Anders Sundman
2002-10-08
Aluminium
Alla aluminium legeringar har olika strukturer i sin metalliska legering sammansättning.
Legerings elementen skall vara i en sammansatt formel för legeringen eller i direkta partiklar eller som intermetalliska små sammansättningar. Dessa har olika kemiska eller elektrolytiska reaktions egenskaper, och dess yta är resistent mot olika legeringar från en och samma produktions sats. Såsom värme lagring påverkar aluminium legeringen även om den kommer från samma sats.
Vid temperaturer runt 20°C så sker en åldring av aluminium legeringen. Aluminium är en oädel metall som skall isoleras från andra metaller såsom koppar och mässing vid nitning för att inte en galvanisk korrosion skall uppstå. Även så sker ett galvanisk korrosion angrepp vid kontakt med andra metaller.
Zinkat eller stanat metoder är vanliga vid all förbehandling av aluminium för att skydda aluminium ytan från att oxidera mellan förbehandlingen och ytbehandlings badet. Den oxid som har avlägsnat från bet baden kommer att på nytt
återuppbyggas mellan bet och zinkat. Det är zinkaten uppgift att samtidigt lösa upp denna hinna och ersätta den med ett tunt zink skikt. Man utbyter här zink mot aluminium i en vattenlösning, med olika innehåll beroende på vilken typ av legering man skall ytbehandla. Vidhäftningen efter elektrolytisk plätering är helt avgörande av att man erhåller en tunn zinkat film.
Resultatet av zinkat metoden är också helt avgörande att man har använt sig av en väl tillämpad rengörnings metod och etsning förfarande med avseende på hur aluminium legeringen är sammansatt. Aluminiumlegeringar med en hög kiselhalt (Typ 413 Al), eller vid plätering i trumma så skall inte en alkalisk zinkat användas, i dessa fall så
är en sur zinkat mera tillämpligt att använda.
OBS zinkat upplösning från en sur zinkat skall inte utföras i en 50%-ig salpetersyra.
Gjutna legeringar har dessvärre ett annat problem beroende på att dess yta innehåller små gjutporer än vad andra ren legeringar gör. Förbehandlingens olika lösningar har en tendens att inneslutas i dessa porer och därmed störa en efterföljande behandling operation, vilket resulterar till att man erhåller ett ofullständigt pläterat skikt eller att skiktet flagnar av. Vanligtvis uppvisas denna tendens till problem i ett senare skede, vid Ex lagring eller vid efterföljande operationer. Vidare är dessa porer utsatta för korrosion attacker på grundmaterialet. Man kan här få problem med ett otillfredsställande skikt som inte överbygger dessa porer med resultatet att skiktet flagnar av. Ofta innehåller dessa porer föroreningar av kisel som inte bidrar till en metallisk bindning. Denna korrosion attack
är ofta relaterad till plätering av gjut aluminium eftersom andra metallers elektrolytiska eller kemisk beläggnings elektropotential är så olik aluminiumets elektropotential
(Galvanisk korrosion) och i samverkan med alla dessa så sker en por öppningar i aluminium ytan så kommer potentialen bli mycket stor och risken för att det kommer att uppstå korrosions angrepp är övergripande.
Man kan eliminera denna uppkomst genom att välja en rätt och kontrollerad förbehandling och zinkat metod för att undvika att en accelererande por uppkomst hos en gjuten aluminium legering.
En gjuten aluminium legering innehåller förutom koppar. magnesium, bly även zink, järn, mangan och titan. En pressgjuten aluminium innehåller ex upptill 1% järn.
Aluminium kan behandlas på flera olika sätt och med samma oxid uppluckrings lösningar för en och samma legering, men man måste ändå skilja på legeringarna för det skiljer sig väsentligt på aktivering och behandling förfarande för olika legeringar. Formade legeringar utan inblandning av olika sammansättningar av legerings metaller eller gjutna legeringar innehållande höga halter kisel skall behandlas på ett annorlunda sätt än vad en legering som är sammansatt av olika metall innehåll såsom koppar, magnesium, bly och zink etc.
Förbehandling av Aluminium och dess legeringar
Aluminiumets oxid skikt måste avlägsnas och ersättas med ett tunt zinkat eller stanat skikt för att möjliggöra att en bra vidhäftning skall åstadkommas. Detta sker genom att en samtidigt oxid uppluckring och en metallutfällning sker i en zinkat eller stanat lösning och i en och samma metallsalt lösning som är ädlare än aluminium, den kan då vara både sur och alkalisk. Då aluminium både bildar både negativa och positiva joner vilket menas att aluminium är amfotär. Metallsalt lösningen består av en likformig metall då zink eller tenn, som båda bildar alkaliska salter zinkater respektive stanater. Aluminiumoxiden löses upp av ett alkalie / surt överskott i metallsaltlösningen och bildar aluminiat.
