CN101906623B

CN101906623B - 镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法

Info

Publication number: CN101906623B
Application number: CN2010102444920A
Authority: CN
Inventors: 李克清; 龚京一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-08-02
Also published as: CN101906623A

Abstract

本发明公开了一种镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，包括以下步骤：对镁合金轧制品进行除油腊；使用氟化氢铵的酸性溶液或钠盐的酸性溶液对经除油腊的镁合金轧制品进行酸性活化处理；再使用焦磷酸钾、氢氧化钠和柠檬酸钠的碱性活化液对镁合金轧制品进行碱性活化处理；然后使用氟化氢铵、氢氟酸和磷酸的酸性溶液对镁合金轧制品进行酸性活化处理；再用氟化氢铵和次亚磷酸纳的中和处理液对镁合金轧制品进行中和处理。采用本发明的方法，能够在镁合金轧制板材、棒材和管材上覆盖上有足够结合力的、均匀且致密的底层镍或铜，本发明的方法成本低廉并易于推广应用。

Description

镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种电镀方法，特别涉及一种镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法。

背景技术

在地球传统金属铜铁锌资源日益枯竭的趋势下，为了环保低碳节流减排，提出寻找新的替代金属。镁以其优良的机械性能，逐步被认可成为21世纪的新金属。但镁基本的化学活泼性，易腐蚀性，易燃性，常常使制造行业怯步。自国家“十五”计划中科技部863提出发展镁业已有十年，至今发展镁制品进展缓慢。近年来随着科研技术的发展，已研制出不同等级的耐腐蚀性的镁合金，给轧制板材和管材创造了基础条件，也给镁合金制品上电镀提出了新课题。在应用新材料金属、陶瓷和塑料的三大领域中，塑料易燃，陶瓷易脆等，虽然已研发出防火塑料，韧性陶瓷，但仍比不上日益减少的传统金属铜镍铬.....，故在镁制品上镀上底层金属镍或铜，既可与常规电镀接轨，又可在中间层、表面层选择不同的金属电镀工艺。提高其耐腐蚀、耐磨度、高硬度的性能，保留住金属特有的导电、导热等性能，又能迎合市场对制品装饰外观的要求。

镁合金的表面处理和其表面状况关系密切，与镁合金的材料成分，制成工艺有因果关系，如轧制材和压铸件的表面状况各有不同。镁合金制品的不同表面状况，可分为上、中、下三类质量，质量好的金属坯即毛坯最表面层为连续均匀致密的(厚度200微米)表层，无可见的气孔和沙孔，要求高的产品有弥散的小气孔和沙孔，成分偏析都得纳入中(次)品，或下列不合格)品。根据不同的产品要求可进行不同的表面处理，大致分为金属表面、陶瓷表面和有机涂层表面。上品可以金属电镀，中品可以微弧陶瓷化后进行电镀或喷粉、喷油，下品可以硬质氧化或磷化后喷油。

镁合金轧制板材、管材和棒材因其表面氧化层厚，表面状况大都只能归为中品，若要电镀，可采用微弧陶瓷化后进行电镀。但是，镁合金微弧氧化使其表面陶瓷化成本很高，加上在陶瓷层上再电镀，使其加工成本增加很多。

发明内容

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种成本低廉、易于推广应用的镁合金轧制品的电镀方法。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，包括以下步骤：

(1)对镁合金轧制品进行除油腊；

(2)使用氟化氢铵的酸性溶液或钠盐的酸性溶液对经除油腊的镁合金轧制品进行酸性活化处理；

(3)再使用焦磷酸钾、氢氧化钠和柠檬酸钠的碱性活化液对镁合金轧制品进行碱性活化处理；

(4)然后使用氟化氢铵、氢氟酸和磷酸的酸性溶液对镁合金轧制品进行酸性活化处理；

(5)再用氟化氢铵和次亚磷酸纳的中和处理液对镁合金轧制品进行中和处理。

本发明的预处理方法，还包括以下步骤：

将经中和处理的镁合金轧制品进行化学镀镍：

(1)用预镀层化学镍溶液，PH9-11，45℃温度浸泡5分钟，预镀层化学镍；

(2)后放入加厚镀层镍溶液，PH6-8，50℃温度浸15分钟，加厚镀层化学镍；

(3)后放入致密镀层化学镍溶液，PH4-5，60℃温度浸泡60分钟，致密镀层化学镍；

(4)后放入光亮镀层化学镍溶液，PH4-5，60℃温度浸泡15分钟，光亮镀层化学镍。

所述氟化氢铵的酸性溶液包括：氟化氢铵100-200g/L、六次甲基四胺30-50g/L、硫酸20-80g/L和磷酸80-160g/L，以氟化氢铵的酸性溶液总体积计。

