现代镀覆技术第一部分──镀覆前处理(续4)

唐春华

（泉州市创达表面处理公司，福建 泉州 362000）

现代镀覆技术第一部分──镀覆前处理(续4)

唐春华

（泉州市创达表面处理公司，福建 泉州 362000）

介绍了钢铁、铝、黄铜、镁、钛、钼、塑料、钕铁硼、印制电路板等材料的预浸与预镀的溶液配方及工艺条件。

钢铁；铝；镁；黄铜；钛；塑料；预浸；预镀

（五）预浸与预镀

1 钢铁件预浸与预镀

【配方1】氯化钾100 ～ 180 g/L，阴离子表面活性剂0.1 g/L；pH 4.8 ～ 5.5，室温，1 ～ 3 s。适用于结构较复杂的钢铁件氯化钾镀锌前预浸锌，可改善镀锌时的分散能力，使镀锌的覆盖能力大大提高。

【配方2】氯化钾60 g/L，氯化镍40 g/L，氯化铵20 g/L，苹果酸3 g/L，聚乙二醇(整平剂)1 g/L，OP-21 1 g/L；pH 1.8 ～ 2.4，阴极电流密度0.5 A/dm2，常温，5 min。适用于铸钢件镀锌前预镀镍。因为铸钢件在镀锌过程中析氢严重，镀层容易出现结合力差、粗糙等缺陷，而且施镀时间较长，所以增加预镀镍可改善镀层与基体的结合力。

【配方3】硫酸镍250 g/L，氯化镍50 g/L，硼酸30 g/L，十二烷基硫酸钠0.1 g/L；pH 4，阴极电流密度3 A/dm2，15 ～ 35 °C，3 min(厚度3 μm)，镍板阳极。适用于40Cr高强度双头螺栓大型件化学镀镍前闪镀镍。镀前处理：碱性除油→酸蚀(盐酸50%，2 min)→阴极活化(硫酸10%，阴极电流密度2.5 A/dm2，15 ～ 35 °C，2 min，阳极为不锈钢)。

2 钢铁件热镀锌前预浸锌

工件预浸助镀液后形成助镀膜，从而达到清洁工件表面的作用，使基体在短时间内与锌液起正常反应，形成铁−锌合金层。但工件粘附过多的亚铁盐会使助镀液失效，出现漏液、疤刺等缺陷。

【配方1】氯化锌160 ～ 180 g/L，氯化铵50 ～ 70 g/L，氯化钾40 ～ 60 g/L，十二烷基脂肪醇类添加剂1.6 g/L，Fe2+＜1 g/L；70 ～ 80 °C，1.5 ～ 3.0 min。

【配方 2】氯化锌/氯化铵质量比(1.2 ～ 1.6)∶1，62 ～ 63 °C，7 ～ 8 min。对于大型钢管结构件，可适当提高氯化铵的比例。对于易漏镀的部位(如管内壁、顶部，或厚板的焊缝排气孔周围)，可采取刷涂的方式。

【配方 3】氯化锌 2.5% ～ 3.5%，氯化铵 15% ～ 25%；pH 5，55 ～ 65 °C，5 ～ 10 min。

【配方 4】氯化锌 150 g/L，氯化铵 150 g/L；(45 ± 5) °C，1 min。

以上铵型助镀剂在使用时应注意下列问题：(1)不宜用于含铝镀锌液，否则会使锌锅中的铝含量急剧减少(因为氯化铝的升华在 178 °C以下)；(2)由于氯化锌吸水性极强，在空气中难以完全干燥，工件入锅时会造成飞溅并使锌层裸露，因此应在氯化锌中加入干燥剂；(3)为了减少氯化铵挥发，可加入适量甘油。

【配方5】氯化锌120 g/L，氯化钠10 g/L，氟硅酸钠20 g/L，表面活性剂3 g/L；60 °C，数秒。本液使用时产生的烟尘明显少于铵型助镀液，有利于环保。

【配方6】氯化锌100 ～ 120 g/L，三氯化铁15 ～ 25 g/L，三氧化铝5 ～ 15 g/L，氟碳表面活性剂3 g/L；60 °C，60 s。浸液后130 °C烘干。本液可克服漏液的缺点。

3 不锈钢件预镀镍

【配方1】氯化镍200 g/L，盐酸(36%)120 mL/L，十二烷基硫酸钠10 mL/L，OP-10乳化剂1 ～ 5 mL/L；阴极电流密度1 A/dm2，25 °C，2 min。适用于质子交换燃料电池的不锈钢双极板镀银前预镀镍[1]。工件预镀镍前要除油和酸蚀[硝酸20%(体积分数)，氢氟酸5%；常温，10 min]。

