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AZN-730,碱性无氰锌镍电镀工艺

2019-08-02 02:59:01  460次浏览 次浏览
价 格:面议

【简介】

AZN-730为碱性无氰锌镍电镀工艺,产生的镀层含12-15%的镍(以重量比),与相等厚度传统镀锌层相比,耐热抗腐蚀性能更佳;即使180°C 的高温处理也不影响优异的抗腐蚀性能。AZN-730工艺产生的镀层易于接受透明、彩色或黑色的钝化层或铬置换层。即使含镍量为12-13%,AZN-730也能电镀出金属分布优异的光亮镀层,起动性能,在整个电流密度范围内获得均匀的合金镀层。铸铁也可直接电镀,无需闪镀酸锌。AZN-730滚挂镀均适用,后续也可用钝化可获得高抗腐蚀性能;可额外使用ENSEAL封闭进一步加强抗腐蚀性能和/或获得特殊的表面性能。RoHS: AZN-730 满足 RoHS 要求,不含 Pb、Cd、Hg、Cr6+、 PBB和 PBDE。

【工艺性能及优点】

1. 金属分布佳

2. 低电流密度区覆盖良好

3. 即使在低电流密度区,镍含量仍然稳定

4. 合金镀层光亮,结晶细致

5. 可操作温度范围为23-28°C

6. 滚挂镀适用

7. 尤其适用于高温处理后对抗蚀性能要求高的应用

【镀层的物理特性】

AZN-730镀层光亮,结晶细致,挂镀镀层晶体结构呈圆柱状;镀层的光亮程度取决于电镀参数。锌镍镀层可用于镀后成型加工。由于镍分布均匀、金属镀层分布佳以及有机成分低,所以镀层在中性盐雾测试中抗腐 蚀性能非常好。依不同的金属厚度以及钝化方式,镀层的抗腐蚀性能在中性盐雾测试 中一般可达致400小时才出现白锈,超过1000小时才出现红锈。

【设备】

槽:槽体可使用聚乙烯或聚丙烯、或有衬里的钢槽。衬里可用聚丙烯、聚乙烯、Koroseal 或其他认可衬里。

管道:适合使用聚丙烯;不能使用PVC。

加热/冷却:操作温度在23-28°C;为产生稳定的合金成分必须使用加热/冷却系统保持温度在(土 1.5 °C)。加热/冷却管可用钛、钢、无铬不锈钢、镀镍的钢材(>40 um氨基磺酸镍或化学镍)或 特氟隆制成。此外,建议配备冷冻设备,用冷冻结晶法处理电解过程产生的碳酸盐。

搅拌:挂镀时建议采用水平或三维机械搅拌。采用高压喷射(Eductor)系统中等程度搅拌也适 合,可使镀液成分均匀。若使用高压喷射系统,需要调校适当方向,避免直接射向工 件。若为滚镀应用,滚筒滚动通常已足够。建议使用适当的滚筒以得到良好的溶液接触。 滚桶的转动已产生足够的搅拌。一般滚动速度为5 - 8 rpm。特殊情况下,也可使用3 -5 rpm的低速或14 rpm的高速。必须选择适当滚桶让镀液有足够交换。使用于溶锌 槽的水泵必须每小时3次翻动。注意:新配槽的溶液对强烈搅拌非常敏感,需要特别注意。

过滤:需要连续过滤以除去微细颗粒。在所有应用中,建议每小时至少过滤两次。可使用聚 丙烯滤布或滤芯(网孔:< 30 um)。滤纸易溶解于高碱度溶液,品质需先进行测试才使用,否则不建议使用。可使用耐碱性的助滤剂。特别注意的是,过滤系统的不渗透性以免产生气泡。过滤过程所出现的细小珍珠气泡 会增加碳酸盐的形成。

