CN101634019A - 锌铝基合金化学镀镍前处理方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法及其应用，依次包括如下步骤：①碱性除油；②化学抛光；③超声波除油；④硝酸酸洗；⑤柠檬酸钠活化；⑥浸锌；⑦浸镍盐活化。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过本发明可以在锌铝基合金表面获得一层致密的具有催化活性的薄膜，从而起到保护基体、提高镀层与基体结合力的作用，为后续化学镀镍奠定了基础，适合在锌铝基合金化学镀镍前处理上应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学镀镍前处理方法，尤其涉及一种应用于锌铝基合金化学镀镍前处理方法。
背景技术
锌铝基合金因其性能优良、原材料成本低、熔化能耗低而倍受人们的重视。锌铝基合金取代铜合金不仅减轻重量、提高使用寿命，而且仅从密度差和原材料两方面可使零部件的成本降低40％～60％。另外，我国铜资源短缺，锌、铝资源相当丰富，因此大力研究和推广锌铝基合金的应用具有重要的经济意义。尽管锌铝基合金有很多优点，但是锌铝基合金耐腐蚀性能差，如果能够提高锌铝基合金的耐腐蚀性能，将大大拓宽锌铝基合金的用途。
提高锌铝基合金耐腐蚀性能主要是通过表面处理的方法。在现有的技术中，对于锌铝基合金的表面处理方法主要有电镀、化学镀、有机涂覆、真空镀膜等，其中化学镀技术所制备的防护层综合性能最佳。但是由于锌铝基合金中，铝非常活泼，而且铝和锌都是两性金属，在酸性和碱性镀液中都会发生反应，致使所得镀层很容易出现镀层起皮、脱落等现象。为此，出现了一种化学镀镍前的活化溶液，以提高镀层的结合力和相应的防护性，参考中国发明专利申请公开：CN1425798A，名称为《化学镀镍前铝合金的活化溶液》(申请号为02145571.6)。还有通过除去表面氧化层及使用金属洗涤剂除油，具体可参考发明专利号为ZL88105179.9的中国发明专利《化学性质不稳定金属工件表面化学镀镍工艺》(授权公告号：CN1023026C)。再如专利号为200310107263.4的中国发明专利《化学镀镍磷合金的方法》(授权公告号：CN1313641C)，该专利中预处理过程包括：化学除油、水洗、机械打磨、水洗、酸洗、水洗、酸洗活化和水洗。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法，通过该方法在锌铝基合金表面获得一层致密的具有催化活性的薄膜，从而起到保护基体、提高镀层与基体结合力的作用。
本发明所要解决的第二个技术问题是锌铝基合金化学镀镍前处理方法的应用。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法，依次包括如下步骤：①碱性除油；②化学抛光；③超声波除油；④硝酸酸洗；⑤柠檬酸钠活化；⑥浸锌；⑦浸镍盐活化。
作为优选，步骤①中所述的碱性除油中碱性除油液各组分及其配比如下：
氢氧化钠8～12g/L；
磷酸钠50～70g/L；
碳酸钠30～50g/L；
硅酸钠6～12g/L；
OP-10乳化剂1～2g/L；
十二烷基磺酸钠0.02～0.05g/L；
其余为水，
并且，碱性除油液的pH值调整为9～10，除油时间为3～5分钟。
所述的步骤②中所述的化学抛光所采用的化学抛光剂由质量分数为85±5％的磷酸、质量分数为98±2％的硫酸、质量分数为69±5％的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80±5％、10±5％和10±5％，化学抛光剂加热到80～88℃，化学抛光时间为8～12秒。优选是，化学抛光剂由质量分数为85％的磷酸、质量分数为98％的硫酸、质量分数为69％的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80％、10％和10％。
作为优选，步骤③中所述的超声波除油所采用的除油液各组分及其配比如下：
氢氧化钠8～12g/L；
磷酸钠50～70g/L；
碳酸钠30～50g/L；
硅酸钠6～12g/L；
OP-10乳化剂1～2g/L；
十二烷基磺酸钠0.02～0.05g/L；
其余为水，
并且，除油液的温度为40～60℃，pH值调整为9.0～9.5，超声波的频率为28±5kHz、功率为100～250W，超声波除油时间为2～4分钟。
作为优选，步骤④中所述的硝酸酸洗所采用的酸洗液各组分及其配比如下：
硝酸30～50g/L；
硫脲1～2mg/L；
其余为水，
并且，酸洗时间为10～30秒。
作为优选，步骤⑤中所述的柠檬酸钠活化所采用的活化液为质量百分数为2％～8％的柠檬酸钠，活化时间为0.5～1分钟。
作为优选，步骤⑥中所述的浸锌所采用的浸锌液各组分及其配比如下：
氢氧化钠120～150g/L；
氧化锌30～35g/L；
氯化铁0.5～1g/L；
硝酸钠1～2g/L；
其余为水，
并且，浸锌时间为0.5～1分钟。
作为优选，步骤⑦中所述的浸镍盐活化所采用的活化液各组分及其配比如下：
氨基磺酸镍28～36g/L；
