典型的鋁及鋁合金化學鍍鎳的工藝

1.除油

鋁是一種活潑金屬，與酸鹼都能劇烈反應，因此相比鋼鐵基體鋁的除油溶液鹼性不能太強，以免對鋁基體產生過度的腐蝕。因此除油的配方中氫氧化鈉的含量一般較低，以磷酸鈉、硅酸鈉和碳酸鈉為主。除油液中的硅酸鈉對鋁有很好的作用，即使除油液溫度較高，除油時間較長，鋁的腐蝕也很小，因此可以用於零件精度較高的除油，但是含硅酸鹽的鹼液必須徹底清洗乾淨，否則，殘留的硅酸鹽在浸蝕時遇酸會生成不溶於水的、難以去除的硅酸膜，造成鍍層結合力不強，除油最好先用熱水清洗、再用冷水，而且應儘快清洗。在除油的過程中，切忘高溫鹼液因蒸發而乾結在零件上，從而導致零件腐蝕。

2.浸蝕

浸蝕是前處理中重要的工序。其目的是為了進一步去除鋁表面的缺陷，並從鋁合金表面去除各種合金元素和雜質，形成均勻的鋁表面，為後一道工序提供良好的底材。鋁合金中含有銅、鎂、硅、錳和鋅等合金元素。如果不能去除乾淨，在這些合金成份上不能直接化學鍍鎳，容易產生結合力不強或針孔。

浸蝕可以用鹼浸蝕或酸浸濕。用酸浸蝕對鋁的腐蝕小，不僅可以保證表面的光潔度，而且由於合金元素去除較徹底，所能達到的結合力較高。酸性浸蝕的腐蝕遠低於鹼性浸蝕，由於合金的腐蝕一般是電化學腐蝕，合金元素與鋁元素基體形成原電池，浸蝕發生在合金元素的周圍，當浸蝕嚴重時容易產生毛細孔洞，這種孔洞進入的溶液很難清洗，當溶液進入化學鎳溶液時，孔洞中的臟污會慢慢溢出，輕則造成鍍層粗糙，重則引髮針孔起泡。對於有些合金採取鹼性浸蝕的效果更好。另外對於表面光潔較差或者經加工車削後有螺紋的零件，鹼性浸蝕有助於去除化學鎳難以完整覆蓋的毛刺和銳邊。此外，鹼性浸蝕有助於在氧化嚴重的鑄件上獲得更薄、更均勻的去除氧化膜的新鮮表面。

3.第一次浸鋅

化學鍍鎳時，鋁的表面有一層緻密的氧化膜，這層膜大約有5-20um，不去除它就很難形成後續的鍍層。就氧化層本身來說，去除並不困難，問題是在去除氧化膜後的表面與空氣接觸的表面會迅速形成氧化膜，浸鋅的目的一方面是去除這層氧化膜，另一方面是去除氧化膜的同時再鋁的表面形成鋅的置換層，起阻擋作用，使去除了氧化膜的表面與大氣隔絕，免受氧化。浸鋅溶液多為強鹼溶液，是將氧化鋅溶解在濃的氫氧化鈉的溶液中，生成鋅酸鈉：

2NaOH+ZnO==Na2ZnO2+H2O

當鋁零件浸入這一零件時，表面的氧化層會被強鹼溶解

Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O

暴露出來的鋁會與鋅酸鈉反應，發生如下置換反應：

2Al+3ZnO22-+2H2O==3Zn+2AlO2-+4OH-

浸鋅溶液的配合中加入少量的金屬鹽，是為了與置換了的鋅產生合金化作用，改變鋅層的晶體學結構，獲得細小的晶粒。更重要的是可以改善鋅層與各種鋁合金的結合力。

浸鋅在室溫下進行，第一次浸鋅一般為30-50s。浸鋅以後，原來白色的表面被一層均勻的灰色鋅層所代替。

4.硝酸退除

第一次浸鋅獲得的鋅層一般比較粗糙，覆蓋不完全，而且浸鋅時對基體的腐蝕可能又使合金加雜物暴露出來。為了得到較均勻的浸鋅層，一般要用體積比為1：1的硝酸退出，進行第二次浸鋅。