Som ett första steg i ytbehandlings processen är att rengöra detaljer från fett, skäroljor eller hanterings smuts. Detta sker i alkaliska eller i sura lösningar. Aluminium har kanske även varit värmebehandlade och har då värmebehandlings oxider på ytan.
Oftast så trumlas dessa och skall efter trumlingen rengöras i en HF lösning för att ta bort inbäddat aluminium oxid eller kiselföreningar, dessa kan också avlägsnas i en varm Svavelsyra-kromsyra lösning Alternativ är även salpetersyra bet för aluminium legeringar med höga halter av kisel om denna uppvärms till 25 °C .
I första steget så avfettas aluminiumet i en icke etsande avfettnings lösning för att avlägsna polervaxer-oljor mm. Andra steget så etsas aluminiumet i en lösning av natriumhydroxid med eller utan tillsatser av komplexbildare och tensider. I dessa moment så frigörs mycket svårlösliga legerings ämnen såsom koppar, kisel, magnesium, zink och bly mm vilket kvarstannar på aluminiumytan.
Dessa föroreningar måste också avlägsnas vilket bäst sker i salpeter, svavelsyra, fluorid och kromsyra lösningar. Etsningen kan förorsaka att man försämrar korrosion egenskaperna hos en färdig produkt om den överdrivs.
Avfettningar innehållande silikater med tillsatser med natriumkarbonat och trinatriumfosfat i vattenlösningar.
Nackdelen
är att silikatföreningar kan reagera med aluminium och då bilda ett svårlösligt aluminiumsilikatförening på ytan. Denna reaktion är temperatur beroende. Avfettningen som inte innehåller silikater
är tensidbaserade och är mer tillämpligt, denna arbetas bäst med en högre temperatur än vad motsvarande silikat innehållande avfettning gör.
Helst så skall inte etsningen utföras i alkaliska lösningar som innehåller inhibitorer som Na2SiO3 Natriumsilikat då denna lämnar en svårlöslig hinna på aluminium ytan, om detta har använts så skall en deoxidizer utföras med HF och denna skall analyseras på koncentrationen HF då denna är kritisk.
Reaktioner vid betning
Flourvätesyra: Löser upp kisel föroreningar genom reaktionen SiO2
+6HF-HF2 SiF6+H2O vilket blir flourkiselsyra. Denna reaktion hindrar också att aluminium ytan blir passiv.
Salpetersyra:
Arbetar oftast med tillsatser av HF eller ammoniumbiflourid/natriumbiflourid. Enbart en betning i salpetersyra så kan aluminiumytan bli passiv, detta gäller för ren aluminium utan legerings
ämnen. Denna passiva hinna blir upplöst i zinkaten. Salpetersyran angriper kopparföreningar, men vid höga halter av magnesium så kan det bildas ett svårlösligt magnesium nitrat på aluminium ytan som måste omvandlas till ett mera lättlösligt magnesium sulfat som sker lämpligen i svavelsyra.
Tänkvärt kan vara att en förorenad salpetersyra ger uppkomst till små micro blåsor på aluminiumytan.
Svavelsyra:
Omvandlar föregående nämnda magnesium till ett mera lättlösligt magnesium sulfat. Innehåller legeringen bly så sker det en passivering av bly till en svårlöslig blysulfat som kan omvandlas till ett lättlösligt bly nitrat i salpetersyra. Många sulfat lösningar kan kombineras med kromsyra lösningar.
Många färdiga bet lösningar från leverantörer kan
även innehålla CrO3 vilket man bör beakta om man har dessa i en och samma line där kemnickel baden finns. Eftersom dessa kan förstöra dessa bad genom indrag.
Zinkat alt Stanat: Som ett sista steg så går man till en metallsaltlösning som kan bestå av en zinkat eller stanat lösning. Här skall det som tidigare nämns ske en samtidig metallutfällning och en oxidupplösning.
Vid rena aluminium legeringar så skall zinkat behandlingen upprepas två gånger till tre gånger för att erhålla en mera finare kristalluppbyggnad av skiktet. Samtidigt så skall en omvandling av zinkatskiktets metallgitter till en hexagonalbindning vilket ger en bättre vidhäftning.
Är legeringen av en mera kisel innehållande typ eller av gjuten legering så skall denna zinkat endast upprepas en gång. Man erhåller här en finare struktur i skiktet av zinkaten vilken påverkar efterkommande beläggning samt att man eliminerar en por uppkomsten. Ett zinkats skikt vikt skall vara 15-50 µg/cm2 och skiktet tjocklek skall vara 20 nm
I en zinkat som innehåller koppar-nickel bromsar förloppet av reaktionen. Koppar verkar här som en komplexbildare i lösningen. Dessa zinkater är mera flexibla och passar för flera olika legeringar än vad en konventionell gör. De är också mycket tåliga för variationer i kemi sammansättningen, temperatur och tid. Dessa lämpar sig för automater eller där ett stort gods flöde passerar.