焦磷酸钠30～40g/L；
甘氨酸20～30g/L；
其余为水，
并且，溶液的pH为11.5～12.5，活化时间为1～5分钟。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：锌铝基合金化学镀镍前处理方法的应用，其特征在于该方法中的锌铝基合金满足如下要求：锌和铝的质量之和占合金总质量百分数的50％～99.5％，其余成分为铜、镁、镍、锰、锡中的一种金属或一种以上金属的组合。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过本发明可以在锌铝基合金表面获得一层致密的具有催化活性的薄膜，从而起到保护基体、提高镀层与基体结合力的作用，为后续化学镀镍奠定了基础；另外，避免了锌镀层在化学镀镍液中的溶解而造成化学镀液寿命缩短的现象。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
锌铝基合金经碱性除油3～5min后，清水清洗，然后浸入加热后的化学抛光液中8～12s，清洗后放入超声波除油液中除油2～4min，接着用清水洗净，硝酸酸洗10～30s，柠檬酸钠活化0.5～1min。把活化后的锌铝基合金经过浸锌、浸镍盐活化、最后放入化学镀槽施镀。
实施例1：把含锌和铝质量百分数之和为50％，其余成分为镁、镍、锰的锌铝基合金投入到含氢氧化钠10g/l、磷酸钠60g/l、碳酸钠40g/l、硅酸钠8g/l、OP-10乳化剂1g/l、十二烷基磺酸钠0.03g/l的碱性除油液中除油，其中碱性除油液的pH值为9.5，除油时间为4min。接着清洗，然后投入热到84℃的化学抛光液中，化学抛光剂由质量分数为85％的磷酸、质量分数为98％的硫酸、质量分数为69％的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80％、10％和10％，等待10s后，取出清洗，转到温度为50℃，pH值为9.5的除油液中超声波除油，除油液各组分及其配比是氢氧化钠10g/L，磷酸钠60g/L，碳酸钠40g/L，硅酸钠9g/L，OP-10乳化剂1.5g/L，十二烷基磺酸钠0.03g/L；其余为水，其中超声波的频率为28kHz、功率为150W，超声波除油时间为3min。超声波除油后，再清洗，放入含HNO340g/l、硫脲1mg/l的溶液中，20s后取出放入质量分数为6％的柠檬酸钠溶液中，经过0.5min取出，然后放入含氢氧化钠130g/l、氧化锌35g/l、氯化铁0.5g/l、硝酸钠1g/l的溶液中，浸没时间为1min，再取出放入含氨基磺酸镍32g/l、焦磷酸钠30g/l、甘氨酸30g/l的溶液中，其中溶液的pH为12，浸没时间为3min，最后把锌铝基合金放入到化学镀镍溶液中施镀一小时，得到了结合力较好的镀层，镀层经热震试验后，无起泡、脱落的现象，同时镀层能耐80小时的盐雾试验。在其他条件相同的情况下，未经浸锌处理而施镀的样品表面有腐蚀小孔，镀层不完整。另外，用硫酸活化后的样品成深灰色，而用硝酸中添加硫脲的溶液来活化，活化后的样品是白色的；而且施镀后，用硝酸中添加硫脲的溶液来活化的样品镀层结合力好，120℃的温度烘干后无起皮现象。而用硫酸活化的样品经施镀后，120℃的温度烘干时产生了起皮现象。
实施例2：把含锌和铝质量百分数之和为82％，其余成分为镍和锡的锌铝基合金投入到含氢氧化钠12g/l、磷酸钠50g/l、碳酸钠50g/l、硅酸钠12g/l、OP-10乳化剂2g/l、十二烷基磺酸钠0.02g/l的碱性除油液中除油，其中碱性除油液的pH值为9.0，除油时间为5min。接着清洗，然后投入热到88℃的化学抛光液中，化学抛光剂由质量分数为85％的磷酸、质量分数为98％的硫酸、质量分数为69％的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80％、10％和10％，等待8s后，取出清洗，转到温度为60℃，pH值为9.0的除油液中超声波除油，除油液各组分及其配比是氢氧化钠12g/L，磷酸钠50g/L，碳酸钠50g/L，硅酸钠12g/L，OP-10乳化剂2g/L，十二烷基磺酸钠0.02g/L；其余为水，其中超声波的频率为28kHz、功率为250W，超声波除油时间为2min。超声波除油后，再清洗，放入含HNO350g/l、硫脲2mg/l的溶液中，10s后取出放入质量分数为8％的柠檬酸钠溶液中，经过1min取出，然后放入含氢氧化钠150g/l、氧化锌30g/l、氯化铁1g/l、硝酸钠2g/l的溶液中，浸没时间为0.5min，再取出放入含氨基磺酸镍36g/l、焦磷酸钠35g/l、甘氨酸25g/l的溶液中，其中溶液的pH为12.5，浸没时间为1min，最后把锌铝基合金放入到化学镀镍溶液中施镀一小时，得到了结合力较好的镀层，镀层经热震试验后，无起泡、脱落的现象，同时镀层能耐72小时的盐雾试验。在其他条件相同的情况下，未经浸镍处理而施镀的样品表面有起皮的现象，耐中性盐雾的时间只有20小时。