溶锌槽:需要使用溶锌槽准备所需的锌。锌槽由聚丙烯或聚乙烯制成。锌篮必须由低碳钢、不 锈钢或涂有>40 um氨基磺酸镍的低碳钢制成。尺寸:10%工作体积。注意:保持各槽 之间的良好循环是很重要。含锌丰富的溶液按所需量栗回操作槽

通风:需要良好通风以排除溶锌槽及电镀槽所产生的氢气。气雾含强腐蚀性和有毒的气体。 阳极

AZN-730锌镍电镀工艺使用不溶解阳极。合适的阳极材料有镍阳极或镀镍钢阳极(>40 um氨基磺酸镍或化学镍)。所有铜做的阳极棒必须镀镍以防止铜杂质造成漏镀。可选择使用镀镍的低碳钢的浸泡型阳极棒。由于含铬的不锈钢会 浸滤出六价铬,故不能用。挂镀时所使用的阳极表面面积必须小于阴极表面面积。

整流器:在整个操作范围,整流器必须能够提供波纹小于5%的电流。

【溶液浓度控制范围】

锌浓度可根据工件整体表面形状及生产线特征而调整。

获得所需合金成分的镍浓度很大程度上取决于锌的含量、络合剂浓度以及整体的镀液成分;搅拌及温度亦影响合金镀层。因此,适当的镍浓度必须依具体生产情况而定并调整。使用已久的旧溶液必须确保镍浓度达2.5 g/L

操作锌浓度的建议:

挂镀:通常为7-9 g/L;对于复杂底材,也可使用6 - 8 g/L以增加覆盖力和深镀能力;对于简单工件,浓度为10 g/L也适合。

在启动挂镀时,应将锌浓度维持在5-7 g/L的范围内。

滚镀:通常为10-12 g/L;对于电镀中空的工件如管套时,建议浓度为8 - 11 g/L; 对于简单工件,浓度可达14 g/L。

络合剂AZN-730D的浓度主要取决于工作液中锌的浓度。通常,每1 g/L 锌需要约 10 mL/L 的 AZN-730D。

整体溶液温差应维持在±1.5 °C

工艺必须严格控制在建议参数范围内。

由于镀液会与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钠,并会降低镀速。镀液中的Na2CO3 应维持在40 - 60 g/L,不能超过70 g/L。过多的碳酸盐应通过冷却溶液至1-4°C结晶清除。建议配备单独冷却装置的冷冻槽。每次约清除10% - 30%镀液的碳酸。 补充镍时形成的硫酸钠也随碳酸钠一起沉淀。

【开缸步骤】

使用溶锌槽溶解锌来准备开缸液。若使用氧化锌,必须先检查氧化锌的质量,因为市场上有些氧化锌不符合要求。

开缸前必须小心清洗管子和溶锌槽;新镀槽需要浸洗;计算材料时不要忘记溶锌槽的体积。

注意:建议在配制新溶液时,以低锌含量作起始,然后在生产初期慢慢增加锌浓度。 开槽 100 L AZN-730 需要以下物质:

1. 加一半槽体积的市水于耐热的镀槽;

2. 边搅拌边溶解所需量的氢氧化钠;

3. 注意产生过多的热!镀槽必须耐高温。

4. 必须边搅拌边小量加入氢氧化钠;固体氢氧化钠不能在槽底沉淀。

5. 氢氧化钠溶液具有腐蚀性,会导致严重灼伤;若接触到,必须用大量清水冲

6. 让溶液温度降低并泵进工作槽;也可选择使用液体氢氧化钠溶液;

7. 加市水至终体积85%;检查温度(不能超过32°C);分析检查氢氧化钠的浓 度;按需要补充氢氧化钠;

8. 加入络合剂 AZN-730D: 60 mL/L (滚镀)或 70 mL/L (挂镀)

9. 加入 AZN-730CN: 4 mL/L

10. 将溶液泵进溶锌槽;溶解所需的锌后,按以下份量加入所需的其他添加剂:

11. AZN-730AP: 0.8 mL/L

12. AZN-730CN: 12 mL/L (滚镀)或 9 mL/L (挂镀)

13. AZN-730-Ni必须缓慢加入同时边搅拌,避免镍沉淀。

14. 加水调整至终体积并彻底混合均匀;开始过滤,冷却或加热。

15. 分析后,调整Zn2+,Ni2+,NaOH和温度后,镀液即可使用。

注意:AZN-730镀液需要一段时间的电镀才能获得所需的电镀品质,因此建议在生产前先电解溶液至少3次,每次3小时(顺序:3小时@0.1 A/dm2,然后 3 小时@0.2 A/dm2;后 3 小时@0.3 A/dm2)。

电解板或电解工件电镀3小时后,退镀再电镀。电镀次数越多就会导致粗糙的表面结构,消耗添加剂就越多。

电镀启动阶段的有机物消耗呈上升趋势是正常的,可按需要添加至30 mL/L AZN-730D以调整至具体的操作范围。当镀液完全进入操作阶段,添 加的消耗就会趋于稳定。镀液停工期间,络合剂的浓度不会降低。

电镀顺序

前处理以阳极清洗作为后步骤 水洗x 2 - 3次

用2 - 5 % v/v盐酸预浸(按需要稀释)

水洗

电镀 AZN-730

水洗x 2 - 3次;水洗槽配有空气搅拌 钝化前通常不需要活化工件

若需要,将工件预浸于0.1 - 1 % v/v的盐酸中(pH = 2)

也可使用相同浓度的硫酸 请参看相应钝化工艺说明书的活化建议 注意:硝酸活化不适用于锌镍电镀

钝化

水洗 x 2 - 3 次

封闭并进入以下程序 配有风刀的滴留区或吹散区

暖风干燥

维护

合金成本由AZN-730CN来控制。溶液中所需的镍浓度取决于溶液成分,特别是锌的含量和AZN-730D络合剂。所需的锌浓度必须根据不 同的应用来评估和调整。AZN-730CN 含镍 75 g/L。溶液中的镍浓度增加 100 mg/L,每 1,000 L 镀液需要补充 1.33 L AZN-730CN。

根据溶液成分和电流密度,整体的效率约为45 - 60%,挂镀的镀速约为0.25 - 0.35 um/min。碳酸盐浓度超过50 g/L会降低镀速,必须避免。

AZN-730补充剂通过镍的溶入、电镀和带出消耗,应通过定期 补充来维护。镀液的控制侯氏槽来进行(滚镀:1 A, 20 min, 25 °C;挂镀:1.5 A, 20 min, 25 °C)

若工件的光亮度变低,则先分析锌、镍和氢氧化钠的浓度并调整,大多数情况下都会 改善光亮度。

若光亮度仍得不到改善,可增加AZN-730D络合剂的浓度约5 - 10

mL/L。只有在采用以上步骤后仍未改善光亮度的情况下才补充AZN-730AP。

每10,000安培小时可补充:

AZN-730AP 0.5 - 2 L

AZN-730D 0 - 4 L

AZN-730CN 9 - 12.5 L

实际的消耗率取决于具体的应用和要求,必须根据经验确定。AZN-730CN的消耗率差异较大,取决于实际的效率和镍的溶入。效率和所需量的 AZN-730CN的消耗关系如下表所示:

建议选用自动加料;可混合添加AZN-730CN和AZN-730D,特殊的生产线可使用同一个泵加料。

通过侯氏槽控制镀液

镀液可使用带搅拌的267 mL侯氏槽来控制;加入溶液的高度:为5 cm;搅拌: 磁力搅拌棒ca 500 rpm (磁棒长25 mm,直径6 mm);阳极:镍或镀镍钢阳极。

挂镀:1.5 A,15min

滚镀:1.0 A,20 min

温度:根据生产所使用的温度,一般为25 °C。 侯氏槽的示意图:

侯氏槽试片说明

如下图所示,侯氏槽试片在离底线2.5 cm标注两点。通过X光设备测试这两个点的金 属厚度和合金率。测试点的金属厚度可以用于对比MP1的MP2溶液性能。镀速取决 于溶液的老化程度、污染和溶液成本。合金率必须在规定范围内。可以通过侯氏测试 来调整溶液成分以适合当地需要。

操作指南

l 由于碱性的无氰工艺清洁能力低,因此需要前处理,如用于弱酸镀锌工艺或光亮镍工艺。尽管AZN-730镀液不会侵蚀铁,掉落在槽底的工件必须定期清除,特别是硬焊工件。

l 铜会污染溶液,铜阳极棒必须镀镍。

l 温度太低会降低镀速,可能会降低镀层的延展性。

l 温度太高会导致镀层暗哑特别是滚镀,因为滚筒的内部温度通常比溶液高。加热和冷 却系统以及良好的循环是必须的。

l 镍的溶解以及AZN-730CN的消耗受以下因素影响:

l 溶液中镍:锌离子的比率。镍浓度越高,镍含量也越高。锌浓度越高,镍含量会降低。

l 温度过高会导致镍共沉积过多;由于效率会随着温度和镀速而提高,因此对 AZN-730CN 的需求也增加。

l 低电流密度会导致稍高镍共沉积。镀液循环不良及/或搅拌不良会增加镍共沉积。

l 光亮剂AZN-730AP浓度过高会增加镍的共沉积。

l 碳酸盐含量过高会增加镍的共沉积,但主要是会降低效率和镀速。

l 氢氧化钠含量对锌沉积有影响,因此也影响镍共沉积的比率;氢氧化钠浓度高提高镍的上镀。

l 氢氧化钠含量应在规定范围内维持小的变化。

l 有些情况下,特别是挂镀应用,低电流密度区的光亮度会偏低,此时按需要小量补充 (0.5 - 1 mL/L) AZN-730L;避免过量添加,否则会较烦。

注意:适用于挂镀的镀液,也适用于滚镀;但适用于滚镀的镀液很少适用于挂镀。 锌镍的滚镀应用受某些滚镀独有的因素的影响;工件进行钝化或镀铬时常出现问题; 特别是,滚镀的负载、转速、穿孔以及镀液的交换率对电镀结果产生非常大的影响。 小工件(如小于5 mm)或空心工件需要特别调整镀液。

特别注意的是,滚筒内的温度不要高于镀液的温度,这样会导致错误的实验测试的结 果。良好溶液交换是必须的。

金属退镀:每次电镀后,必须对挂具进行退镀,不要残留镍层在接触点;退镀是可用 不加抑制剂的1: 1盐酸;

钝化及后处理

AZN-730高抗腐蚀性能合金镀层可用钝化和/或其他后处理进一 步加强抗腐蚀效果;如独特配方的PERMA PASS钝化和ENSEAL封闭产品。请联系 中镀科技当地销售工程师以确定相应的钝化体系。

适当的水洗可达致更佳的合金电镀效果。电镀和钝化后的洗水质量非常重要;不能用 循环水;使用市水。

钝化前通常无需活化;若需要,可使用0.1 - 0.2% v/v (pH = 2.0)的盐酸进行活化,也可用0.1 - 0.2% v/v的硫酸。不能用硝酸进行活化!

AZN-730锌镍合金镀层可进行各类钝化如透明、彩色(黄色)或

黑色钝化。钝化膜的颜色取决于合金成分和其他因素。通常,颜色与纯锌镀层获得的颜色不同。

特别声明

此说明书内所有提议或关于本公司产品的建议,是以本公司信赖的实验及资料为基础。因不能控制其他从业者的实际操作,故本公司不能保证及负责任何不良后果。此说明书内的所有资料也不能用为侵犯版权的证据。

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