Varken en alkalisk eller en sur zinkat ger någon bra vidhäftning till aluminium utan vidhäftningen bygger på att zinkat skiktet upplöses upp i efterkommande plätering.
Sköljningen efter zinkaten är mycket kritisk. Då zinkat filmen är av mycket hög viskös och därför mycket svår att skölja bort från aluminiumytan. Därför är det mycket viktigt att sköljen efter är väl agiterad och helst med dysor som kan hjälpa till att komma åt för skölj vatten i små och trånga utrymmen.
Reaktionen vid Zinkat-Aluminium
1. Avlägsning av oxid som uppkommit från förbehandlingens sista steg.
2. Upplösning av aluminiumytan.
3.
Utbyte av zinkat till aluminiumytan.
1, zinkatbehandlingen etsar ytan och omvandlar aluminiumkristaller till lämplig struktur.
2, zinkatbehandlingen ger en hexagonal kristall uppbyggnad. Denna bildas djupare in i aluminiumets yta.
Blir ytan mörk-grå så har man misslyckats att bilda en lämplig strukturuppbyggnad av zinkaten.
Den sista zinkat skiktet skall vara tunt och homogent, därför skall tiden i sista zinkaten Ej överstiga 30 sek för. Man erhåller också en metallisk bindning här mellan zinkaten och aluminiumet.
Om zinkaten sitter fast under efterkommande plätering då vid koppar eller nickel plätering, är av olika uppfattningar detta är naturligtvis pH beroende på processbaden. Min teori är att den inte sitter kvar vid nickel-koppar plätering utan endast fungerar som ett transport skydd. Aluminium innehåller ett flertal föroreningar som inte kan ge en metallisk bindning till zinkaten. Många analyser har inte påvisat någon zink i mellan nickel och aluminiumet utan endast vid en alkalisk nickel strike skikt så har man sett zink finns, men denna kan även komma från aluminiumets legering.
En bra vidhäftning mellan aluminium och beläggning åstadkommes genom följande.
Rengöring, Minimal etsning, Kontroll av zinkat, Tunn zinkat film och ett efterkommande bad som kan upplösa zinkat filmen samt en bra filtrering och en kontrollerad kemi i kemnickel badet/kopparbad.
Behandling av aluminium
Typisk processgång med zinkat enligt följande
1.
Avfettning i en icke etsande avfettning.
2.
Sköljning i flera steg.
3.
Etsande avfettning. Här frigör man de ämnen i aluminium som
är störande, etsningen är klar då man på ytan har fått en utfällning som sitter löst. Denna utfällning innehåller både koppar, kisel, magnesium, bly och zink mm.
4.
Sköljning i flera steg.
5.
HNO3
-HF bet. Denna betning avlägsnar kiselföroreningar och etsar ytan.
6.
Sköljning i flera steg.
7.
Salpetersyra bet. Avlägsnar kopparföroreningar samt omvandlar svårlösligt blysulfat till lättlösligt blynitrat. Innehåller legeringen magnesium så bildas det magnesiumnitrat som svårlösligt, detta omvandlar man till ett lättlösligt magnesiumsulfat i svavelsyran
8.
Sköljning i flera steg.
9.
Svavelsyra bet. Avlägsnar magnesium på ytan och aktiverar ytan. Innehåller legeringen bly så skall man avsluta med en dekapering i salpetersyra eller i en bet innehållande kromsyra, salpetersyra, fluorider.
10.
Sköljning i flera steg.
11. Zinkatbetning. Här sker ett utbyte av zink och aluminium samt en etsning av ytan. Denna etsning sker 1-2 gånger aven upptill tre gånger kan utföras beroende på vilken typ av legering. Det sker här en omvandling av zink skiktet till ett hexagonalt skikt i aluminium ytan
Gjut aluminium skall endast behandlas en gång, detta för att inte frigöra allt för mycket kisel i legeringen. Dels förkortar man Ex kemnickelbadets livslängd. Den sista zinkat behandlingen skall vara en kort tid, skiktet skall vara jämt och ha en ljus färgton på aluminium ytan.
12.
Sköljning i flera steg
Not: Om en sur zinkat används så skall detta inte upplösas i en salpetersyra upplösning.
Typisk processgång med Alstan stanat processen "AtoTech" enligt följande
13.
Avfettning i en icke etsande avfettning.
14.
Sköljning i flera steg.
15.
Etsande avfettning. Här frigör man de ämnen i aluminium som
är störande, etsningen är klar då man på ytan har fått en utfällning som sitter löst. Denna utfällning innehåller både koppar, kisel, magnesium, bly och zink mm.
