变色并效果好,还可以添加少量其他一元金属。仿金镀层的颜色不仅与铜和锌的含量及比例有关,而且与镀液的成分及工艺条件有着密切关系。
镀铜锌合金仿金镀层溶液配方及工艺条件如下:
氰化亚铜(CuCN) | 溶液温度 | 20~ | |
氰化锌[Zn(CN)2] | 电流密度 | 2~ | |
氰化钠(总量,NaCN) | 阳极材料 | 铜(70%)、锌(30%) | |
氰化钠(游离,NaCN) | 15~ | 合金板碳酸钠(Na2CO3) | 6~ |
电镀时间 | 视镀层厚度而定 | 氟化钠 | 2~ |
仿金镀层出镀后,对空气和水中的杂质极其敏感,因此必须用纯净水或无离子水清洗最后一道工序,同时必须马上进行钝化处理。钝化处理的溶液配方如下:
铬酐(Cr03) | 2~ | 氧化锌(ZnO) | 0. |
销酸(HN03) | 1mL/L | 阴离子表面活性剂 | 0.2mL/L |
所得的钝化膜是一层看不见、透明的薄膜,它不仅可以增加耐蚀性,在存放时可抗色变,同时还可以增加仿金镀层与最后涂刷清漆层之间的附着力。
仿金镀层钝化后必须迅速干燥,最后一次也应用无离子水清洗。用木屑烘干是一种有效的干燥方法,能够可靠地防止干燥后出现的斑点。
仿金镀层干燥后应马上涂透明清漆,以便隔绝镀层与氧接触,避免由于氧化而颜色变暗的情况出现。6~12μm的环氧基罩光漆或清漆效果较好,环氧基罩光漆的耐磨性能较好,产品在使用过程中不会变色,漆膜不易破损。漆膜涂覆后在30~40min内硬化,但要在90~100℃下干燥24h。
这种仿金镀层有沉积速度快、镀层厚度只有0.3~1.0μm、复杂零件上的仿金镀层色泽基本均匀一致而操作简便等特点。
(二)铜锡合金仿金电镀
铜锡基合金仿金电镀效果也很好,其溶液的基本配方及工艺条件如下:
氰化亚铜(CuCN) | 氰化钾(总,KCN) | ||
锡酸钠(Na2Sn03) | 氰化镍钾[KzNi(CN)4] | ||
氨基磺酸钠[Na2(NH2S03)2] | 溶液温度 | 20~ | |
氨基磺酸铟[In(NH2S03)2] | 电流密度 | ||
酒石酸钾钠[NaKC4H406] |
|
|
如果在溶液中再添加2g/L苹果酸或柠檬酸,可获得良好的黄铜色泽;若添加10g/L柠檬酸,可得到18K金色;把柠檬酸的含量提高到20g/L时,可以镀得玫瑰金色泽。
(三)三元或多元合金的仿金电镀
用铜为主的三元或多元合金氰化镀液可以镀出各种色泽的仿金镀层,例如金黄色、18K金色、玫瑰金色等色泽。电镀仿金各种溶液的配方及工艺条件见表5-1。
表5-1 电镀仿金溶液配方及工艺条件
溶液成分及工艺条件 | l | 2 | 3 | 4 | 5 |
氰化亚铜(CuCN)/(g/L) 氰化锌[Zn(cN)2]/(g/L) 锡酸钠(Na2Sn03,·3H20)(g/L) 氰化钠(NaCN)/(g/L) 碳酸钠(Na2COa)/(g/L) 氰化钾(KCN)/(g/L) 硫酸铟(InSO,)/(g/L) 酒石酸钾钠(NaKC4 H4Q· 4H20)/(g/L) 895仿金盐/(g/L) 8958光亮剂/(mL/L) BH代金胶(开缸剂)/(g/L) 溶液pH 溶液温度/℃ 阴极电流密度/(A/din2) 处理时间/min 阳极材料 镀层颜色
| 15~18 7~9 4~6
