CN100476029C - 压铸铝合金直接化学镀镍工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压铸铝合金直接化学镀镍工艺，包括以下步骤：将合金表面通过机械前处理、脱脂清洗、弱酸洗、碱浸蚀处理后，再以化学镀镍方式进行电镀。本发明可直接在压铸铝合金产品表面进行化学镀镍，不必使用二次浸锌工艺，操作过程非常简单，对化学镀镍液没有任何不良副作用，可延长化学镀镍液使用时间，并且化学镀镍液具有较高镀速。
Description
技术领域
本发明涉及电镀领域，特别是一种压铸铝合金直接化学镀镍工艺，应用于压铸铝合金产品或含硅量较大的铝合金产品。
背景技术
化学镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属沉积的过程。它也被称为自催化镀或无电镀。
实现化学镀应具备下述条件：(1)溶液中还原剂被氧化的电位要显著低于金属离子被还原的电位，以使金属有可能在基材上被沉积出来；(2)配好的溶液不产生自发分解，当与催化表面接触时，才发生金属沉积过程；(3)调节溶液的pH、温度时，可以控制金属的还原速度，即可以调节镀覆速度；(4)被还原析出的金属应具有催化活性，这样镀层才能增厚；(5)反应生成物不妨碍镀覆过程的正常进行，即溶液有足够的使用寿命。
化学镀溶液的成分包括金属盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、pH调节剂、稳定剂、加速剂、润湿剂和光亮剂等。与电镀相比，化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。但成本比电镀高，主要用于不适于电镀的特殊场合。
化学镀中应用最广的是化学镀镍，而化学镀镍溶液通常是用次磷酸盐作还原剂。其反应过程为：
Ni2++H2PO2 -+H2O——→HPO3 2-+3H++Ni
H2PO2 -+H——→P+H2O+OH-(部分H2PO2 -被氢原子还原成磷夹杂在镀层中)
H2PO2 -+H2O——→H++HPO3 2-+H2↑(析氢反应)
这类镀层的特点是：(1)所得镀层为含有一定数量磷的镍磷合金，其磷含量随溶液成分和操作条件的不同而在3％-14％之间变化；(2)镀层为非晶态的层状结构，进行热处理时，随着Ni3P的结晶化，其层状结构逐渐消失，含磷量高于8％时，镀层为非磁性；含磷量低于8％时，其磁性能也与电镀镍层有很大差异；(3)抗蚀性高，特别是在含磷量较高时，在许多浸蚀性介质中均比电镀镍耐蚀得多；(4)硬度高，这种镀层的显微硬度≈500-600HV，比电镀镍层高得多，经400℃热处理后，其硬度可达1000HV以上，可用来代替镀硬铬，韧性比电镀镍层差；(5)易于钎焊，但熔焊性能比镍镀层差；(6)某些化学镀镍层的外观与不锈钢相似，比带微黄色的镍镀层美观。
化学镀镍磷层主要用作化工设备的抗蚀镀层、复杂机械零件的耐磨镀层、电子元器件的钎焊镀层、电子仪器的电磁屏蔽层及非导体的金属化等。
在不同基体金属上化学镀镍，按基体金属对化学镀镍催化活性不同可分为以下几类：
1、高催化活性的金属
如普通钢铁、镍、钴、铂、钯等，这些金属经一般电镀前的预处理之后，即可直接化学镀镍。
2、有催化活性但表面易氧化的金属
如不锈钢、铝、镁、钛、钨、钼等，这类金属要进行适当的活化处理后才能进行化学镀镍。
3、非催化活性的金属
如铜、银、金等，它们需作触发或催化处理后才能进行化学镀镍。
在铝合金表面化学镀覆一层金属镍，可以提高铝合金表面硬度，耐腐蚀性，以及耐磨性和可焊性等多重性能。但由于铝合金表面非常容易形成天然氧化膜，同时其电位很负，在镀液中常受侵蚀并置换出被镀金属，从而影响镀层的附着力。为获得附着力良好的镀层，一般措施有除去天然氧化膜，并防止其在电镀前再次形成，例如目前使用最广的浸锌法，在铝合金化学镀镍前需要二次浸锌打底才能保证镀镍层有良好的附着力。操作时将铝合金浸入锌酸盐溶液中，在清除表面天然氧化膜同时，置换出一薄层致密而附着力良好的锌层，通常第一次浸锌层粗糙多孔，附着力不良，然后要在500mL/L硝酸中将其溶解后再进行第二次浸锌，该浸锌工艺操作复杂，难以维护，并且对下一步的化学镀镍液有致命影响，大大降低镀液的使用寿命。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其无须进行二次浸锌的镀前处理，对镀液无任何不良作用。
本发明的目的是这样实现的：一种压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于包括以下步骤：-机械前处理；-脱脂清洗；-弱酸洗；-碱浸蚀；-化学镀镍：用含有以下组分的镀液进行化学镀镍，镀液组分包括可溶性镍盐20-30g/L、络合剂15-20g/L、缓冲剂10-20g/L、次亚磷酸盐还原剂20-30g/L、稳定剂2-5mg/L、pH调节剂调至镀液pH值为9.0-9.5，操作条件为：搅拌，镀液温度控制在50-55℃；-后处理。
本发明可直接在压铸铝合金产品表面直接进行化学镀镍，不必使用二次浸锌工艺，操作过程非常简单，对化学镀镍液没有任何不良副作用，可延长化学镀镍液使用时间，并且化学镀镍液具有较高镀速。
具体实施方式
本发明是一种压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于包括以下步骤：机械前处理；脱脂清洗；弱酸洗；碱浸蚀；化学镀镍；后处理。
机械前处理，是用例如喷砂、喷丸、刷光等机械方法，清除零件表面的氧化皮、锈蚀、残渣等。
脱脂清洗，是用化学方法脱去产品表面油污，例如利用热碱液脱脂或利用表面活性剂脱脂。
弱酸洗，以盐酸或氢氟酸除锈。