所述钠盐的酸性溶液包括：氯化钠50-100g/L，硫酸50-100g/L，草酸50-100g/L，缓蚀剂3-10g/L，以钠盐的酸性溶液总体积计，缓蚀剂优选为硼酸。

所述步骤(3)中的碱性活化液包括：焦磷酸钾50-100g/L、氢氧化钠50-80g/L和柠檬酸钠50-100g/L，以碱性活化液总体积计。

所述步骤(4)中的酸性溶液包括：氟化氢铵80-160g/L、氢氟酸50-100g/L和磷酸20-50g/L，以酸性溶液总体积计。

所述步骤(5)中的中和处理液包括：氟化氢铵20-50g/L，次亚磷酸纳20-50g/L，以中和处理液总体积计。

本发明镁合金轧制品电镀前的预处理方法，优选的方案为：

步骤(1)中用细沙纸把镁合金轧制品表面研磨后，在65℃除油腊水中浸泡3分钟，加超声波震板强化除油效果；

步骤(2)中在30℃温度下进行酸性活化处理，过程中采用交流电进行脉冲电解，交流电压3-5V，时间3分钟；

步骤(3)中在50℃温度下进行碱性活化处理5分钟，同时过程中采用超声波震板强化活效果，同时摇动，排走停留在镁合金轧制品上的气泡；

步骤(4)中在30℃温度下进行酸性活化处理，过程中采用超声波震板强化活效果，同时摇动，排走停留在镁合金轧制品上的气泡；

步骤(5)中在30℃温度下用中和处理液中和处理30秒，同时摇动，排走停留在镁合金轧制品上的气泡，不用过水，进入下一工序。

所述预镀层化学镍溶液包括：镍盐10-50g/L，次亚磷酸钠10-30g/L，氟化氢铵5-50g/L，焦磷酸钠30-80g/L；

所述加厚镀层镍溶液包括：镍盐10-50g/L，次亚磷酸钠10-30g/L，氟化氢铵5-50g/L，柠檬酸钠30-80g/L；

所述致密镀层化学镍溶液包括：镍盐10-50g/L，次亚磷酸钠10-30g/L，氟化氢铵5-50g/L，醋酸钠30-80g/L；

所述光亮镀层化学镍溶液包括：镍盐10-50g/L，次亚磷酸钠10-30g/L，氟化氢铵5-50g/L，光亮剂3-8g/L，光亮剂内包括尿素和萘二磺酸钠。

下面对本发明的方法进行详述：

1.毛坯的处理：

A.毛坯检查、挑选：

镁制品毛坯，经过认真挑选(AQC)，目视全检，抽样用仪器如放大镜分类，选出可直接电镀的上品，以提高电镀制品成品率。良好毛坯即要包括：

(1).完好的金属坯即毛坯表面完好，即不崩口，不缺肉，没有深的划伤，返电件已经处理修补好起泡，起皮，深坑等缺陷，焊接件不脱焊等。

(2)致密的金属坯即毛坯最表面层为连续均匀致密的表层，无可见的气孔，沙孔，要求高的产品连弥散的小气孔、沙孔，成分偏析都得纳入次品或不合格品。

(3).光滑的金属坯即客户要求的成品光亮面部位已打磨或已研磨。

B.毛坯常规前处理要达要求

毛坯进行初步的常规除油除腊，除腊屎灰。

C.毛坯个性化特殊前处理

为了提高镁合金轧材的耐腐蚀性，通常添加两类元素，一类为号称“金属味精，钢铁维生素”的稀土元素及比镁的化学性能还要活泼的元素，如钾，使其改性或作为牺牲阳极，延缓镁的氧化，同时轧制工艺是一种开放多次的压力加工，优点是组织比较致密，气孔少，但缺点是夹杂多，沙孔多，故欲电镀有新的难度。

稀土元素有17种，性质各有异，又经常33-55共生在一起，使得轧材用的耐腐蚀性镁合金底材与化学镍第一镀层的结合力不好，为了能在新鲜的镁金属表面上发挥金属键结合力，本发明的特殊前处理：