【配方 2】氯化镍 180 ～ 220 g/L，盐酸 120 ～ 150 g/L；阴极电流密度 4 ～ 20 A/dm2，室温，3 ～ 5 min，镍阳极。适用于压缩机不锈钢叶轮化学镀镍前预镀镍。注意：马氏体不锈钢较难活化，预镀镍时先阳极活化(25 V，20 s)，然后闪镀。

【配方3】氯化镍240 g/L，盐酸(化学纯)120 mL/L；阴极电流密度5 ～ 10 A/dm2，常温，2 min。适用于铸造不锈钢件的预镀镍。镀前处理流程：机械抛光→超声波除蜡→超声波除油→电解除油→中和。镀后酸性镀铜(旋转工件，避免镀层产生麻点)。

4 铝及铝合金预浸与预镀

【配方1】氢氧化钠45%，氧化锌1 g/L，酒石酸钾钠2.5 g/L；25 °C，一次浸锌45 s，退锌10 s，二次浸锌20 s。

【配方2】氢氧化钠100 ～ 140 g/L，锌离子15 ～ 20 g/L，三价铁离子0.2 ～ 0.5 g/L。适用于高硅铝合金(含硅50%)电子封装件镀金前预浸锌。浸锌后，预镀镍(硫酸镍20 ～ 30 g/L，次磷酸钠20 ～ 30 g/L，氯化铵30 ～ 40 g/L，柠檬酸钠 40 ～ 60 g/L；pH 8.5 ～ 9.0，40 ～ 45 °C，3 ～ 5 min)、碱性化学镀镍、酸性化学镀镍，再镀金。

【配方3】氢氧化钠500 ～ 600 g/L，氧化锌80 ～ 120 g/L，酒石酸钾钠8 ～ 12 g/L，硫化钠1 ～ 2 g/L；室温，≤1 min。适用于铬酸盐钝化前浸锌，可避免钝化膜产生白雾。浸锌后用流动水反复清洗，防止浸锌液污染钝化液。

【配方4】氨水250 mL/L，柠檬酸3 g/L；常温，30 ～ 60 s。适用于6065铝合金预镀镍前预浸，可获得结晶细致、结合力牢的化学镀镍层。

【配方5】硝酸银18 g/L，硫脲240 g/L；pH 4(用硝酸调节)，30 °C，30 s(时间过长镀不厚，且降低结合力)。

【配方6】焦磷酸铜65 g/L，焦磷酸钾350 g/L，柠檬酸铵13 g/L，氨三乙酸3 g/L，氨水1 mL/L；pH 8.4，35 °C，阴极电流密度0.7 A/dm2，3 ～ 4 min(铜层厚度3 ～ 4 μm)。适用于无氰镀银前预镀铜。镀银前工件经温水洗(60 ～ 70 °C)、冷水洗和去离子水洗，确保表面没有杂质。

【配方7】常规的暗镍溶液，适用于浸锌后碱性镀锡前预镀。因为浸锌后直接镀碱锡时电流效率低，大量析氢，影响镀层结合力。浸锌后先镀暗镍，可提高碱性镀锡质量(锡层经醋酸中和)。

【配方 8】硫酸镍 0.025 mol/L，柠檬酸钠0.25 mol/L；pH 10 ～ 11(用氢氧化钠调节)，室温，1 ～ 2 min。适用于化学镀镍前预镀镍，代替传统的二次浸锌工艺，从而简化工序，达到铝合金直接化学镀镍的目的。预镀镍前：一次活化(盐酸与水的体积比4∶1，常温，1 min)→酸蚀(硝酸与水的体积比1∶1，10 s)→二次活化(硫酸质量分数1%，1 min)。

【配方9】硫酸镍70 g/L，柠檬酸钠90 g/L，硼酸3 g/L，氯化钠10 g/L。硫化钠40 g/L，明胶0.45 g/L；pH 3 ～ 4，阴极电流密度1.5 A/dm2，30 ～ 60 °C，3 min。适用于1060铝合金二次浸锌后预镀镍。

【配方10】氢氧化钠100 ～ 150 g/L，硝酸钠2 g/L，氧化锌10 ～ 15 g/L，硫酸铁2 g/L，酒石酸钾钠10 g/L，氯化镍15 g/L；18 ～ 45 °C，10 ～ 30 s。适用于电镀前预浸锌镍合金。预浸前浓硫酸处理，然后出光。浓硫酸对基体无腐蚀，却能氧化分解油污和抛光皂，达到除油的目的，但要注意严禁带入水分。

【配方11】氢氧化钠80 g/L，硫酸铜0.8 g/L，硝酸锌25 g/L，氯化镍12.5 g/L，三氯化铁0.8 g/L，硝酸钠1 g/L，葡萄糖酸12.5 g/L，乙撑硫脲0.2 g/L。适用于A356铸造铝合金二次预浸锌。本液稳定性好，浸锌层均匀细致，含锌量较低。

