CN101665930B

CN101665930B - 镁合金直接化学镀Ni-P-SiC镀液配方及施镀工艺

Info

Publication number: CN101665930B
Application number: CN2009101909025A
Authority: CN
Inventors: 沟引宁; 黄伟九
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: CN101665930A

Abstract

本发明提供了一种镁合金直接化学镀Ni-P-SiC的镀液配方及施镀工艺，该配方由化学镀Ni-P镀液和SiC分散液组成。其中化学镀Ni-P镀液中包含20-30g/L硫酸镍、20-30g/L次亚磷酸钠、15-30g/L络合剂、15-25g/L乙酸钠、10-20g/L氟化物、1-2mg/L稳定剂、适量pH值调节剂和余量的水；SiC分散液由10-80mg/L的表面活性剂和1-8g/L的微米SiC经磁力搅拌而成。透过上述组成，镁合金经前处理后，在温度为80-90℃，pH值为4.8-5.6，施镀60-120min的工艺条件下即可获得厚度为20-50μm的Ni-P-SiC复合镀层。本发明以硫酸镍取代碱式碳酸镍作为主盐引入，并且添加微米SiC直接进行施镀，在保持镁合金化学镀Ni-P合金优异性能的基础上，大大提高了镁合金化学镀镀层的硬度和耐磨性，解决了镁合金化学镀镍层耐磨性较低的问题，且镀液配制方便、成本低、镀液稳定、沉积速度快。

Description

镁合金直接化学镀Ni-P-SiC镀液配方及施镀工艺

技术领域

本发明涉及一种化学复合镀镀液配方及施镀工艺，具体是一种镁合金直接化学镀Ni-P-SiC镀液配方及施镀工艺方法，属于镁合金表面处理技术领域。

背景技术

镁合金由于具有密度低，比强度、比刚度高以及良好的铸造和切削加工性能等在航空航天、电子通讯、汽车制造、国防军工等领域具有广阔的应用前景。但耐蚀性和耐磨性差是制约镁合金广泛应用的主要因素。因此，增强镁合金的耐蚀性和耐磨性具有重要的意义。

据科技查新和专利检索结果，传统的镁合金化学镀镍溶液多以碱式碳酸镍为主盐，其存在溶解困难，且成本高的缺陷，近期的研究多以硫酸镍为主盐，但目前在镁合金表面还没有化学镀Ni-P-SiC的专利公布。现有的在镁合金基体上进行化学镀Ni-P-SiC的文献采用的是纳米SiC，由于纳米SiC在镀液中易团聚，因此与微米SiC相比，纳米SiC更难与Ni-P共沉积，并且镀层显示出更大的粗糙度，因此，本发明提供的难镀基材镁合金上进行Ni-P-SiC化学复合镀的配方，对于提高镁合金的耐蚀性和耐磨性具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中镁合金化学镀镍镀液配制困难、成本高，并且镁合金化学镀镍层耐蚀性和耐磨性较差的问题，本发明的目的在于提供一种镁合金化学复合镀Ni-P-SiC镀液配方及施镀工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明化学复合镀液配方由化学镀Ni-P镀液和SiC分散液组成。化学镀Ni-P镀液中包含20-30g/L硫酸镍、20-30g/L次亚磷酸钠、15-30g/L复合络合剂、15-25g/L乙酸钠、10-20g/L氟化物、1-2mg/L稳定剂、适量PH值调节剂和余量的水组成。SiC分散液由10-80mg/L的表面活性剂和1-8g/L的微米SiC经磁力搅拌而成。

所述复合络合剂是下列药品之一或两种混合物：柠檬酸、乳酸；

所述的氟化物是下列药品之一或两种混合物：氢氟酸、氟化氢铵。

所述的稳定剂是下列药品之一或一种以上混合物：硫脲、碘化钾、碘酸钾。

所述的PH调节剂是浓氨水或氢氧化钠。PH值控制在4.8-5.6之间。

所述的SiC的粒径是1-2μm。

所述的表面活性剂是下列药品之一或一种以上混合物：聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠。

所述的水是蒸馏水或去离子水。

本发明提供的镁合金化学镀Ni-P-SiC的施镀工艺及方法，其特征在于，具有以下的工艺过程和方法：

a)首先，配制好化学镀Ni-P镀液，该镀液中包含：硫酸镍20-30g/L、次亚磷酸钠20-30g/L、复合络合剂15-30g/L、乙酸钠15-25g/L、氟化物10-20g/L、稳定剂1-2mg/L和余量的水。