(1)浸出法除去表面层的微少稀土元素。以排除干扰。即使用氟化氢铵的酸性溶液对经除油腊的镁合金轧制品进行酸性活化处理；PIN.C-1

轧制材的非金属杂质多，氧化膜又厚，不能单靠金属键结合力，还要利用机械结合力来辅助。本发明的特殊前处理：

(2)酸性浸蚀含量0.5～1％的合金，人为制造3～5微米的凹坑，最好是铆钉坑。即使用钠盐的酸性溶液对经除油腊的镁合金轧制品进行酸性活化处理；PIN.C-2

如果成分过份偏析或合金含量过高，将造成机械结合点分布表面不均匀或浅坑太大，机械结合力反而不好，坑点增多。

细小分布的氧化物，如ZK镁合金材，钾是比镁更加活泼的金属，很容易氧化成K₂O，金属锌也是容易氧化成ZnO，也可以人为造坑，以下是本发明对近年来研制的各种镁合金毛坯表面进行辨证分析归纳的个性化特殊前处理：

(3)碱性溶解细小，分布均匀的金属氧化物。即使用焦磷酸钾、氢氧化钠和柠檬酸钠的碱性活化液对镁合金轧制品进行碱性活化处理；PIN.C-3

D.毛坯前处理活化要达以下要求：即使用氟化氢铵、氢氟酸和磷酸的酸性溶液对镁合金轧制品进行酸性活化处理后毛坯所达到的要求；PIN.D

(1).干净的金属坯即没油、没腊、没腊屎灰。

(2).新鲜的金属坯即没氧化膜、钝化膜。

(3).浸润的金属坯即消除了表面张力，有小小粗糙表面与水浸润的，不现水的表面。

E.毛坯沉镍前中和处理，即使用氟化氢铵和次亚磷酸纳的中和处理液对镁合金轧制品进行中和处理。PIN.E

2.化学镀镍

A.碱性化学镍(预镀SAU-1)；

用配方SAU配制的碱化学镍溶液SAU-1，pH9-11，45℃浸泡5分钟，预镀层化学镍；

B.中性化学镍(加厚SAU-2)；后放入配制的化学镍溶液SAU-2，pH6-8，50℃浸泡15分钟，加厚镀层化学镍；

C.酸性化学镍(致密SAU-3)；

后放入配制的化学镍溶液SAU-3，pH4-5，60℃浸泡60分钟，致密镀层化学镍；

D.光亮化学镍(光亮SAU-4)。

需要在表面镀光亮面时，还需最后放入配制的化学镍溶液SAU-4，pH4-5，60℃浸泡15分钟，光亮镀层化学镍。

3.烘烤热处理工序：按照常规电镀热处理方法进行。

4.常规电镀：以下的工序按照普通电镀进行。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用本发明的方法，能够在镁合金轧制板材、棒材和管材上覆盖上有足够结合力的、均匀且致密的底层镍或铜，本发明的方法成本低廉并易于推广应用。使用本发明实施例的前处理方法，能够使镁金属表面上发挥金属键结合力，使得轧材用的耐腐蚀性镁合金底材与化学镍第一镀层的结合力更好。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本发明的镁合金轧制品电镀前的预处理方法，首先将镁合金板材、管材和棒材的毛坯进行检查、挑选，对选出的毛坯进行常规的除油除腊，完成毛坯常规前处理，然后进行特殊表面个性化前处理工序，再经中和处理工序到化学镍各镀层处理工序，最后的步骤按照常规电镀工序处理即可。

具体实施例A：耐腐蚀镁合金的特殊前处理液的配制：

1、PIN.C添加剂的组成为每升溶液中

2、PIN.C-2添加剂的组成为每升溶液中

PIN.C-2

硫酸

氯化钠

草酸

缓蚀剂

重量g/L

50-100

5-10

缓蚀剂为硼酸5-10g/L。

3、PIN.C-3添加剂的组成为每升溶液中

PIN.C-3	焦磷酸钾	氢氧化钠	柠檬酸钠
				重量g/L	50-100	50-80	50-100

配方制实施例B：活化处理液的配制：

PIN.D添加剂的组成为每升溶液中

PIN.D	氟化氢铵	氢氟酸	磷酸
				重量g/L	80-160	50-100	20-50

配方制实施例C：中和处理液的配制：

PIN.E	氟化氢铵	次亚磷酸钠
			重量g/L	20-50	20-50

配方制实施例D：化学镍处理液的配制：

化学镍	镍盐	次亚磷酸钠	氟化氢铵		pH
						SAU-1碱g/L	10-50	10-30	5-50	焦磷酸钾30-80	8-11
SAU-2中g/L	10-50	10-30	5-50	柠檬酸钠30-80	6-8
						SAU-3酸g/L	10-50	10-30	5-50	醋酸钠30-80	4-5
SAU-4光g/L	10-50	10-30	5-50	光亮剂3-8	4-5