游离5~8 8~12
30~35
11.5~12 20~35 0.5~1.0 1~2 7:3黄铜 金黄色
| 0 22
总50 42
11.5~l2.5 30~40 1~3
7,3黄铜 添加镍、 铟,可得不 同的金色
| 35 7 15
45 3
11.5~13 30~40 3
7:3黄铜 添加5~7g/L 柠檬酸,得18K; 添加209/L,得 玫瑰金色 |
150~160 20 2
10~12 25~35 0.2~0.5 2~5 7:3黄铜 金黄色
|
总50
50
45~55 0.5~5 0.66~2 不锈钢 金色,玫 瑰金
|
镀液中各成分及工艺条件对镀层的颜色及质量都有重要的作用及影响。锡离子起调整金色的色调作用。为了获得所需要的各种金色色泽,应通过试验确定该液的成分及含量以及工艺条件。生产时应严格执行,否则可能会引起色差或得不到所希望的仿金颜色,但在生产中溶液的成分含量、pH、温度和电流密度等有时难以掌握和控制,因而达不到要求。在这种情况下,可以将经过仿金镀并经过喷涂有机涂料的仿金镀件浸BH代金胶处理。代金胶是商品,有18K金色、24K金色和玫瑰金色三种型号。它们具有兼容性,可以通过调节其比例,在一定的范围内达到“无级”调色。
(四)24K仿金电镀工艺
24K仿金色镀层与上面指的黄金色、l8K金色、22K金色、玫瑰金等相比,不仅是色彩、色调上与金色的差异,而且是色彩浓度上(金黄度上)更接近真金色,这种差距的缩小可使仿金镀层达到以假乱真的地步,但是普通的仿金镀很难达到24K色调。国内外过去主要用真空镀膜法使镀件浸漆、烘干,然后在真空镀膜机中用溅射法镀铝膜,再浸漆烘干,然后染上金色。或者在真空镀膜机中直接镀氮化钛膜。另一种做法就是将镀件经过预处理后先镀底层,再镀镍,然后用电泳法电泳24K金色膜(用专用的黄、红色浆调剂色彩),然后烘干。
仿金电镀采用的镀液正如上面所述,是铜、锌、锡、钴多元氰化碱性溶液,并与其他镀种如缎面镍、枪黑色、黑镍相配合进行技巧处理获得多色彩花样的仿金镀品,但一般的仿金镀很难达到24K金色。由于国内各方面的电镀工作者共同努力,目前已总结出一套24K仿金镀的工艺技术。
1.24K仿金镀溶液组成及工艺仿金镀液主要由两部分组成,也就是Cu2+、Zn2+、Sn4十、C02+等金属盐和络合剂NaCN、NaOH、KNaC4 H406等。24K仿金镀液配方见表5-2。仿金镀液组成比见表5-3。
表5-224K仿金镀的溶液配方
溶液成分及含量 | 低浓度 | 中浓度 | 高浓度 |
金属铜/(g/L) 金属锌/(g/L) 金属锡/(g/L) 游离氰化钠/(g/L) 氢氧化钠/(g/L) 碳酸钠/(g/L) 酒石酸钾钠/(g/L) 硫酸钴等 | 13~15 2~3 0.8~1.2 20~24 4~6 0~30 10~20 适量 | 30~40 4~5 1.2~1.5 25~32 6~7 0~30 20~30 适量 | 50~60 5~7 2~3 40~55 8~10 0~30 30~40 适量 |
表5-324K仿金镀液的组成比
镀液组成比 | 比值范围 | 镀液组成比 | 比值范围 |
铜(Cu)/锌(Zn) 锌(Zn)/锡(Sn) 铜/游离氰化钠 锌/游离氰化钠 | 6.5~10 2.5~3.3 0.65~1.25 0.11~0.20 | 锌/氢氧化钠 锡/氢氧化钠 铜/酒石酸钾钠