5.第二次浸鋅

經過硝酸退除，進一步純化了鋁的基體，露出更均勻的富鋁表面。第二次浸鋅就可以獲得更好更薄更均勻更緻密的浸鋅層。第二次浸鋅層如果發現色澤不均勻或色斑，需要重新退除，再浸鋅。第二次浸鋅與第一次相同，也可以是同一缸，但浸鋅的時間更短，一般15-20s。

浸鋅後的鋅酸鹽溶液是鹼性很強的溶液，對鋁有相當強的腐蝕作用。浸鋅的時候首先溶解掉鋁表面的氧化膜，進而又腐蝕晶界處和合金元素的周圍，容易形成如浸蝕一節所述的毛細孔洞，成為鍍層與基體結合的隱患。因此，浸鋅與除油、浸蝕一樣，十分重要，不可使鋁基體產生腐蝕。

為了避免出現腐蝕，對於像計算機那樣的表面質量要求很高，鍍層不允許出現缺陷的場合，可以採用酸性浸鋅法來替代鹼性浸鋅，酸性浸鋅與前述的酸性浸蝕一樣，對鋁基體的腐蝕要小的多，也用兩次浸鋅，但第一次浸鋅退除不用硝酸，而用氧化性弱酸容液，因為硝酸鹽帶入會沾污酸性浸鋅溶液，造成結合力問題，第二次浸鋅的時間也比第一次浸鋅的時間要短，但兩次浸鋅的時間都比相應的鹼性鋅酸鹽浸鋅的長，而對鋁的浸蝕仍很小。這樣的處理使形成毛細腐蝕孔洞的幾率大大減小，針對鍍層起瘤的問題基本消除。

還有一種類似鋅酸鹽的處理方法，即錫酸鹽浸錫法。兩種的配方原理相同，某些研究表明，浸錫法對某些鋁合金特別有效。

6.鹼性化學鍍鎳

工業上普遍採用ph值為4.2-5.2的酸性化學鎳溶液。當經浸鋅處理的鋁零件浸入這種溶液時候，鋅層會迅速溶解，這一結果會帶來兩個不利的影響：

（1）鋅層迅速溶解會使鋁材失去保護作用，仍會產生結合力不良的問題，對於老化的鍍液，這一問題尤為突出。老化液中積累了各種副產物，使鍍液的離子濃度不斷提高，加速了對鋅層的溶解；

（2）另一個不利的影響是:浸鋅層溶解進入溶液，會沾污鍍液，使鍍液的壽命縮短。超過一定範圍，鍍層與基體的結合力就會得不到保證。

鹼性化學鍍鎳就是經過浸鋅處理的零件先在鹼性化學鍍鎳液中鍍鎳。由於鋅在這種鹼性介質中的腐蝕速率較小，由於置換反應覆蓋一層極薄的鎳後（0.5um），再進入酸性化學鍍鎳的溶液時與鍍液接觸的阻擋層不是鋅層，而是不會在酸性鍍液中溶解的，可以引發化學鍍鎳的鎳層，這種鎳層既可以保證浸鋅層不被過度腐蝕，保護了去除氧化膜的新鮮鋁表面，從而保證了鍍層的結合質量，同時又可避免鋅層溶解到酸性化學鍍鎳液中，延長了鍍液的使用壽命，事實證明，採用這一步驟可以顯著減少鍍層的缺陷，改善結合力，所謂兩種阻擋層指的就是浸鋅層和預鍍鎳層。

由於鹼性化學鍍鎳的鍍層厚度僅為0.5um左右，故不需要經常補充調換。但每次使用之後溶液需要過濾，並在下一次使用前重新調整ph值。

7.烘烤

為了去除化學鍍鎳時吸附的氫氣，並釋放鍍層中存在的應力，提高鍍層和基體的結合力，化學鍍鎳後的鋁零件需要進行烘烤處理，一般在130-150℃保溫1-1.5h。

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