CN101857965A

CN101857965A - 在镁合金表面无氰无氟沉积锌及锌镍合金的方法

Info

Publication number: CN101857965A
Application number: CN 200910066829
Authority: CN
Inventors: 常立民; 徐佳琦
Original assignee: Jilin Normal University
Current assignee: Jilin Normal University
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: CN101857965B

Abstract

本发明公开了制备金属涂层中一种在镁合金表面无氰无氟沉积锌及锌镍合金的方法。该方法由配制镀液、对镁合金进行前处理、沉积过渡层、水洗、沉积锌镍合金层的工艺步骤组成。其沉积过渡层与锌镍合金层是采用数控双脉冲供电，在单脉冲沉积方式下制备。利用本发明在镁合金表面制备锌及锌镍合金镀层可避免使用含氰含氟镀液，减少环境污染，有效防止起泡、脱皮现象，明显改善镀层与基体的结合强度，显著提高镁合金的耐蚀性能。同时又能发挥锌镍合金镀层的独特特点，拓宽镁及镁合金的应用范围。并具有构思新颖独特、方法简便易行、产品性能稳定、表面光滑平整、适合大力推广等优点。

Description

在镁合金表面无氰无氟沉积锌及锌镍合金的方法

技术领域：本发明涉及金属材料表面的处理方法，特别是涉及一种对镁合金表面进行电镀(电沉积)的处理方法。

背景技术：镁是结构材料中最轻的金属，比重约为铝的2/3，铁的1/4，其比强度高、刚性佳，是一种近年来倍受青睐的“超金属”。另外它还具有良好的电磁屏蔽性能、低温性能、吸震性及优越的机械加工性能，被誉为“21世纪绿色工程金属”，最富开发和应用潜力的“绿色材料”，现正广泛地应用于汽车工业、航空航天工业、3C产业等领域。但镁合金却存在着耐蚀性差、表面硬度低的问题，因而限制了它更广泛的应用。为此，对镁合金表面处理以及如何提高镁合金的耐蚀性能，已成为当今材料发展的重要研究课题。目前，国内外镁合金表面处理的方法主要有：化学镀、阳极氧化及等离子微弧阳极氧化、化学转化膜、电镀、激光表面处理等方法。镁及其合金是被认为最难于电镀的金属之一，在电镀过程中，由于镁的化学活性和氧的亲和力，氧化镁会在其表面瞬间形成氧化膜，这层氧化膜的存在阻止了金属之间的结合，而且镁及镁合金在镀液中与其它金属离子置换反应强烈，导致结合松散，两者结果都会使镀层结合力不好，并产生起泡、脱皮等不良现象，不能对镁合金表面起到强化作用。为了增加结合力实现良好的电镀效果，并提高耐蚀性，现有的镁及镁合金电镀工艺均使用含氰或含氟的电镀液，该镀液中的氰与氟，尤其是氰为有毒有害化学物质，对生态环境和人类健康均带来不同程度的危害，而且一般只能够镀单一的金属层。到目前为止，国内外报道对镁合金电沉积锌、镍、铜等的方法制备镀层，这些方法都存在着基体结合不牢、镀液中含有氰化物等环境污染物的问题急待解决。

发明内容：本发明的目的在于提供一种在镁合金表面无氰无氟沉积锌及锌镍合金的方法，主要是解决利用现有方法在镁合金表面电沉积锌及锌镍合金镀层存在的镀层与基体结合力不牢，耐蚀性差和镀液中含有毒有害物质，污染环境、危害健康的问题。

本发明的方法是由配制镀液、对镁合金进行前处理、沉积过渡层、水洗、沉积锌镍合金层的工艺步骤组成，其中沉积过渡层与双金属层是采用数控双脉冲供电，且在单脉冲沉积方式下进行。

