1 前言 铝是一种质地相对软的金属，因此具有很好的可塑性和加工性，同时铝的金属性不强，铝与氧气很容易形成一层致密的氧化物薄膜，阻止了铝的进一步被氧化，因此其不易被腐蚀。但是，纯金属铝硬度不够，一定程度上限制了它的应用，因此，将铝做成合金，在铝的电镀液中加入不同种类的金属元素使金属铝表面涂层均匀，则更不易被腐蚀，从而能使其进一步提升耐腐蚀性与耐磨性能。 电镀的原理是利用了导电原理，在电解质溶液中金属离子在电场力的作用下向电极移动，在电极上发生了还原反应，金属离子被还原为金属单质在电极上析出，这一过程是一个化学反应过程，从微观上讲，电镀层在基体上排列整齐，附着力好，大大提高了金属材质的性能。其次，电镀工艺操作温度低，镀层能很好的吸附在基体上，同时对不平整的基体能均匀覆盖，并且可以通过控制电流和时间实现镀层厚度的控制，目前可以实现大规模工业化生产。总之，在基体表面电镀的最主要目的就是提高材料的抗腐蚀性，延长使用寿命。但是，铝合金电镀制程中也存在着一些问题，需要进一步的优化。 2 铝合金电镀存在的问题及原因 1.铝合金电镀存在的问题 铝合金构件结构复杂，种类较多，因此在电镀过程中存在着如下三方面的问题。 (1)易脱落。 铝的化学性质是相对较弱的，但是铝和氧气很容易发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜吸附在金属铝的表面，防止了铝进一步被腐蚀，但是，由于氧化物薄膜的存在导致其导电点位在-0.5V，并且铝的膨胀系数是众多金属中较大的，电镀前假如不将氧化物薄膜处理好，很容易导致电镀层脱落。 (2)镀层易出现气孔、砂眼、裂痕等现象。 在电镀过程中滞留电解质和氢气很容易存留在气孔和砂眼中，气孔和砂眼对镀层和基体之间的结合力有很大的影响。 (3)镀层与基体结合力差。 假如铝表面的油污清洗不干净或者表面酸化程度不够，都会导致镀层困难，导致镀层太薄，影响到镀层与基体之间的结合力。 2.铝合金电镀存在问题的原因 对以上电镀过程中出现的问题，造成以上现象的原因主要有一下三个方面： (1)基体表面不平整，内部腔体孔小，并且孔较深，电镀前的清洗处理不彻底，金属离子在此处的吸附力很弱，导致空槽周边的镀层很薄或者根本没有镀层，这一现象在电镀现象中很常见，因为每一个工件都有其特殊性，因此在电镀前需彻底清洗干净。 (2)有时候为了产品性能的要求，基体上会设计有螺纹孔与盲孔，根据电镀工艺要求，螺纹孔和盲孔是不能进行电镀的，但是电镀前都会对螺纹孔和盲孔进行清洗，化学清洗液不可避免的渗入螺纹孔与盲孔，最后用水冲洗的时候又很难将化学清洗液冲洗干净，在后期的电镀处理时温度升高，气体膨胀，造成压差，最终导致电镀层无结合力。 (3)电镀前需要对基体表面进行酸碱处理，酸碱液对保护膜边缘会产生腐蚀，导致出现翘皮现象，如果在用酸碱液清洗时，不慎将酸碱液渗入夹缝内，后期又很难用水冲洗干净，最后势必会影响镀层的质量。 3 铝合金电镀的工艺流程 铝合金的电镀工艺可以划分为三个阶段，第一个阶段是电镀前的处理阶段，第二个阶段是电镀阶段，第三个阶段是电镀后处理阶段。 电镀前处理阶段是整个电镀工艺最为重要的环节，电镀前处理的好坏直接影响到电镀质量，电镀前处理主要是除去基体表面的油脂和氧化物，电镀流程如下所示：
4 铝合金电镀工艺改进 针对以上电镀过程中出现的问题及其原因的分析，我们对铝合金电镀工艺进行了改进，主要从水洗方式的改进和采用超声波清洗方面进行。 1.水清洗方式改进 我们为了提高水清洗液对工件夹角、夹缝处的清洗效果对水清新方式进行了改进，改进前水槽内空气搅拌处常开状态，工件落入水清洗槽静置清洗1分钟，改进后，工件落入水槽的同时压缩空气自动打开，工件在水槽内停放清洗20秒后，将工件吊起，至挂具最下端露出水面后，再次落下，反复此动作2次。 清洗时间仍然为1分钟。接下来为了提高清洗效果，同时不污染相邻槽液，对喷淋方式进行改进，改进前工件落入水清洗液槽时，喷淋自动打开。改进后工件出清洗槽时，喷淋自动打开。 2.采用超声波清洗 超声波清洗器是利用超声波在水中传递，超声震动的频率和水震动的频率一致，从而达到清洗的目的。超声波清洗器具有很强的清洗能力，主要源于其很强的穿透能力。 超声波清洗对复杂的工件的内腔、空槽等都具有很强的清洗效果。 (1)超声波清洗原理 超声波清洗机原理主要是通过换能器，将功率超声频源的声能转换成机械振动，通过清洗槽壁将超声波辐射到槽子中的清洗液。由于受到超声波的辐射，使槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下保持振动。破坏污物与清洗件表面的吸附，引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗。 (2)超声波设备选型及参数设计。 最近几年以来，国内涌现出了许多生产超声波仪器的企业，目前国内市场上已经有多款超声波清理器用于清洗各种工件，超声波清理器能够很好的对工件盲孔等难以清洗的部位具有良好的清洗效果，为了提高电镀前的处理效果，可采用在第一次与第二次浸锌槽工艺前增加一个超声波清洗装置，该超声波清洗器的具体尺寸为1500mm×1000mm×1000mm。 超声波的功率选择也同样重要，随着超声波功率的增加，其清洗效果也逐渐增强，清洗的速度也逐渐加快，但是超声波清洗并非随着时间的延长效果越好，对于一些精度较高的工件如果长时间清洗会对其表面造成不同程度的损害， 因此，超声波的功率和清洗时间应该根据所清洗工件的材质、结构等方面进行选择，为了保证清洗的质量，最终采用长1500×宽1000×高1000mm的清洗槽，振子总功率为1296w。 最后，我们对超声波的频率进行了分析讨论并选择，随着超声波频率逐渐降低，空化现象越来越严重，由于波长变长导致超声震动波与水的震动频率逐渐减弱，对工件的清洗效果逐渐变差，但是超声波波长越短水的冲击力越大，会对工件表面造成损失，因此超声波频率的选择也需要所清洗工件的材质与结构等密切关联，一般铝合金电镀前的处理工艺中超声波频率的选择在15～40kHz之间。 5 结论 铝合金电镀工艺在制造合金材料中应用广泛，虽然电镀工艺问题较多，但是只要把握住工艺中的关键点，严格按照工艺要求操作，很多问题便迎刃而解，从而提高了铝合金的质量。 |