碱浸蚀：按一般碱浸蚀的工艺规范进行，如用氢氧化钠溶液进行浸蚀，在产品表面生成硅-铝化合物，消除可能影响镀层质量的不良因素。
化学镀镍。镀液包括有水、可溶性镍盐、络合剂、次亚磷酸盐还原剂、pH调节剂，除此以外，还含有缓冲剂、稳定剂等其它添加剂。可溶性镍盐一般采用来源广、成本较低、溶解度较好的硫酸镍，而其它符合溶解度标准的任何镍盐均是适合的。在镀液中可溶性镍盐浓度可在20-30g/L范围内。还原剂优选次亚磷酸盐，特别是次亚磷酸钠。在镀液中还原剂浓度可在20-30g/L范围内。pH调节剂采用碱金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾，或含氨水、铵离子的化合物均可，添加至镀液的pH值维持在9.0-9.5之间。络合剂的选择很多，包括各种有机酸或有机酸盐，如柠檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸、葡萄糖酸等，或以上有机酸的盐。在镀液中络合剂浓度可在15-20g/L范围内。缓冲剂能将pH值控制在某一程度，优选氯化铵，在镀液中浓度为10-20g/L。稳定剂用于稳定镀液组分，优选碘酸钾，在镀液中浓度为2-5mg/L。随着镍盐和次亚磷酸盐浓度的增加，沉积速度逐渐提高，而后趋于稳定或稍有降低，但此时溶液稳定性下降。这两种药品是化学镀镍的主要消耗成分，要经常补充。补充时两者应分别溶解加入，加入时溶液温度低一些为好，并要有良好的搅拌。若能用自动控制仪表带计量泵补加，最为理想。镀液操作工艺：采用空气搅拌，温度在50-55℃，镀液的pH值维持在9.0-9.5之间，电镀时间一般在20-40分钟。化学镀镍反应受扩散过程影响。对化学镀镍液进行搅拌有利于提高反应物向工件表面的传递速度，同时也有利于反应产物的脱离，不仅可防止漏镀、针孔，提高镀层外观质量，而且可以防止局部过热，这有利于镀液的稳定性。从本质上讲，搅拌改变了工件/溶液界面扩散层内的化学成分和pH值，因此，搅拌的影响是重要的。当采用蒸汽或电加热器直接加热时，溶液必须要有空气搅拌或连续循环系统，使被加热的溶液迅速传播开。在镀液pH值低时，空气搅拌提高镀速的效果比较显著；在高pH值时超声波搅拌有利于提高镀速。在本发明中采用空气搅拌。
后处理：采用烘烤和热处理，用于改善镀层的附着力性能。
下面通过具体的实施例子来进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
首先将压铸铝合金产品进行机械前处理：空气压力喷砂，石英砂粒径0.5mm以下，压缩空气压力0.1-0.15Mpa。
然后进行脱脂清洗，碱液成分(含氢氧化钠15-20g/L，碳酸钠15-30g/L，磷酸钠15-30g/L，苯磺酸钠1g/L)，清洗温度20-60℃，时间0.5-1分钟。
再弱酸洗，用3％-5％的盐酸溶液在室温下清洗0.5-1分钟。
再进行碱浸蚀：碱液含氢氧化钠50-100g/L，清洗温度20-60℃，时间0.5-2分钟。
然后化学镀镍。工艺规范如下：
最后进行后处理：烘烤温度60-70℃，时间30-60min。
镀后检测镀层性能如下：
| 项目 | 测试结果 |
| 镀层厚度 | 3-5微米 |
| 镀层含磷量 | 5％-8％ |
| 焊锡性能 | 锡铋金属粉(含锡42％，含铋58％)，温度为150摄氏度的条件下，烘烤10分钟，锡层和铝和金附着良好。 |
| 附着力性能 | 在温度为150摄氏度的条件下，烘烤10分钟，无气泡，无起皱。 |
Claims (10)
1.一种压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于包括以下步骤：
-机械前处理；
-脱脂清洗；
-弱酸洗；
-碱浸蚀；
-化学镀镍：用含有以下组分的镀液进行化学镀镍，镀液组分包括可溶性镍盐20-30g/L、络合剂15-20g/L、缓冲剂10-20g/L、次亚磷酸盐还原剂20-30g/L、稳定剂2-5mg/L、pH调节剂调至镀液pH值为9.0-9.5，操作条件为：搅拌，镀液温度控制在50-55℃；
-后处理。
2.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍镀液中的可溶性镍盐是硫酸镍。
3.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍镀液中的络合剂是柠檬酸钠。
4.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍镀液中的缓冲剂是氯化铵。
5.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍镀液中的次亚磷酸盐还原剂是次亚磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍镀液中的稳定剂是碘酸钾。
7.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍镀液中的pH调节剂为氨水或碱金属氢氧化物。
8.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍采用空气搅拌。
9.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的化学镀镍时间为20-40分钟。
10.根据权利要求1所述的压铸铝合金直接化学镀镍工艺，其特征在于：所述的后处理操作工艺为烘烤温度60-70℃，时间30-60min。
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