16.
Sköljning i flera steg.
17.
HNO3
-HF bet. Denna betning avlägsnar kiselföroreningar och etsar ytan.
18.
Sköljning i flera steg.
19.
Cyandekapering. Man neutraliserar detaljen och fler talet av upplösta metall föroreningar avlägsnas.
20.
Sköljning i flera steg.
21.
Alstan
75
22.
Alstan
71
23.
Sköljning i flera steg
24.
Syradekapering.
25.
Sköljning i flera steg
26.
Metall plätering (Koppar strike, Kemnickel eller Brons bad )
Badrecept
Vissa skillnader på lösningar på deoxidizer och desmuttert kan förekomma hos de olika leverantörerna.
Zinkat I:
Natriumhydroxid 525 g/l
Zinkoxid 100 g/l
Temp
27
°C
För det bästa resultatet så skall natriumkarbonaten vara låg i koncentrationen helst under 2 % av vikten av natriumhydroxiden. Zink oxiden skall vara fri från bly arsenik föroreningar ( Kontrollera renheten )
Zinkat II:
Natriumhydroxid 525 g/l
Zinkoxid 100 g/l
Järnklorid 1,0 g/l
Rochellesalt 10 g/l
Temp 27 °C
Behandlings tid 30 till 1 minut.
Zinkat III:
Natriumhydroxid 50 g/l
Zinkoxid 5 g/l
Järnklorid 2,0 g/l
Rochellesalt 50 g/l
Natrium nitrat 1,0 g/l
Temp 20-25 °C
Zinkat IV:
Natriumhydroxid 120 g/l
Zinkoxid 20 g/l
Järnklorid 2,0 g/l
Rochellesalt 50 g/l
Natrium nitrat 1,0 g/l
Temp 20-25 °C
Detta bad har en högre zink reserv vilket lämpar sig där ett högt flöde av gods passerar.
Dessa zinkater är konventionella det finns sådana som innehåller koppar-nickel vilket kan skilja sig från de olika leverantörerna.
Karbonat-Fosfat rengörning:
Natrium karbonat " vattenfri " 25 g/l
Trinatrium fosfat "vattenfri " 25 g/l
Temp 60-80 °C
Deoxidizer Ets:
Svavelsyra ( densitet 1,83 g/ml ) 00 ml
Kromsyra CrO3 35 gr
Vatten 1 liter
Tid 2-5 minuter
Temp 70-80 °C
Sänker man temperaturen och ökar behandlings tiden till 5-30 minuter så erhåller man en bättre oxid uppluckring.
Natrium hydroxid Ets:
Natriumhydroxid 50 g/l
Tid 30-60 sek
Temp 50 °C
Desmutter:
Salpetersyra 500-700 ml/l
Amoniumflourid 30-120 g/l
Tid 30 sek
Temp 20-25 °C
Aktiviteten och aggressiviteten på denna syra är kraftig och kan variera vid olika koncentrationer.
En
ökning av salpetersyran sänker aktiviteten och en
ökning av ammoniumbiflouriden ökar aktiviteten.
Alternativ Desmutter:
Svavelsyra 100 ml
Väteperoxid 50 ml
Vatten 1 liter
Tid 15-60 sek
Temp RT
Salpeteryra:
Kommersiell salpetersyra 500 ml
( 67 mass % densitet 1,4 )
Vatten 1 liter
Temp RT
Svavelsyra:
Svavelsyra 150 ml
( 93 mass % densitet 1,83 g/ml )
Vatten 1 liter
Temp 80 °C
Tid
2-5 min
Mixad syra:
Kommersiell salpetersyra 750 ml
( 67 mass % densitet 1,4 )
Kommersiell HF 250 ml
( 48 mass % 1,16 densitet )
Tid 3-5 sek
Temp RT
Universal Deoxidizer:
Kommersiell salpetersyra 750 ml
( 67 mass % densitet 1,4 )
Svavelsyra 250 ml
( 93 mass % densitet 1,83 g/ml )
Vatten 250 ml
Ammoniumbifluorid
60 g/l
Betning/Aktivering lösningar
Aluminium legeringar med en kisel halt över 5 %:
400 ml/l Salpetersyra
100 g/l Ammoniumflourid
Resten vatten
Temp RT
För att lösa upp tjocka oxider av typ värmebehandlings oxider:
100-150 ml/l Svavelsyra
10-20 g7l Natriumdikromat
Resten vatten
Temp 20-30 °C
Kopparbad
Koppar som utfälls har en ganska stor hållfasthet och är, trots sin hållfasthet mycket smidig och tänjbar. Den galvaniska utfällda kopparns specifika vikt är 8,914 och den gjutna 8,921 samt den valsade 8,952. Smältpunkten ligger vid ca 1000oC. När koppar föremål utsätts för torr luft överdrags den av kopparoxidoxidul i ett tunt lager. I fuktig luft och genom kolsyrans inverkan bildas en grön oxidation, kopparhydroxid karbonat den så kallade patina, som ger äldre kopparbrons föremål det mycket eftersökta utseendet som liknas med de antika koppar föremålen.