其中，复合络合剂是下列药品之一或一种以上混合物：柠檬酸、乳酸。

氟化物是下列药品之一或两种混合物：氢氟酸、氟化氢铵。

稳定剂是下列药品之一或一种以上混合物：硫脲、碘化钾、碘酸钾。

水是蒸馏水或去离子水。

b)然后，配制SiC分散液，分散液中包含：10-80mg/L的表面活性剂和1-8g/L的微米SiC，其余为水。

其中，表面活性剂是下列药品之一或两种以上混合物：聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、

十二烷基硫酸钠。

c)将少量镀液与SiC分散液混合先超声分散30-60min，然后加入全部镀液磁力搅拌60-120min。

d)将镁合金试样碱洗、酸洗、活化后用水冲洗干净。其中，碱洗配方及工艺为：

60g/L NaOH+15g/L Na₃PO₄·12H₂O溶液中，清洗10min，温度：60℃。酸洗配方及工艺为：85％H₃PO₄溶液，清洗30s，室温。活化配方及工艺为：40％HF溶液，清洗10-15min，室温。

e)将按d)步骤处理过的镁合金样品放入第c)步溶液中进行化学复合镀。施镀时温度控制在80-90℃，PH值：4.8-5.6，施镀时间：60-120min，最后获得厚度为20-50μm的Ni-P-SiC。

采用本工艺在镁合金表面制备的化学镀Ni-P-SiC复合镀层，镀态硬度高达758HV，镀速在17.5-24μm之间，镀层磷含量在8.11-12.94％之间，SiC含量在4-12.9％之间。SiC微粒分布均匀，镀层的高硬度和嵌在其中的SiC微粒使镀层具有良好的耐磨性，镀层的非晶态结构使其具有优良的耐蚀性能。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

I、镀液使用硫酸镍代替碱式碳酸镍作为镍盐引入，使得镀液配制方便，成本大为降低，镀液稳定、沉积速度快，且镀液配制过程大大简化；

II、引入SiC微粒，使得镀层的耐蚀性和耐磨性大幅度提高，从而解决了镁合金耐蚀性和耐磨性低的问题。

III、本发明方法制得的Ni-P-SiC复合镀层均匀致密，镀层硬度高，与基体结合良好，可大大改善镁合金的耐蚀性和耐磨性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更详细的说明。未标注的单位：g

配方1	配方2	配方3	配方4	配方5
					化学镀Ni-P镀液	硫酸镍25	硫酸镍30	硫酸镍20	硫酸镍22	硫酸镍20
次亚磷酸钠30	次亚磷酸钠30	次亚磷酸钠25	次亚磷酸钠28	次亚磷酸钠20
						乳酸15ml	乳酸10ml	复合络合剂30	复合络合剂25	复合络合剂15
柠檬酸15	柠檬酸20	乙酸钠20	乙酸钠20	乙酸钠15
						氟化氢铵10	氟化氢铵15	氟化物20	氟化物15	氟化物10
氢氟酸15ml	氢氟酸10ml
						乙酸钠20	乙酸钠25
硫脲2mg	硫脲2mg	碘化钾0.75mg碘酸钾0.75mg	碘化钾1.2mg	碘酸钾1mg
						浓氨水适量	浓氨水适量	浓氨水适量	浓氨水适量	浓氨水适量
余量的水	余量的水	余量的水	余量的水	余量的水
					SiC分散液	十二烷基苯磺酸钠30mg	十二烷基苯磺酸钠60mg	十二烷基硫酸钠40mg	十二烷基硫酸钠40mg	十二烷基苯磺酸钠10mg
聚乙二醇30mg	聚乙二醇20mg	聚乙二醇20mg
						微米SiC 6	微米SiC 8	微米SiC 4	微米SiC 2	微米SiC 1
其余为水	其余为水	其余为水	其余为水	其余为水

实施例一：

一种镁合金化学镀Ni-P-SiC的施镀工艺及方法，包括如下步骤：

1、配制化学镀Ni-P镀液，按上述配方1称取药品：先将上述药品用少量蒸馏水溶解，然后混合用水稀释至1L，浓氨水调PH值至4.8。

2、SiC微粒的预处理：复合镀前，SiC粉采用1∶1的盐酸溶液浸洗24h，去除杂质，然后用蒸馏水细至中性，用乙醇脱水，烘干备用。

3、配制SiC分散液及复合镀液：按上述配方称取药品混合作为分散液。将处理过的SiC微粒2g与少量蒸馏水和上述表面活性剂混合，先超声分散30min，然后，加入少量上述镀液超声振荡30min，再加入余下的镀液磁力搅拌60min。

4、镁合金试样的处理：将面积为0.8dm²的镁合金AZ91D经碱洗、酸洗、活化后用水冲洗干净。其中，碱洗配方及工艺为：60g/L NaOH+15g/L Na₃PO₄·12H₂O溶液中，清洗10min，温度：60℃。酸洗配方及工艺为：85％H₃PO₄溶液，清洗30s，室温。活化配方及工艺为：40％HF溶液，清洗10min，室温。