【配方12】氢氧化钠100 ～ 150 g/L，硝酸钠1 ～ 2 g/L，氧化锌10 ～ 15 g/L，氯化镍10 ～ 15 g/L，三氯化铁1.3 g/L，酒石酸钾钠10 ～ 15 g/L，添加剂少量；室温，20 ～ 30 s。适用于铸铝件化学镀镍前预浸锌镍合金。试剂的纯度对镀层质量影响较大，采用化学纯试剂为佳。

【配方 13】硫酸铜 10 ～ 20 g/L，HEDP(羟基乙叉二膦酸)50 ～ 60 g/L，硝酸钾 15 g/L；pH 8 ～ 9，50 ～60 °C。适用于铝型芯电铸时浸锌后预镀铜。传统方法是浸锌后直接电铸镍，但浸锌层会在电铸器内表面残留一层灰黑膜，并附在沉积层内表面。去铝芯后，这层黑膜依然附在铸件内表面，从而影响镍层性能及电铸器件使用。在浸锌层上预镀铜使表面晶粒以铜为主，改变了浸锌后基体不平整的表面状态，促进了镍晶核的沉积和有利于镍层细化，气密性明显提高，使电铸镍器件外表美观。

5 黄铜件预浸银

硝酸银20 ～ 25 g/L，硫脲100 ～ 110 g/L；pH 1 ～ 2，90 ～ 120 s。适用于无氰镀银前预浸银。本液与氰化镀银前的预浸银有区别。若无氰镀银前使用氰化镀银的预浸银，镀银层会鼓泡、脱落。

6 印刷电路板预浸银

6.1 紫铜印刷电路板预浸银

传统的水剂型预浸银存在铜线路易被咬蚀以及银层晶粒较大等问题，用溶剂型预浸银则能获得均匀细致的银层[2]。

溶剂型浸银的配方及操作条件为：硝酸银2 g/L，乙二胺与银离子的浓度比4∶1，无水乙醇为溶剂；pH 9.8，室温。将硝酸根和乙二胺各自溶解在无水乙醇中(溶解乙二胺只需少量无水乙醇)，然后混合，加无水乙醇至所需体积，即得溶剂型预浸银溶液。

随着乙二胺用量增加，银层变得光泽平整，但过量时银层粗糙、疏松。pH升高会促使游离的银离子转变为银配离子，且使基体不受侵蚀，银层光亮，结合力好，但pH过高或过低都不利。

6.2 铜箔印刷电路板预浸锌

硫酸锌115 g/L，DL-苹果酸19 g/L，锌粉25 g/L；60 °C，1 min。

用预浸锌代替传统的钯催化，可降低成本，避免化学镀镍发生分解。

6.3 PI(聚酰亚胺)薄膜印刷电路板预镀银

硝酸银0.1 ～ 1.0 g/L，常温，5 min。适用于经水解的PI薄膜化学镀铜前活化，代替昂贵的钯活化，不但降低了生产成本，而且所得铜层光亮、细致、均匀，结合牢固。

PI水解步骤：超声波清洗(20 min)→水解(氢氧化钠10%，常温，60 min)→去离子水洗。水解后，PI的基团被打开，有氨基化合物生成(含C、N、O、K等元素)，其表面的亲水性和极性得到了改善，对银离子有很强的吸附作用，银离子被还原所形成的银微粒牢牢地镶嵌在PI表面，从而催化化学镀铜反应[3]。

7 钛合金件预镀镍

氯化镍 120 g/L，盐酸(34%)200 mL/L；阴极电流密度 3 ～ 8 A/dm2，室温，3 ～ 5 min。适用于 Ti–6Al–4V(TC4)钛合金退火件化学镀镍前预镀镍。预镀前：阴极电解除油→除膜→活化。

8 镁合金件预浸与预镀

【配方1】葡萄糖酸钠120 g/L，硫酸锌30 g/L，氟化锂3 g/L，酒石酸钾钠60 g/L，碳酸钠5 g/L；室温，3 min。适用于镀银前预浸锌。锂可使锌置换层细化、致密，并使后续镀银层不起泡或起皮，能经受热震0.5 ～ 14.0 h、180 ～ 230 °C高温烘烤及中性盐雾腐蚀96 h的考验。

【配方 2】硫酸锌 30 g/L，焦磷酸钾60 g/L，碳酸钠5 g/L，氟化钠8 g/L；pH 10，(65 ± 3) °C，3 min。

【配方3】硫酸锌30 g/L，焦磷酸钾120 g/L，氟化锂3 g/L；室温，数秒。适用于化学镀镍前预浸锌，且二次浸锌效果更好。添加0.1 g/L十二烷基苯磺酸钠(LAS)还能提高浸锌液的稳定性，因为LAS的吸附使润湿性更佳。

