CN101760732B - 镁合金表面化学镀镍工艺与化学镀镍液 - Google Patents
镁合金表面化学镀镍工艺与化学镀镍液 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种镁合金表面化学镀镍工艺，包含，脱脂：以丙酮为洗剂以超声波清洗方式，去除镁合金件表面污物；碱洗：采用碱洗液洗净构件，清除构件表面的氧化膜；酸洗：采用酸洗液处理2～6分钟，进一步洁净镁合金构件表面；活化处理：采用含氟活化液处理8～15分钟，在镁合金构件表面形成一层氟化镁薄膜；化学镀镍：采用事先配置好的化学镀镍液，在pH值为6.5～7.5、温度80～90℃的条件下，在镁合金构件表面施加镍镀层，施镀时间1.5～4小时。采用本发明的化学镀镍工艺在镁合金构件形成均匀且具有良好的耐酸、碱、盐性的优良镍层，避免了保护层厚度不均匀、在结构复杂部分发生漏喷涂现象，且显著提高镁合金构件的防腐性能。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理领域，尤其涉及一种镁合金表面化学镀镍工艺与化学镀镍液。
背景技术
镁合金由于密度小、强度和刚度高、导热性能好、优异的铸造性和良好的加工性能，同时具有良好的阻尼性能，在各行各业的应用越来越广泛。据统计，近年镁合金用量在全球范围内的年增长率高达20％，显示了极好的应用前景。但是，镁合金的耐蚀性差，这一直是妨碍其进一步开发使用的一个主要因素。镁合金与铝不同，镁表面生成的氧化膜是疏松多孔的，不能起到显著的保护作用。因此，镁合金在潮湿大气、淡水、海水、大多数有机酸及其盐、无机酸及其盐中都会受到较强烈的腐蚀破坏。镁合金化学镀镍处理，不仅可以获得高的耐蚀性和耐磨性，而且能够在形状复杂的铸件上得到厚度均匀的镀层。
传统的对镁合金表面进行化学镀镍处理工艺是采用DOW浸锌法进行化学镀镍，其工艺步骤包括：脱脂→水洗→阴极清洗→水洗→酸洗→水洗→酸性活化→水洗→浸锌→水洗→氰化物镀铜→水洗→化学镀镍等等。此工艺复杂，成本高，而且氰化镀铜打底时，有大量的氰化铜、氰化钠等氰化物，毒性很大，对环境污染非常严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁合金表面化学镀镍工艺，以相对简单的工艺在镁合金表面上形成均匀且具有良好的耐酸、碱、盐性的优良镀层，来实现对镁合金表面的防腐蚀保护处理。
为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：
一种镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，包含以下步骤：
S1脱脂：以丙酮或三氯乙烯为洗剂清洗镁合金构件，去除其表面的污物、附着物；
S2碱洗：采用碱洗液在室温下洗净镁合金构件，以清除构件表面上的氧化膜；
S3酸洗：采用酸洗液在室温下对镁合金表面处理2～6分钟，以进一步洁净镁合金构件表面；
S4活化处理：采用含氟活化液在室温下对镁合金表面处理8～15分钟，以在镁合金构件表面形成一层氟化镁薄膜；
S5化学镀镍：采用事先配置好的化学镀镍液，在pH值为6.5～7.5、温度80～90℃的条件下，在镁合金构件表面施加镍镀层，施镀时间1.5～4小时。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，在脱脂和碱洗步骤之间还包括水清洗步骤：先用自来水清洗1～2分钟，再用去离子水清洗1～2分钟。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，在碱洗和酸洗步骤之间，和/或酸洗与活化处理步骤之间还包括采用去离子水对镁合金表面进行清洗的步骤。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，所述步骤S2中的碱洗液中含有浓度为1.0～1.5mol/L的NaOH和0.025～0.05mol/L的Na3PO4(以Na3PO4·12H2O计)。