5、施镀：将处理过的镁合金试样放入85℃的上述化学复合镀液中，施镀60min，施镀时搅拌速度为250r/min，在镁合金上得到厚度为21μm的均匀的Ni-P-SiC复合镀层。

经测试，镀层结合力合格，镀层显微硬度为602HV，其耐磨性能远优于Ni-P镀层。镀层耐蚀性优于镁合金基体。

实施例二：

一种镁合金化学镀Ni-P-SiC的施镀工艺及方法，具体步骤如下：

1、配制化学镀Ni-P镀液，按上述配方2称取药品：先将上述药品用少量蒸馏水溶解，然后混合稀释至1L，浓氨水调PH值至5.2。

3、配制SiC分散液及复合镀液：称取十二烷基苯磺酸钠40mg和聚乙二醇20mg作为分散液，将处理过的SiC微粒6g与少量蒸馏水和表面活性剂混合，先超声分散30min，然后加入少量上述镀液超声振荡30min，再加入余下的镀液磁力搅拌60min得到复合镀液；

4、镁合金试样的处理：将面积为0.8dm²的镁合金AZ91D经碱洗、酸洗、活化后用水冲洗干净。其中碱洗配方及工艺为：60g/L NaOH+15g/L Na₃PO₄·12H₂O溶液中，清洗10min，温度：60℃。酸洗配方及工艺为：85％H₃PO₄溶液，清洗30s，室温。活化配方及工艺为：40％HF溶液，清洗10min，室温。

5、施镀：将处理过的镁合金试样放入84℃的上述化学复合镀液中，施镀60min，施镀时搅拌速度为300r/min，在镁合金上得到厚度为24μm的均匀的Ni-P-SiC复合镀层。

经测试，镀层结合力合格，镀层显微硬度为758HV，其耐磨性能远优于Ni-P镀层。镀层耐蚀性优于镁合金基体。

本发明的优点在于以硫酸镍取代碱式碳酸镍作为主盐引入，并且添加微米SiC直接进行施镀，在保持镁合金化学镀Ni-P合金优异性能的基础上，大大提高了镁合金化学镀镀层的硬度和耐磨性，解决了镁合金化学镀镍层耐磨性较低的问题，且镀液配制方便、成本低、镀液稳定、沉积速度快。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.镁合金直接化学镀Ni-P-SiC镀液配方，其特征在于，所述Ni-P-SiC镀液为复合镀液，所述复合镀液包括化学镀Ni-P镀液和微米SiC分散液；其中：

a)化学镀Ni-P镀液中包含：硫酸镍25-30g/L、次亚磷酸钠25-30g/L、复合络合剂15-30g/L、乙酸钠15-25g/L、氟化物10-20g/L、稳定剂1-2mg/L、PH调节剂和余量的水；

所述氟化物是下列药品之一或两种混合物：氢氟酸、氟化氢铵；

所述稳定剂是下列药品之一或一种以上混合物：硫脲、碘化钾、碘酸钾；

所述PH调节剂是浓氨水或氢氧化钠；PH值控制在4.8-5.2之间；

水是蒸馏水或去离子水；

b)微米SiC分散液中包含：10-80mg/L，的表面活性剂和1-8g/L的微米SiC，其余为水；

其中，表面活性剂是聚乙二醇与十二烷基苯磺酸纳和十二烷基硫酸钠其中一种的混合物；

SiC的粒径是1-2μm；

水是蒸馏水或去离子水。

2.镁合金化学镀Ni-P-SiC的施镀工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)配制化学镀N-P镀液：按上述配方a)称取药品；

2)配制SiC分散液及复合镀液：按上述配方b)称取药品；将处理过的SiC与少量蒸馏水和所述表面活性剂混合；先超声分散30-60min，然后，加入少量化学镀Ni-P镀液超声振荡30min，再加入余下镀液磁力搅拌60-120min得到复合镀液；

3)镁合金试样的处理：将镁合金试样碱洗、酸洗、活化后用水冲洗干净；其中，碱洗配方及工艺为：60g/L NaOH+15g/L Na₃PO₄·12H₂O溶液中，清洗10min，温度：60℃；酸洗配方及工艺为：85％H₃PO₄溶液，清洗30s，室温；活化配方及工艺为：40％HF溶液，清洗10-15min，室温；

4)施镀：将处理过的镁合金样品放入步骤2)的复合镀液中进行化学复合镀；施镀时温度控制在80-85℃，PH值：4.8-5.2，施镀时间：60min，最后获得厚度为20-24μm的Ni-P-SiC。