采取单脉冲方式沉积时，其频率为50～2000HZ；占空比10％～80％；电流密度0.5～6A/dm²；镀液温度30～70℃；反应时间5～60min。

采取单脉冲方式沉积时，其频率可为100～1600HZ；占空比15％～65％；电流密度1～5A/dm²；镀液温度38～65℃；反应时间10～50min。

由于本发明采取了将镁合金经前处理后，在其表面以单脉冲方式电沉积锌过渡层，从而避免了使用含氰含氟镀液，减少了环境污染，适应了社会需求。而且其表面光滑、平整，有效克服了起泡、脱皮的不良现象，进而再电沉积锌镍合金，明显改善了锌镍合金镀层与镁合金基体的结合强度，显著提高了镁合金的耐蚀性能。同时发挥了锌镍合金镀层的独特特点，更加拓宽了镁及镁合金的应用范围。使其在合资生产进口汽车、航空航天、煤矿井下液压支柱(架)、五金工具、其它军工产品以及机械产品(如电缆、桥架)等方面发挥更大的优势。以单脉冲在镁合金表面沉积锌为过渡层，并在其表面电沉积锌镍合金镀层的方法实属首创，它与现有技术相比具有突出的实质性特点与显著的进步。并且锌镍合金是一种具有较大潜力的涂层材料，含镍量为10～15％的锌镍合金镀层在工业大气和海洋性大气中，其耐蚀性是纯锌层的3～6倍与镉镀层相当，甚至优于镀铝层。由本发明可清楚表明：镁合金的低耐蚀性完全可通过电沉积锌镍合金加以解决。本发明的方法，使得锌镍合金镀层与镁合金基体结合牢固、表面光亮、耐蚀性强、产品性能稳定。与现有技术相比具有显著的优越性。与此同时，本发明还具有发明构思新颖、方法简便易行、适合大力推广等优点。

附图说明：图1是本发明的工艺流程图；

图2为本发明的锌过渡层的表面形貌图(SEM)；

图3为本发明制备出锌镍合金的表面形貌图(SEM)。

具体实施方式：由图1所示的本发明的方法是由配制镀液1、前处理2、沉积过渡层3、水洗4、沉积锌镍合金层5的工艺步骤组成。首先是配制镀液1，本发明需配制锌酸盐镀锌液和碱性锌镍合金镀液两种。锌酸盐镀锌液；其主要成分是氧化锌5～15g/L、氢氧化钠80～120g/L、三乙醇胺5～50ml/L、添加剂DE1～10ml/L、余量为水混合配制。碱性锌镍合金镀液；其主要成分是氧化锌5～20g/L、氢氧化钠60～150g/L、酒石酸钾钠5～30g/L、三乙醇胺20～60ml/L、硫酸镍4～45g/L、茴香醛0.1～5ml/L、余量为水混合配制。两种镀液配好后放入镀槽并置于恒温水浴中使镀液温度保持在30～70℃之间待用。前处理2，是将镁合金打磨光滑、超声波除油、碱洗、酸洗、活化、浸锌(各步间水洗)完成。沉积过渡层3是将经前处理2处理后的镁合金置于镀槽中作为负极，纯锌板为正极，电镀温度控制在45℃，采用数控双脉冲电源供电，且在单脉冲沉积方式下进行沉积。其频率为500HZ，占空比20％，电源电流密度2.5A/dm²，反应时间20min。取出经沉积过渡层3后的镁合金进行水洗4。沉积锌镍合金层(即双金属层)5是将经水洗4步骤处理的镁合金置于碱性锌镍合金镀液中，镁合金作为负极，纯镍板作为正极，仍采用数控双脉冲电源供电，在单脉冲或直流方式下进行沉积。电镀温度控制在40℃，其频率为333HZ，占空比30％，电源电流密度5A/dm²，反应30min即可。图2、图3为本实施方式得到的膜层，表面光滑、结晶细致。

为了表明由本发明的方法制备的镁合金锌镍合金镀层的实际效果，我们作了划痕试验与热振试验，试验结果均无起皮和脱落。镀层与镁合金基体结合良好。与此同时，还作了动电位极化曲线和镀层的Tafel曲线，从实验的结果证明，其自腐蚀电流达10^-6，是纯锌层的6倍以上。本发明确实对提高镁合金耐蚀性方面具有相当显著的积极效果。

图2为本发明制备出锌镍合金的表面形貌图(SEM)

Claims

1.一种在镁合金表面无氰无氟沉积锌及锌镍合金的方法，其特征在于：它是由配制镀液(1)、前处理(2)、沉积过渡层(3)、水洗(4)、沉积锌镍合金层(5)的工艺步骤组成，其沉积过渡层(3)与锌镍合金层(5)是采用数控双脉冲供电，且在单脉冲沉积方式下制备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采取单脉冲方式沉积时，其频率为50～2000HZ、占空比10％～80％、电流密度0.5～6A/dm²、镀液温度30～70℃、反应时间5～60min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采取单脉冲方式沉积时，其频率可为100～1600HZ、占空比15％～65％、电流密度1～5A/dm²、镀液温度38～65℃、反应时间10～50min。