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，所述步骤S2中的碱洗液中含有浓度为0.45～0.9mol/L的NaNO3和0.38～0.75mol/L的Na4P2O7(以Na4P2O7·10H2O计)。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，所述步骤S3中的酸洗液中含有1.0～2.5mol/L的CrO4 2-、与0.01～0.04mol/L的KF。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，所述步骤S4中的活化液中含有1.0～2.0mol/L的NH4HF2。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，所述步骤S5中的化学镀镍液中，每升镀镍液含有15～35g的NiSO4·6H2O、15～35g的NaH2PO2·H2O、10～25g的C6H8O7·H2O、6～14ml的40％氢氟酸、6～14g的NH4HF2和0.7～1.2g的硫脲。
上述镁合金表面化学镀镍工艺中，所述步骤S5中的化学镀镍液的PH值为6.5～7.5，温度为75～80℃，且在施镀过程中不断缓慢搅拌镀镍液。
本发明还提供了一种镁合金化学镀镍液，每升镀镍液中含有的原料为：
NiSO4·6H2O 15～35g
NaH2PO2·H2O 15～35g
C6H8O7·H2O 10～25g
40％氢氟酸 6～14ml
NH4HF2 6～14g
硫脲 0.7～1.2g
水 余量。
从以上技术方案可以看出，本发明所提供的镁合金表面化学镀镍工艺，其采用简单、环保的化学镀镍工艺在镁合金构件表面形成一层厚度均匀且具有良好的耐酸、碱、盐性的优良的镍层保护层，有效避免了在镁合金的弯折、边角等结构复杂部分发生漏喷涂等现象，且可显著提高镁合金构件的防腐性能。
具体实施方式
实施例1：
镁合金按照化学镀镍具体步骤进行处理：脱脂→水洗(可选)→碱洗→水洗(可选)→酸洗→水洗(可选)→活化处理→水洗(可选)→化学镀镍：
(1)脱脂：将待处理的镁合金件在超声波作用下，采用丙酮或三氯乙烯为洗剂，浸泡清洗2～5min；
(2)水洗：将脱脂处理后的镁合金先用自来水清洗1～2min，再用去离子水洗1～2min；
(3)碱洗：将水洗后的镁合金放置在碱洗液中，在室温下处理1～2min，该碱洗液含有Na3PO4(以Na3PO4·12H2O计其浓度为20g/L)和浓度为40g/L的NaOH；
(4)水洗：用去离子水冲洗碱洗后的镁合金1～2min；
(5)酸洗：室温下，将水洗后的铝合金放置于酸性洗液中处理2-6min，该酸性洗液含有浓度为200的CrO4 2-和浓度为1.5g/L的KF；
(6)水洗：用去离子水冲洗经过酸洗后的镁合金表面1～2min；
(7)活化处理：室温下，将水洗后的镁合金放置于活化液中处理15min，该活化液含有浓度为60g/L的NH4HF2；
(8)化学镀镍：在80℃下，使用镀液在镁合金表面镀镍，施镀时间4h，并在施镀时不断缓慢搅拌，以在镁合金表面镀上一层具有良好耐蚀性的镀镍层，每升该镀液中含有的原料为：30g的NiSO4·6H2O、30g的NaH2PO2·H2O、25g的C6H8O7·H2O、10ml的HF(40％)、10g的NH4HF2和1.0g的硫脲，该渡液的PH值为6.5。
镀层质量：均匀致密，镀层基体结合牢固，在磷含量为10.2％的中性盐雾中测试96h，镀层没发生腐蚀现象。
实施例2：
按下述步骤进行化学镀镍处理：
(1)脱脂：将待处理的镁合金件在超声波作用下，采用丙酮或三氯乙烯为洗剂，浸泡清洗2～5min；
(2)水洗：将脱脂处理后的镁合金先用自来水清洗1～2min，再用去离子水洗1～2min；
