清洁电镀精饰工艺探索
铜管乐器内外销都要求镀镍、银、金。现用电镀工艺不仅要加热,而且有剧毒物,污染严重。汽车水箱侧板电镀锡,不仅用强碱,而且要在80-100℃液温下生产,腐蚀严重。企业超前的提出了新工艺的研发方向:根除剧毒原料,杜绝污染物质,镀液要近中性,在常温下生产,不用直流电源。
生产实际需求的内涵在于:彻底甩开末端治理的现状,除必用金属以外,从工艺自身的内在组方中,解决环保节能、节约资源、可持续发展的清洁生产的科研创新课题。
我们依据环保法规,优选镀液适用材料,完成了对不同基材镀层的配方及条件的工艺试验。初步检测表明,相同镀种与电镀相比,镀时短、物耗低、镀层薄,而功能性或装饰性却更佳。特别是在航天航空、核工业、电子元件、计算机行业等高新技术领域,表面积小数量多的镀件需求的特殊功能镀层,有着优越的应用空间和广阔的市场前景。
本文仅以铁镀锡为例,对内电解镀的技术经济进行概括分析。
一. 新技术的基本原理:
与目前电镀、化学镀的不同在于:利用内电解为主要动力,促进金属离子还原。
1.以金属阳极的内电解为动力:
区别于电镀,它不用外加直流电源和常规光亮剂,而是利用无污染的活泼金属依靠较负的电位,提供氧化还原的内在动力,形成金属镀层。
2.依靠化合力度组织有序反应:
区别于常规化学镀,不用还原剂,而是选用具有不同化合力的无污染的材料制成镀液,在近中性的条件下使反应有序进行,保证镀层的平整性、附着力,以及对外观和功能的要求。
3.连通阴阳两极确保常温生产:
区别于接触镀,镀件不与阳极金属直接接触,而是根据不同镀种选择良导体金属,用以制作卡挂具、极杠,连通阳极与镀件,保证氧化还原在常温下进行。
4.镀层致密厚度均匀适用面广:
区别于置换镀,可遵循金属活泼顺序,也可不遵循,在不活泼的基材上镀上活泼的金属镀层,厚度可大于8μm,与同种电镀相比,其附着力强、孔隙率低,形状复杂的镀件不论镀层薄厚,皆可镀得严实均匀。
二. 内电解镀和电镀对铁镀锡的比较 -- 同等焊接性能下的经济技术分析内电解镀是表面精饰的一种新工艺,其主要优势是:镀液中没有污染物质;投入低产出高;能耗低效率高;物耗低性能高;成本低效益高等。下面以北京汽车水箱厂 (4㎡)的水箱钢板镀锡为例,以实际应用检验焊接力,对内电解镀和电镀在同等焊接性能要求下进行比较:
1.同等性能下的工艺分析:
条 件 电 镀 内电解镀 内电解镀/电镀
镀液PH值 13-14 5.5-6.5
镀液温度 加热至80-100℃ 常温20-30℃ 28%
直流电源 2000A 无
镀 时 30-60min 5-15min 23%
分析:在保证良好的焊接性能下,内电解镀与电镀比
⑴ 镀液近中性,无强碱腐蚀;
⑵ 工作液温为室温,不用高温加热镀液,既减轻腐蚀又节约能源;
⑶ 不用直流电源,节省电能;
⑷ 镀时缩短70%,节约工时,提高劳动生产率。
2. 同等性能下的质量分析:
指标 电 镀 内电解镀 内电解镀/电镀
镀层厚度 6-8μm 0.1-0.5μm 4.3%
沉积速度 0.08-0.15μm/min 0.06-0.4μm/min
孔隙率 0.8个/c㎡ 0.6个/c㎡ 75%
附着力 弯180度3次,丝断镀层不脱落 同 左
焊接性能 焊接合格 同 左
分析:在保证功能要求下,内电解镀与电镀比
⑴ 厚度下降95%;
⑵ 孔隙率降低25%
⑶ 附着力和焊接性能二者相同。