【配方4】氢氧化铝10 ～ 20 g/L，氢氧化钠15 ～ 25 g/L；室温，30 ～ 40 min。适用于AZ91D件化学镀镍前预浸铝。铝的标准电极电位(−1.66 V)介于镁(−2.36 V)与镍(−0.25 V)之间，而AZ91D镁合金中铝含量高达10%，因此浸铝层与基体结合力强。以预浸铝代替预浸锌可避免锌层在化学镀镍液中分解。在化学镀镍液中添加15 mL/L氢氟酸，有利于化学镀镍在铝层上沉积。另外，由于镁在含硫酸根、氯离子的溶液中有较大腐蚀，因此应在配制化学镀镍液时以碳酸镍代替硫酸镍。

【配方5】氢氧化钠10 g/L，焦磷酸钠40 g/L，醋酸钠10 g/L，锡酸钠40 g/L；pH 12，65 °C，60 min。适用于化学镀镍前预浸锡。由于锡膜由均匀、细小的近球状的微粒密堆而成(直径约5 μm)，微粒间有间隙，因此锡在微观上凹凸不平，这为沉积镍提供了便利的吸附条件，对提高镀层与基体之间的结合力有一定的帮助，进而提高镀层的耐蚀性，满足了在苛刻的介质环境中使用的要求。

9 钼片脉冲预镀镍

氯化镍240 g/L，盐酸100 g/L；阴极电流密度10 A/dm2，占空比60%，频率1 000 Hz，20 ～ 30 °C，下槽后用2 ～ 3倍电流冲击镀。

10 钛合金预浸氟化膜

氟硼酸盐 35 ～ 50 g/L，硝酸钠 35 ～ 50 g/L；60 ～ 80 °C，4 ～ 6 min。预浸后在基体上生成一层极薄且均匀的氟基薄膜，它能阻止钛合金进一步氧化，便于被镀金属直接沉积于膜上(如焦磷酸盐镀铜后镀银)。

11 钕铁硼预浸锌

硫酸锌 30 ～ 35 g/L，焦磷酸钠 110 ～ 120 g/L，氢氟酸 7 ～ 10 g/L，碳酸钠 7 ～ 10 g/L；80 ～ 90 °C，30 ～40 s。适用于镀锌前浸锌。

12 ABS塑料预浸与预镀

【配方1】氯化亚锡40 g/L，浓盐酸100 mL/L；室温，1 ～ 2 min。适用于ABS塑料件胶体钯活化前预浸，其目的是保护昂贵的胶体钯溶液不至于被稀释或污染。浸后甩掉残液，直接入活化液。

【配方2】碱式碳酸铜25 g/L，柠檬酸250 ～ 280 g/L，酒石酸钾钠10 g/L；pH 8.5 ～ 9.2，阴极电流密度1 A/dm2，室温，30 min，阳极为磷铜板。适用于塑料件化学镀铜后预镀碱铜，避免酸性镀铜液对化学镀铜层的腐蚀。

[1]陈益兵, 赵芳霞, 张振忠, 等.质子交换膜燃料电池不锈钢双极板无氧脉冲镀银[J].材料保护, 2011, 44 (11): 58-60.

[2]滕培秀, 魏喆良.铜基材乙醇体系浸镀银工艺的研究[J].表面技术, 2011, ,40 (4): 24-27.

[3]陈春, 唐殿军, 张鹏伟, 等.硝酸银在聚聚酰亚胺薄膜表面化学镀铜中作用[J].电镀与精饰, 2015, 37 (3): 24-27.

（待续）

Modern plating technologies: Part I—Pretreatment: pre-dipping and pre-plating

TANG Chun-hua

Some bath compositions and process conditions of pre-dipping or pre-plating for steel, iron, aluminum, brass,magnesium, titanium, molybdenum, plastic, NdFeB and printed circuit boards were introduced.

iron and steel; aluminum; magnesium; brass; titanium; plastic; pre-dipping; pre-plating

TG175; TQ153.1

B

1004 – 227X (2017) 21 – 1152 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.21.008

Author’s address: Quanzhou Chuangda Metal Surface Treatment Co., Ltd., Quanzhou 362000, China

2016–04–11

2017–11–15

唐春华（1938–），男，江西萍乡莲花县人，电化学覆盖专业，高级工程师，长期从事金属表面处理技术工作。率先在国内将金属抛丸除氧化皮工艺成功应用到汽车轮胎螺栓、螺帽功能磷化大批量工业化生产中，获得良好的经济效益和社会效果，并有金属化学镀铜、化学仿金工业应用实例，有望代替氰化物电镀。多年研发金属磷化系列产品，发表学术文章300余篇，编著有《金属表面磷化技术》。

作者联系方式：(Tel) 15059596955。

[ 编辑：温靖邦 ]