Utspädd svavelsyra och saltsyra inverkar ej lösande på koppar förutsatt att inte luften inte har tillträde. Tillträder luft så löses kopparn långsamt av dessa båda syror. Salpetersyra löser koppar med en hög hastighet. Svavelsyra som är koncentrerad angriper inte koppar i kallt tillstånd, däremot om den uppvärms löser den koppar under utveckling av svavelsyrlighet. Även ammoniak angriper koppar under luftens inverkan. Svavelhaltiga organiska ämnen färgar koppar svart under bildning av kopparsulfat ”svavelkoppar”.
Den galvaniska utfällda kopparn är mer känslig för att oxider än den valsade massiva kopparn.
De vanligaste kopparbaden är i dag alkaliska cyanid- baserade, sura sulfat baserade, kemiska utan ström, tartrat baserade alkaliska. Vilka av de nämnda baden man väljer beror på vilken typ av material man metall belägger. Många koppar bad har också olika koncentrationer beroende på vilken sorts material man tänker att ytbehandla, samt de arbetar med olika strömtätheter.
Genom elektrolysen I det arbetande badet sker alltid en viss vattensöderdelning, varvid väte uppkommer vid katoden (godsytan) och en avsöndring av syre vid anoderna som vid alla elektrolyser.
Denna syre uppkomst, är mycket reaktiv och kan i viss mån oxidera de närvarande cyanidjonerna. Reaktionsförloppet förlöper över cyanat till ammonium, myrsyrade salter, karbonater och andra föreningar. Genom den stora mängden alkali sker en alltmer stigande avgång av ammoniak som lätt känns igen på lukten.
Kopparstrike
Är ett kopparbad som används för att förkoppra aluminium "zinklegeringar" efter att man har gett aluminiumet dess zinkat skikt. Här skall man tänka på att använda sig utav pre- kontakt så aluminium ytan erhålls en koppar utfällning direkt. Varför man belägger aluminium med koppar istället för kemnickel beror på att man vill ha en hög ledningsförmåga i ytbeläggningen, innan man ex. belägger det med ett silver skikt.
Sammansättning:
|
Kemi |
Alt 1. |
Alt 2. |
Kopparcyanid |
57,4 g/l (Som metall 41 g/l ) |
36,4 g/l (Som metall 26 g/l) |
Natriumcyanid |
56 g/l |
32g/l |
Rochelsalt |
60 g/l |
30 g/l |
Natriumkarbonat |
30 g/l |
30 g/l |
PH-värde |
10-10,5 |
10,5 |
Fri cyanid |
8,0-10,0 g/l |
1,5-3,0 g/l |
Temp |
45-60oC ( 500) ) |
45-60oC ( 500) ) |
*Ström |
Steg 1: 2-3 A/dm² ( Steg 2 :1,6 A/dm² ) |
Steg 1: 2-3 A/dm² ( Steg 2 :1,6 A/dm² ) |
Anod-katod |
1:1 till 2:1 |
1:1 till 2:1 |
Agitering |
Ingen / Varustång |
Ingen / Varustång |
Filtrering |
1-2 Bad omgång |
1-2 Bad omgång |
*Tid |
Steg 1: 2 minuter (Steg 2. 3-5 minuter) |
Steg 1: 2 minuter (Steg 2. 3-5 minuter) |
* utföres i två moment
Fri cyanid
Kontrollerar effektiviteten, spridningen förmågan, ström utbytet vid
pläteringen och anod polarisationen.
Karbonat
Verkar som en buffert åt lösningen och reducerar anodpolarisationen.
Värden över 90-120 g/l reducerar strömutbytet. Karbonat skall endast
tillsättas vid ny badberedning.
Rohcelle salt
Förbättrar anod korrosionen och som en korn förfinare, är även
behjälplig att öka strömubytet. Skall efter bad analys vara 45 g/l.
Temperatur En allt för hög temperatur i cyanidiska Rochcelle salt bad, ger en ökning
av effektiviteten av både anod och katod verkan, tillföljd att den fria
cyaniden omvandlas snabbare till karbonat. Även en kraftig agitationen ger denna egenskap.
Kontroll / Skötsel
Kontroll och skötsel av anslags kopparbadet, så finns det en del parametrar att tänka på, framförallt vid ytbehandling på aluminium.
Det
är mycket viktig att förhållandena är riktiga i badet, eftersom det är känslig vid störningar vilket visar sig genom att det bildas blåsor i skikten.