| 0.4~0.7 0.1~0.2 0.5~2.0
|
2.溶液各主要成分的含量及作用
(1)氰化钠氰化钠含量的增加一方面有利于Zn(cN)2-4的形成,减少Zn0;2-2的量,起到降低锌的析出作用;另一方面又增强了铜氰离子与氰的络合作用,降低了铜的析出量。在配制新溶液的时候,内部离子之间的络合转变并非一瞬间内完成。为了使各络合离子逐步达到稳态的化学平衡,在加入氰化钠或氢氧化钠后,要均匀地搅拌一段时间,才能产生对色彩的明显效果。适量的氰化钠可使偏红的色彩转成金黄。
(2)氢氧化钠 氢氧化钠是锌的络合剂,也是锡的唯一络合剂。锌和锡在合金镀层中的比例会直接影响镀层的色泽。镀层偏红时,增加氢氧化钠的含量有可能使色彩转黄,但是溶液中必须有足够的锌含量和不太高的氰量。相反,若氢氧化钠含量过低,则不利于锌的析出。为了得到较理想的仿金色泽,需要增加超比值的锌含量才能弥补锌析出的不足。氢氧化钠过低也不利于锡酸钠的稳定。
(3)酒石酸钾钠 酒石酸钾钠对铜和锌都有较弱的络合作用。它的加入可以改善镀层的光亮度,特别是在稍长的电镀时间过程中,能使镀层保持其亮度,起到阳极去钝化剂的作用及半光亮剂的作用。酒石酸钾钠在溶液中能离解为酒石酸阴离子,当阳极生成CuCN和Zn(CN)2钝化薄膜时,酒石酸阴离子便能在阳极表面上溶解这些钝化膜而使阳极活化。这种活化的结果使阳极电流分布均匀,减少游离氰的消耗,保持溶液的稳定,也直接有利于阴极电流分布均匀。因此,不能忽视对酒石酸钾钠的适量控制。
(4)碳酸钠碳酸钠在镀液中是导电盐,特别是在采用金属含量较低的镀液中,提高镀液的电导率,有利于改善色彩的均匀度。当氢氧化钠浓度较低时,碳酸钠是溶液pH的缓冲剂,可以保持溶液pH的稳定,也有利于色彩的稳定。
(5)EDTA-2Na盐 EDTA-2Na盐不是配方中的必要成分,但是对锌具有较大的络合作用,常用于溶液中锌含量超比值高时,而加入这种盐能调剂色彩,并具有明显的效果。
(6)硫酸钴硫酸钴的用量很少,约0.05~O.10g/L,对24K金色有促进作用,使金色更加光亮柔和。
从以上可以看出,镀液的成分调整对镀层的色泽获取是很重要的。仿金镀液的微调是仿金电镀中不可缺少的重要技巧。为了得到满意的24K仿金色彩,在电镀过程中,当仿金色彩产生偏离时,要及时补充溶液中成分的含量使其达到最合适的程度,就可以恢复到原有的色泽。在最初配制时,由于药剂材料的纯度不够或者计量有误差,不可避免地要进行调整。配制溶液应先通过试验,定出最满意的色彩所需要的配方,再放大到生产中应用,然后在电镀过程中还要进行不断的观察和溶液成分的微调,才能保证电镀出24K金色的仿金镀层制品。
3.电镀操作条件
电镀合金镀层除了要严格设计镀液的成分、浓度、pH等参数之外,温度、电流密度及电镀时间等工艺参数也会影响镀层的外观和特性,因此也应同样严格进行规范。
(1)溶液温度溶液温度的升高有利于铜的电解析出,使仿金色彩增加红的色调,一般是控制在30~60℃范围。可根据镀件对色彩的要求与溶液的组成调节。温度高些有利于溶液的导电和反应的进行,色彩比较均匀亮丽,但是温度过高时,颜色过深,同时会使氰化钠的分解加速,消耗大,不利于镀液稳定。
