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代铬锡钴合金镀层

作者:张建国 日期:2014-07-07 09:23 来源:未知
(安阳市高级技工学校河南安阳455000)
摘要:本文介绍了代铬锡钴合金镀液工艺镀液成分及作用、
镀液管理维护及故障排除。
关键词:代铬镀层;锡钴合金;电解液;电镀工艺
锡钴合金镀层在一定合金成份范围内和铬的色调接近,可作
为硬度要求不高的装饰性代铬镀层。锡钴合金镀层含锡85%~
90%,含钴10%~l5%,外观呈青光银白色,酷似铬,镀层的硬度
可达HV500 以上,高于高锡青铜,接近于乳白镀铬,在大气中较
为稳定,具有很好结合力,锡钴合金电流效率高,达40~45%,电
流密度比较低, 通常为0.5~2A/dm2 ,节省电能。锡钴合金的
均镀能力和覆盖能力良好。小零件滚镀也特别理想,锡钴合金
镀层属于阴极性镀层,经钝化后有良好的抗黯性, 焦磷酸盐体系
镀液无毒无腐蚀,废水处理方便。
一、电镀锡钴合金原理
锡的标准电位是-O.136V , 钴的标准电位是-O.27V ,
两者电位相差0.141V ,通过焦磷酸钾络合剂分别对Sn2+、Co2+络
合,使两种离子的析出电位相近,达到共沉积。络合反应如下。
K4P2O7 + 2CoCl2 = Co2 P2O7 + 4KCl;3K4P2O7 + Co2P2O7 =
2K6[(Co(P2O7)2];3K4P2O7 + Sn2P2O7 = 2K6[Sn(P2O7)2)];阴极反
应:K6[Co(P2O7)2] = 6K + + [Co(P2O7)2]6- ;K6[Sn(P207)2] = 6K +
+ [Sn(P2O7)2]6- ;[Co(P207)2]6- + 2e = Co + 2P2O7
4-;[Sn(P2O7)2]
6- + 2e = Sn + 2P2O7
4-
阳板反应: 阳极采用不溶性石墨阳极,故阳极上有析氧反
应, 反应式下:4H2O - 4e = O2↑+ 4H+
二、常用焦磷酸盐镀Sn-Co 合金配方
焦磷酸钾250g/L;焦磷酸亚锡30g/L;氯化钴30 g/L;氨水
(28℅)70 ml/L;甘氨酸10g/L;温度50~60℃;pH9~11;阴极
电流密度0.5~2A/dm2;需要阴极移动;石墨阳极;
三、主要成份的作用和工艺条件
1.Sn2P2O7和CoCl2:镀液的主盐,镀液中Sn2 +含量低,CO2 +
含量高时,镀层颜色加深,严重时近似枪色。但镀层硬度会提高;
当Sn2+含量高,Co2+含量低时,镀层中Sn 含量也随之增高,镀层颜
色变浅,硬度降低。Sn 含量过高时,近似于高锡镀层。(2)K4P2O7:
镀液的络合剂,除对Sn2+、Co2+络合形成络合物,为防止络合物
水解,还有部分游离的K4P2O7存在,K4P2O7含量偏低时络合物不
够稳定,Sn2+有沉淀产生,镀液变浑浊,工件大电流处易产生雾状
镀层,镀层粗糙。小电流处镀层薄或镀不上。(3)NH3.H2O:镀液
的PH 值用NH3.H2O 来调节,同时NH3.H2O 也能和Co2 +络合。
加入量过高时,导致雾状镀层产生,NH3.H2O 含量低时,镀层粗
糙。镀液的PH 值掌握在10 左右。(4)甘氨酸: 对镀层有光亮作
用,硫代氨基酸类的物质比如, 胧氨酸、半胧氨酸、蛋氨酸等都对
镀层有光亮作用。光亮剂含量过高时,大电流处镀层颜色发黑,
镀层脆性增加。(5)温度:温度高沉积速度加快,可以适当提高电
流密度,但光亮剂分解和氨水挥发加剧,同时Sn2+易氧化,镀层粗
糙。温度太低,镀层钴含量增高,镀层颜色加深,光亮度下降,易
产生雾状镀层,工艺掌握在50~60℃ (6)PH 值:工艺要求在10 左
右,过低时,会造成络合物水解,PH 值调高用氨水,调低用盐酸。
(7)阳极:采用不溶性石墨阳极,阳极面积为阴极面积的两倍。有
时为防止镀液中Sn2+氧化,也有用锡来部分代替石墨。(8)镀后进
行钝化处理,提高抗变色性能。配方如下:重铬酸钾12~15g/l;
氢氧化钠调pH 值至12.5;温度60~90℃;阴极电流密度(镀件为
阴极)O.2~0.5 A/dm2;时间;20~40 秒;
四、镀液管理
加强日常镀液分析,保证各成分在工艺范围内,镀液工作中
Sn2+、Co2+会不断消耗,所以要不断地补充两种主盐,添加时要先
和焦磷酸钾络合好以后形成澄清的溶液再加入,电流密度的升
高,镀层中的钴含量明显增加,所以为获得色泽均匀的镀层,必须
对电流密度进行严格的控制而且宜采用较低的数值。镀液中的
Sn2+容易被氧化,采用石墨不溶阳极时更为明显,因此要经常在
镀液中加入锡粉进行还原处理。
参考文献:
[1]张建国,单宏申.代铬镀层锡钴合金镀液[J]. 中国自行车,
1991年第10期.

 


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