Det som
är av störst betydelse är den fria cyaniden, vilket har som uppgift att lösa metallcyaniden som bildas vid anoden, därför skall ett vist överskott av fri cyanid i form av natrium eller kaliumcyanid finnas i badet.
Metallcyaniden kan inte gå i lösning om halten fri cyanid är för låg. En hög cyanid halt i förhållande till metallhalten får heller inte uppstå då det sker en vätejons - koncentration för höjning i badet vilket visar sig genom att det sker en livlig vätgasutveckling i badet.
Resultatet blir då ett mindre utbyte av ström för att en metallutfällning skall kunna äga rum, den kan avbrytas helt och hållet. Cyaniden måste kontrolleras ofta då förhållandena är så snäva i anslags kopparbaden. Varken en för hög halt eller för låg halt får innehållas, detta gäller
även koppar halten också.
pH-värdet måste också kontrolleras eftersom det inverkar på metallutfällningen kristallstruktur.
Det skall aldrig vara högre än 12. Jag skulle vilja att rekommendera en analys minst två gånger dagen vid uppstart av badet för att på sätt få en känsla om hur badet arbetar och förbrukas.
Felorsaker
Alkaliska cyanidbaserade bad,
|
Låg cyanidhalt |
Anoderna överdrags med olöslig cyanmetall. Sämre ledningsförmåga. Lägre utbyte av ström. Ökad spänning för att uppnå rätt strömtäthet. Ger en ojämn och knottrig utfällning. |
|
Hög cyanidhalt |
Livlig gasutveckling vid katoden vid normal strömtäthet. Utfällningen blir pulvrig och flagnar av. Anoderna visar ofta en blank yta även när strömmen är på. |
|
Pittings |
Tillsätt 0,2-,15 ml vätmedel för att eliminera matt och fläckig utfällning. |
|
Vass utfällning |
Filtrera badet över aktivt kol med ca 20-25 gr/l, korrigera vätmedlet efter filtreringen. |
Cyanidens uppgift:
Koppar- I - cyaniden ingår i badet som ett komplex med alkaliecyaniden och bildar med T.ex. kaliumcyanid K2(CuCn)3
K2 (Cu Cn)3® 2K+ + Cu (Cn)3
Cu(Cn)32-® Cu+ + 3(Cn)-
Cu+ + e-® Cu metal
Vid anoden sker följande reaktion som förnyar badet metall innehåll.
Cn- + Cu metal® Cu Cn + e-
Fel tabell för cyanidiska kopparbad
Elektrolytisk och kemisk ytbehandling band II
|
Fel |
Orsak |
Åtgärd |
|
Matta, hårda och spröda skikt på hörn och kanter . |
Strömtätheten är för hög. |
Sänk strömmen. |
|
Kopparutfällningen uteblir. Det bildas endast gas vid godsytan. |
För låg strömtäthet. Brist på koppar eller för hög halt cyanidhalt. |
Höj strömmen. Analysera badet samt justera sammansättningen. |
|
Strömmen sjunker under pågående förkoppring trots ökning av spänningen. |
Anodytan är för liten. Cyanidhalten för låg. |
Öka anod ytan eller minska gods ytan. Analysera badet samt justera sammansättningen. |
|
Det utfällda kopparskiktet släpper och bildar blåsor eller porer. |
Förbehandlingen är felaktig. Godset är inte rent. Kopparanslaget har inte använts eller detta är felsammansättning. Grundmaterialet är inte lämpat för normal förkoppring. Kan vara överhärdat. PH-värdet är för lågt. Cyanidmängden är för hög. Temperaturen är för låg.
|
Kontrollera förbehandlingen. Använd kopparanslagsbad. Analysera anslagsbadet samt justera sammansättningen. Höj temperaturen. |
|
Kopparskiktet är strävt och matt. |
Glanstillsats saknas eller skiktet är för tjockt. Badet innehåller uppslammande partiklar. Badsammansättningen är felaktig. |
Justera med glanstillsats. Filtrera badet. Analysera badet samt justera sammansättningen. Höj temperaturen. |
|
Anoderna löser dåligt. |
PH-värdet är för högt. Cyanidhalten är för låg. Karbonathalten är för hög. Den bör inte vara högre än 60 g/l. Badtemperaturen är för låg. |
Justera med natriumbisulfit. Analysera badet samt justera sammansättningen. Höj temperaturen. |
|
Kopparbadet har en blå färg eller grön färg. |
Cyanidhalten för låg. |
Analysera badet samt justera sammansättningen.
|
|
Anoderna har en svart beläggning. |
Anodmaterialet är inte rent nog. Badet kan innehålla silver. |
Analysera badet samt justera sammansättningen. |
|
Anoderna har en grön-blå beläggning. |
Cyanidhalten är för låg. Anodiska strömtätheten är för hög. Badet innehåller för lite ledning salter. |
Analysera och justera badet. Häng i fler anoder eller minska godsmängden. Analysera och justera.