(2)电流密度 为了获得成色足的24K仿金,要求各金属之间的比值满足于在某一电位电解析出量达到最佳仿金色的比例,这就要求电流分布要均匀,而且电流密度控制在最佳的条件范围。为了使电流控制达到重复准确性,有关技术资料推荐使用三挡式电流定时间控制器来达到。这种电流控制器包括三只可调时间继电器,按照设定的时间自动开启和关闭分别控制的调压器,每次将逐步下调的三挡既定电压依次输入一只变压器。输出电流经过整流后,将三挡不同大小的电流按既定电压依次输入仿金电镀槽内。这种24K仿金槽的电源装置与其他镀槽的电源装置不同。三挡电流分为冲击电流、过渡电流和仿金镀电流。控制和选择好每一挡电流的时间和大小很重要,其中又以控制好最后一挡为关键。
第一挡电流为高挡,又称冲击电流,电流控制范围为3~5A/dm2,以能均匀地镀覆表面而又不出现烧焦为原则;第二挡为中挡,又称过渡电流,控制范围为1~2A/dm2;第三挡为低挡电流,又称仿金电流,其电流密度范围控制为小于1A/dm2,以获得满意的24K仿金色彩为准。
(3)仿金镀时间 各挡时间的总和在20~30s范围内。三挡电流的电镀时间分别为总电镀时间(20~30s)的20%~30%、40%~45%和30%~35%。冲击电流时间以不引起局部烧灼或光亮度下降为准,仿金电流时间以获得足够色度的24K均匀金色为准,三挡电流时间分配要合理。
在电镀过程中,镀层的色泽由浅到微黄,最后达到24K金色。为了取得满意的24K金色色调,要经常注意及细心调整镀液中各成分的比例和上述操作条件。
4.原料的选择原则
原料不纯会给开缸造成困难,而且杂质的干扰会使24K金的色泽难以实现,同时,还严重影响开缸后镀液的寿命。干扰最严重的是铁和铅等金属,其次是所用水质中(钙、镁、氯)的杂质含量,所以要求使用质量好的化学材料及水质。
金属铜一般采用氰化亚铜,其含铜量按70%计。
金属锌一般使用氧化锌,也可用优质的氰化锌,氧化锌中含锌量按80%计。
金属锡一般采用锡酸钠。由于锡酸钠在空气中易吸收C02而难以溶解,所以一定要使用新鲜的或未开瓶的锡酸钠。
其他的组分如氰化钠和氢氧化钠等也要用新的、干燥的,不含铁、铅等杂质的原料。
5.工艺流程
一般钢铁制成的镀件仿金工艺流程如下:零件→机械抛光(达到Ra0.01/μm以上) →清洗抛光蜡→水洗→化学除油→二道水洗→酸浸蚀→二道水洗→电解除油(先阳极后阴极) →二道除油→弱浸蚀→二道水洗→预镀镍或氰化铜→回收→水洗→活化→水洗→酸性光亮镀铜→回收→水洗→镀光亮镍→回收→水洗→镀仿金层→回收→二道水洗→钝化→二道水洗→纯水洗→上罩光漆→烘干→成品。
为了防止在烘干过程中仿金色彩发生变化,仿金镀后要进行钝化,钝化溶液的配方及工艺条件如下:
重铬酸钾 | 40~ | 溶液pH | 3~4 |
钝化液温度 | 40~ | 处理时间 | l3~18min |
为了使仿金色彩不变,就要用透明树脂漆覆盖仿金层的表面,避免接触空气中的氧,受氧化变色。透明漆的流平性能和光亮度要好,要能完全透射出仿金的色彩,同时漆膜要有一定的硬度和耐磨性,同时还要有防老化和防腐性能。
6.不合格仿金镀层的退除
除了仿金镀层出现粗糙、起泡、脱皮或烧焦等必须退除重镀之外,一般可以用稀盐酸活化后清洗干净重镀光亮镍和仿金镀层。
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