(3)碱洗：将水洗后的镁合金放置在碱洗液中，在室温下处理1～2min，该碱洗液含有Na3PO4(以Na3PO4·12H2O计其浓度为10g/L)和浓度为60g/L的NaOH；
(4)水洗：用去离子水冲洗碱洗后的镁合金1～2min；
(5)酸洗：室温下，将水洗后的铝合金放置于酸性侵洗液中处理2-6min，该酸性洗液含有浓度为250g/L的CrO4 2-和浓度为2g/L的KF；
(6)水洗：用去离子水冲洗经过酸洗后的镁合金表面1～2min；
(7)活化处理：室温下，将水洗后的镁合金放置于活化液中处理8min，该活化液中含有浓度为100g/L的NH4HF2；
(8)化学镀镍：在90℃下，使用镀液在镁合金表面镀镍，施镀时间1.5h，并在施镀时不断缓慢搅拌，以在镁合金表面镀上一层具有良好耐蚀性的镀镍层，每升该镀液中含有的原料为：20g的NiSO4·6H2O、20g的NaH2PO2·H2O、10g的C6H8O7·H2O、6ml的HF(40％)、14g的NH4HF2和0.7g的硫脲，该渡液的PH值为6.8。
镀层质量：均匀致密，镀层基体结合牢固，在磷含量为9.7％的中性盐雾中测试96h，镀层没发生腐蚀现象。
实施例3：
按下述步骤进行化学镀镍处理：
(1)脱脂：将待处理的镁合金件在超声波作用下，采用丙酮或三氯乙烯为洗剂，浸泡清洗2～5min；
(2)水洗：将脱脂处理后的镁合金先用自来水清洗1～2min，再用去离子水洗1～2min；
(3)碱洗：将水洗后的镁合金放置在碱洗液中，在室温下处理1～2min，该碱洗液含有Na3PO4(以Na3PO4·12H2O计其浓度为15g/L)和浓度为80g/L的NaOH；
(4)水洗：用去离子水冲洗碱洗后的镁合金1～2min；
(5)酸洗：室温下，将水洗后的铝合金放置于酸性洗液中处理2-6min，该酸性洗液含有浓度为100g/L的CrO4 2-和浓度为0.5g/L的KF；
(6)水洗：用去离子水冲洗经过酸洗后的镁合金表面1～2min；
(7)活化处理：室温下，将水洗后的镁合金放置于活化液中处理12min，该活化液中含有浓度为80g/L的NH4HF2；
(8)化学镀镍：在85℃下，使用镀液在镁合金表面镀镍，施镀时间2h，并在施镀时不断缓慢搅拌，以在镁合金表面镀上一层具有良好耐蚀性的镀镍层，每升该镀液中含有的原料为：25g的NiSO4·6H2O、25g的NaH2PO2·H2O、15g的C6H8O7·H2O、14ml的HF(40％)、6g的NH4HF2和1.2g的硫脲，该渡液的PH值为7.0。
镀层质量：均匀致密，镀层基体结合牢固，在磷含量为8.8％的中性盐雾中测试96h，镀层没发生腐蚀现象。
实施例4：
按下述步骤进行化学镀镍处理：
(1)脱脂：将待处理的镁合金件在超声波作用下，采用丙酮或三氯乙烯为洗剂，浸泡清洗2～5min；
(2)水洗：将脱脂处理后的镁合金先用自来水清洗1～2min，再用去离子水洗1～2min；
(3)碱洗：将水洗后的镁合金放置在碱洗液中，在室温下处理1～2min，该碱洗液含有Na4P2O7(以Na4P2O7·10H2O计其浓度为280g/L)和浓度为40g/L的NaNO3；
(4)水洗：用去离子水冲洗碱洗后的镁合金1～2min；
(5)酸洗：室温下，将水洗后的铝合金放置于酸性洗液中处理2-6min，该酸性洗液含有浓度为100g/L的CrO4 2-和浓度为0.5g/L的KF；
(6)水洗：用去离子水冲洗经过酸洗后的镁合金表面1～2min；
(7)活化处理：室温下，将水洗后的镁合金放置于活化液中处理12min，该活化液中含有浓度为80g/L的NH4HF2；
(8)化学镀镍：在80℃下，使用镀液在镁合金表面镀镍，施镀时间2h，并在施镀时不断缓慢搅拌，以在镁合金表面镀上一层具有良好耐蚀性的镀镍层，每升该镀液中含有的原料为：35g的NiSO4·6H2O、15g的NaH2PO2·H2O、25g的C6H8O7·H2O、12ml的HF(40％)、8g的NH4HF2和1.0g的硫脲，该渡液的PH值为7.0。