|
|
Anoderna har en vit beläggning. |
Anodiska strömtätheten är för hög. Badtemperaturen är för låg. |
Häng i mera anoder eller minska godsmängden. Höj bad temperaturen. |
|
Kopparskiktet spricker och lossnar efter längre tid lagring. |
Grundmaterialet är poröst. Sköljvatten var förorenat. |
|
|
Poriga kopparskikt. |
Karbonathalten för hög. Grundmaterialet är porigt. |
Analyserabadet. Frysbadet. |
|
Kopparskiktet är matt och rödbrunt. |
Badet saknar glanstillsats. Karbonathalten för hög. Cyanidmängden är för låg. Felaktig polvändning. |
Dosera glans tillsats. Frys ut karbonaten. Analysera och justera badet. Kontrollera polvändningen |
|
Kopparskiktet uppvisar blåsor vid förkoppring av zink. |
Badet angriper zinkmaterialet.. |
Använd rätt för förkoppring |
Kemnickel strike
Strike skikten skall vara runt 2,5-50 my och det egentliga skikt uppbyggnaden sker i det efterkommande kemnickelbadet. Man erhåller ingen nämnvärd förbättring av korrosionskyddet om man använder sig av ett strike skikt från ett alkalisk nickelbad utan endast det att man spar efterkommande bad. Alkaliska kemnickel bad skall kunna upplösa zinkatskiktet om de arbetar med ett pH runt 8 och temp 88-93 °C (Ex Nichem 1100 Ph 9,0-9,5 temp 35 °C).
Kritisk är vid processen följande pH, Temp, Kemi och filtrering detta resulterar till en bra vidhäftning.
Kemnickelbad
Dessa bad arbetar vid ett pH-värde runt 4-4,8. De innehåller både drag och tryckspänningar 8,000-25,000 för mellanfosfor. Högfosfor har 5,00-4,000 tryckspänningar. Lågfosfor har endast tryckspänningar.
Både låg och högfosfor har mera duktila skikt an vad mellanfosfor bad har.
Med att baden åldras så blir baden alltmera aggressiva mot aluminiumet med resultatet att sprickor och flagor kan uppstå. Orsaken är att sulfat anjonen ökar med åldringen av badet.
Gränsvärdena för zink innehåll i kemnickel badet ligger på 60-100 ppm .
Värmebehandling under 1-2 h vid en temperatur på 190-210 °C ökar vidhäftningen samtidigt som
Vätet avlägsnas. Man erhåller här en vidhäftning runt 300-400 Mpa.
Aluminium och aluminiumlegeringar
Aluminiumets har låg vikt och goda korrosionsegenskaper. Metallens densitet är 2,7 g/cm3, vilket är en tredjedel av stålets. Aluminium är, liksom titan och krom, utpräglat passiverbart. Det passiva skiktet är grunden för de goda korrosions egenskaperna. Aluminium är beständigt i ett ganska snävt pH-område kring neutral punkten och hat god härdighet mot luftföroreningar och mot saltvatten. Däremot angrips aluminium häftigt både i starkt sura och i starkt alkaliska lösningar. Ett undantag är salpetersyra, under vars inverkan aluminium upprätthåller och förstärker passivskiktet, vilket förhindrar angrepp.
Aluminiumlegeringar som skall gjutas innehåller nästan alltid kisel i höga halter runt 7-17 %.
För att öka aluminiumets hållfasthet så tillsätts Mangan, Magnesium, Kisel, Zink och Koppar.
Detta sker genom kallbearbetning och dessa tillsatser kan uppgå till
10 %.
Se vidare för konstruktion i Aluminium. Konstruktions - Materiallära MNC handbok Utgiven av SIS Svensk Industri Standard:
Exempel på vissa legeringar
Plastisk formad Aluminium produkter:
Ej härdbara legeringar
|
SS-nr |
ISO-typ |
AA Leg nr |
GA Leg nr
|
Al (rest) |
Cu |
Fe |
Mg |
Mn |
Si |
Zn |
Anm |
|
4005 |
Al99,7 |
1070A |
5030 |
99,70 |
|
|
|
|
|
|
1) |
|
4007 |
Al99,5 |
1050A |
5050 |
99,50 |
|
|
|
|
|
|
1) |
|
4008 |
E-Al99,058) |
1350 |
5051 |
99,5 |
|
|
|
|
|
|
1) |
|
4010 |
Al99,0 |
1200 |
5090 |
99,00 |
|
|
|
|
|
|
1) |
|
4010 |
Al99,0 |
1200 |
5110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8079 |
5520 |
|
|
1,0 |
|
|
0,2 |
|
|
|
|
Al-Mn1Cu |
3003 |
5677 |
|
0,1 |
|
|
1,2 |
|
|
|
|
4054 |
Al-Mn1 |
3103 |
5578 |
98,8 |
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
4106 |
Al-Mn1 |
5005 |
5583 |
99,2 |
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
Al-Mn1Mg1 |
3004 |
6511 |
|
|
1,0 |
1,2 |
|
|
|
|
|
4115 |
Al-Mg2Mn0,8 |
5049 |
|
97,2 |
|
|
2,0 |
0,8 |
|
|
|
|
4120 |
Al-Mg2,5 |
5052 |
6526 |
97,2 |
|
|
2,5 |
0,3 |
|
|
|
|
4125 |
Al-Mg3 |
5754 |
6530 |
97 |
|
|
3,0 |
,03 |
|
|
|
|
4140 |
Al-Mg4,5Mn |
5083 |
|
94,65 |
|
|
4,5 |
0,7 |
|
|
2) |
Härdbara legeringar.