实施例3：把含锌和铝质量百分数之和为99.5％，其余成分为铜的锌铝基合金投入到含氢氧化钠8g/l、磷酸钠70g/l、碳酸钠30g/l、硅酸钠6g/l、OP-10乳化剂1.5g/l、十二烷基磺酸钠0.05g/l的碱性除油液中除油，其中碱性除油液的pH值为9.2，除油时间为3min。接着清洗，然后投入热到80℃的化学抛光液中，化学抛光剂由质量分数为85％的磷酸、质量分数为98％的硫酸、质量分数为69％的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80％、10％和10％，等待12s后，取出清洗，转到温度为40℃，pH值为9.2的除油液中超声波除油，除油液各组分及其配比是氢氧化钠8g/L，磷酸钠70g/L，碳酸钠30g/L，硅酸钠6g/L，OP-10乳化剂1g/L，十二烷基磺酸钠0.05g/L；其余为水，其中超声波的频率为28kHz、功率为100W，超声波除油时间为4min。超声波除油后，再清洗，放入含HNO3 30g/l、硫脲1.5mg/l的溶液中，30s后取出放入质量百分数为2％的柠檬酸钠溶液中，经过0.75min取出，然后放入含氢氧化钠120g/l、氧化锌32g/l、氯化铁0.5g/l、硝酸钠1g/l的溶液中，浸没时间为0.75min，再取出放入含氨基磺酸镍28g/l、焦磷酸钠30g/l、甘氨酸20g/l的溶液中，其中溶液的pH为11.5，浸没时间为5min，最后把锌铝基合金放入到化学镀镍溶液中施镀一小时，得到了结合力较好的镀层，镀层经热震试验后，无起泡、脱落的现象，同时镀层能耐104小时的盐雾试验。在其他条件相同的情况下，未经化学抛光处理的样品，经热震试验后镀层有鼓起、脱落现象；而未经超声波除油的样品，在同一批样品种，部分样品放置两天后有起皮的现象。
Claims (9)
1、一种锌铝基合金化学镀镍前处理方法，依次包括如下步骤：①碱性除油；②化学抛光；③超声波除油；④硝酸酸洗；⑤柠檬酸钠活化；⑥浸锌；⑦浸镍盐活化。
2、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤①中所述的碱性除油中碱性除油液各组分及其配比如下：
氢氧化钠8～12g/L；
磷酸钠50～70g/L；
碳酸钠30～50g/L；
硅酸钠6～12g/L；
OP-10乳化剂1～2g/L；
十二烷基磺酸钠0.02～0.05g/L；
其余为水，
并且，碱性除油液的pH值调整为9～10，除油时间为3～5分钟。
3、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤②中所述的化学抛光所采用的化学抛光剂由质量分数为85±5％的磷酸、质量分数为98±2％的硫酸、质量分数为69±5％的硝酸混合而成，其中磷酸、硫酸、硝酸依次占总体积的80±5％、10±5％和10±5％，化学抛光剂加热到80～88℃，化学抛光时间为8～12秒。
4、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤③中所述的超声波除油所采用的除油液各组分及其配比如下：
氢氧化钠8～12g/L；
磷酸钠50～70g/L；
碳酸钠30～50g/L；
硅酸钠6～12g/L；
OP-10乳化剂1～2g/L；
十二烷基磺酸钠0.02～0.05g/L；
其余为水，
并且，除油液的温度为40～60℃，pH值调整为9.0～9.5，超声波的频率为28±5kHz、功率为100～250W，超声波除油时间为2～4分钟。
5、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤④中所述的硝酸酸洗所采用的酸洗液各组分及其配比如下：
硝酸30～50g/L；
硫脲1～2mg/L；
其余为水，
并且，酸洗时间为10～30秒。
6、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤⑤中所述的柠檬酸钠活化所采用的活化液为质量百分数为2％～8％的柠檬酸钠，活化时间为0.5～1分钟。
7、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤⑥中所述的浸锌所采用的浸锌液各组分及其配比如下：
氢氧化钠120～150g/L；
氧化锌30～35g/L；
氯化铁0.5～1g/L；
硝酸钠1～2g/L；
其余为水，
并且，浸锌时间为0.5～1分钟。
8、根据权利要求1所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法，其特征在于步骤⑦中所述的浸镍盐活化所采用的活化液各组分及其配比如下：
氨基磺酸镍28～36g/L；
焦磷酸钠30～40g/L；
甘氨酸20～30g/L；
其余为水，
并且，溶液的pH为11.5～12.5，活化时间为1～5分钟。
9、一种权利要求1至8任一所述的锌铝基合金化学镀镍前处理方法的应用，其特征在于该方法中的锌铝基合金满足如下要求：锌和铝的质量之和占合金总质量百分数的50％～99.5％，其余成分为铜、镁、镍、锰、锡中的一种金属或一种以上金属的组合。
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