镀层质量：均匀致密，镀层基体结合牢固，在磷含量为8.5％的中性盐雾中测试96h，镀层没发生腐蚀现象。
实施例5：
按实施例4的方式进行镁合金件的化学镀镍处理，所不同的是，步骤(3)中碱洗液含有Na4P2O7(以Na4P2O7·10H2O计其浓度为200g/L)和60g/L的NaNO3，步骤(8)中的化学镀镍液中，每升该镀液中含有的原料为：15g的NiSO4·6H2O、35g的NaH2PO2·H2O、20g的C6H8O7·H2O、12ml的HF(40％)、8.0g的NH4HF2和1.0g的硫脲。
镀层质量：均匀致密，镀层基体结合牢固，在磷含量为8.5％的中性盐雾中测试96h，镀层没发生腐蚀现象。
实施例6：
按实施例4的方式进行镁合金件的化学镀镍处理，所不同的是，步骤(3)中碱洗液含有Na4P2O7(以Na4P2O7·10H2O计其浓度为145g/L)和80g/L的NaNO3，步骤(8)中的化学镀镍液中，每升该镀液中含有的原料为：30g的NiSO4·6H2O、20g的NaH2PO2·H2O、25g的C6H8O7·H2O、10ml的HF(40％)、10.0g的NH4HF2和1.0g的硫脲。
镀层质量：均匀致密，镀层基体结合牢固，磷含量为8.8％的中性盐雾中测试96h，镀层没发生腐蚀现象。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，包含以下步骤：
S1脱脂：以丙酮或三氯乙烯为洗剂清洗镁合金构件，去除其表面的污物、附着物；
S2碱洗：采用碱洗液在室温下洗净镁合金构件，以清除构件表面上的氧化膜；
S3酸洗：采用酸洗液在室温下对镁合金表面处理2～6分钟，以进一步洁净镁合金构件表面；
S4活化处理：采用含氟活化液在室温下对镁合金表面处理8～15分钟，以在镁合金构件表面形成一层氟化镁薄膜；
S5化学镀镍：采用事先配置好的化学镀镍液，在pH值为6.8～7.5、温度80～85℃的条件下，在镁合金构件表面施加镍镀层，施镀时间1.5～4小时，所述化学镀镍液中，每升镀镍液含有15～35g的NiSO4·6H2O、15～35g的NaH2PO2·H2O、10～25g的C6H8O7·H2O、6～14ml的40％氢氟酸、6～14g的NH4HF2和0.7～1.2g的硫脲。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，在脱脂和碱洗步骤之间还包括水清洗步骤：先用自来水清洗所述镁合金构件1～2分钟，再用去离子水清洗1～2分钟。
3.根据权利要求1所述的镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，在碱洗和酸洗步骤之间，和/或酸洗与活化处理步骤之间还包括采用去离子水对镁合金表面进行清洗的步骤。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，所述步骤S2中的碱洗液中含有浓度为1.0～1.5mol/L的NaOH和0.025～0.05mol/L的Na3PO4。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，所述步骤S2中的碱洗液中含有浓度为0.45～0.9mol/L的NaNO3和0.38～0.75mol/L的Na4P2O7。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，所述步骤S3中的酸洗液中含有1.0～2.5mol/L的CrO4 2-与0.01～0.04mol/L的KF。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的镁合金表面化学镀镍工艺，其特征在于，所述步骤S4中的活化液中含有1.0～2.0mol/L的NH4HF2。
8.一种镁合金化学镀镍液，其特征在于，每升镀镍液中含有的原料为：
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