|
SS-nr |
ISO-typ |
AA Leg nr |
GA Leg nr
|
Al (rest) |
Cu |
Fe |
Mg |
Mn |
Si |
Zn |
Anm |
|
4102 |
E-Al-MgSi 0,58) |
6101B |
6505 |
99,0 |
|
|
0,5 |
|
0,5 |
|
|
|
4103 |
Al-MgSi |
6060 |
6504 |
98,9 |
|
0,2 |
0,5 |
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
6514 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4104 |
Al-Mg0,5Si |
6063 |
6506 |
98,9 |
|
|
0,7 |
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
6507 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4107 |
Al-SiMg |
6005 |
6513 |
98,7 |
|
|
0,5 |
|
0,8 |
|
|
|
|
|
6463 |
6503 |
|
|
|
0,7 |
|
0,4 |
|
|
|
|
Al-SiMg0,5Mn |
6351 |
6510 |
|
|
|
0,6 |
0,6 |
1,0 |
|
|
|
4212 |
Al-Si1MgMn |
6082 |
6508 |
97,4 |
|
|
0,9 |
0,7 |
1,0 |
|
|
|
|
Al-MgSiPb |
6012 |
6201 |
|
|
|
0,9 |
0,7 |
1,0 |
|
3) |
|
4338 |
Al-Cu4SiMg |
2014 |
6305 |
93,4 |
4,5 |
|
0,5 |
0,8 |
0,8 |
|
|
|
4355 |
Al-Cu6BiPb |
2011 |
|
93,7 |
5,5 |
|
|
|
|
|
4) |
|
4425 |
Al-Zn4,5Mg1 |
7020 |
6950 |
93,6 |
|
|
1,2 |
0,3 |
|
4,5 |
5)6) |
|
|
|
Ë7011 |
6952 |
|
|
|
1,2 |
|
|
5,5 |
5) |
|
|
Al-Zn6MgCu |
7075 |
6958 |
|
1,6 |
|
2,5 |
|
|
5,6 |
7) |
Anmärkningar
1)Al min 2)Cr 0,15 3)Bi0,5 + Pb1,0
4) Bi0,4 +Pb0,4 59 Ti + Zr) 0,2 6) cr0,2
7)Cr0,2 + (Mn + Cr) 0,5) 8)för elektriska ändamål
ISO = Beteckning enligt Internationell Organisation for standarsdization.
AA = Beteckning enligt aluminium Association (USA).
GA = Beteckning enligt Gränges.
Beteckning
|
SS-nr |
ISO-typ |
Ej härdbar/Härdbar |
Gjutmetod |
Al |
Cr |
Cu |
Fe1 |
Mg |
Si |
Ti |
Zn |
|
4020 |
Al99,8 |
E |
|
99,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4021 |
Al99,7 |
E |
|
99,70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4022 |
Al99,5 |
E |
|
99,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4024 |
Al99,0 |
E |
|
99,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4163 |
Al-Mg5Si1 |
E |
S,K |
94 |
|
|
|
5 |
1 |
|
|
|
4244 |
Al-Si7MgFe |
H |
S,K |
93 |
|
|
0,5 |
0,3 |
7 |
|
|
|
4245 |
Al-Si7Mg |
H |
S,K |
93 |
|
|
0,2 |
0,3 |
7 |
|
|
Referenser:
Anders Sundman egen ref.
SGF Lärobok i Elektrolytisk och Kemisk Ytbehandling band 1 sidan 125 kap 9,1./ sidan 288 kap 16.
ASM Handbook Volume 5 Surface Engineering.
WWW.finishing.com.
Fredric A Lowenheim Modern Electroplating page 596.
Anodic Oxidation of Aluminium and its Alloys.
WWW.pfonline.com.
Metal and Finishing Guide book 2000.
ASTM B 253.