镍盐选用硫酸镍或醋酸镍。光亮剂为电镀光亮剂，属于市售产品，光亮剂的主要成分为尿素和萘二磺酸钠。

备注：以上所有配方，其优选值通常是中线，但由于大生产中各制品工艺能控制的稳定性各有不同，在一定程度上造成需要电镀的表面状况有差异，故生产前取样进行小试、中试及生产性试验是必要的，了解每类，每批制品的性能，进行产品的个性化处理，调整每批制品制浓度、温度和时间的平衡点，以提高成品率。

实施例1

样品为轧制对薄板0.8-1.0mm，大小100×60mm；

将AZ31B镁合金长方锭(成分2.5-3.5wt％铝，0.6-1.4wt％锌，0.2-1.0wt％锰)在北京迈锐思镁厂的轧机上，中温多次轧制成宽300mm的薄板卷，厚度约1mm，用剪切机切成约100x60mm的试样，选择表面缺陷如沙孔、气孔，材质偏析等较轻微的试片。

一、前处理工序：

(1)用细沙纸把试片表面研磨后，在65℃除油腊水中3分钟，加超声波震板强化除油效果。

(2)在30℃下用配方PIN.C-1对试片进行酸性活化处理，过程中采用交流电进行脉冲电解，交流电压3-5V，时间3分钟，以加强活化效果

(3)在50℃下用配方PIN.C-3对试片进行碱性活化处理5分钟，同时过程中采用超声波震板强化活效果，同时摇动，排走停留在试片上的气泡。

(4)在30℃下用配方PIN.D对试片进行酸性活化处理，过程中采用超声波震板强化活效果，同时摇动，排走停留在试片上的气泡。

(5)在30℃下用配方PIN.E对试片进行中和处理30秒，同时摇动，排走停留在试片上的气泡，不用过水，进入下一工序。

二、化学镀镍：

(1)用配方SAU配制的碱化学镍溶液SAU-1，PH9-11，45℃浸泡5分钟，预镀层化学镍；

(2)后放入配制的化学镍溶液SAU-2，PH6-8，50℃浸泡15分钟，加厚镀层化学镍；

(3)后放入配制的化学镍溶液SAU-3，PH4-5，60℃浸泡60分钟，致密镀层化学镍；

(4)后放入配制的化学镍溶液SAU-4，PH4-5，60℃浸泡15分钟，光亮镀层化学镍。

下步工序可按普通电镀进行。

经检测，本实施例底镀层结合力良好，底镀层致密度良好，走位良好，重复试验近20片，成品率达80％。

实施例2

样品为锻造厚板8-10mm，大小60×40mm；

将ZK60A镁合金长方锭(成分0.05wt％铝，5-6wt％锌，0.1wt％锰，0.1wt％钾)，此为进口料，经锻造成厚板材，剪切成约60×40mm的试样，选择表面缺陷如沙孔、气孔，材质偏析等较轻微的试样。

一、前处理工序：

(1)用细沙纸把试样表面研磨后，在65℃除油腊水中3分钟，加超声波震板强化除油效果。

(2)在30℃下用配方PIN.C-2对试片进行酸性活化处理，程中采用交流电进行脉冲电解，交流电压3-5V，时间3分钟，以加强活化效果。

(4)在30℃下用配方PIN.D对试片进行酸性活化处理，程中采用超声波震板强化活效果，同时摇动，排走停留在试片上的气泡。

(5)在30℃下用配方PIN.E对试片进行中和处理30秒，同时摇动，排走停留在试片上的气泡，不用过水，入下一工序。

二、化学镀镍

(1)用配方SAU配制的碱化学镍溶液SAU-1，PH9-11，45℃浸5分钟，镀层化学镍；

(2)后放入配制的化学镍溶液SAU-2，pH6-8，50℃浸15分钟，加厚镀层化学镍；

(3)后放入配制的化学镍溶液SAU-3，pH4-5 60℃浸60分钟，，密镀层化学镍；

(4)如果表面不要镀光亮面，而是亚色或珍珠色，就可以不镀光亮化学镍，进入普通电镀工序进行。

经检测，本实施例底镀层结合力良好，底镀层致密度良好，走位良好，重复试验，成品良好。中性盐雾试验8小时，结果腐蚀面小于1％，达客户要求。

实施例3

样品为挤压成形直径约25mm的棒材，经车床加工为直径22×500mm汽车螺纹轴配件；

将AZ31B镁合金圆棒材(成分2.8-wt％铝，0.9wt％锌，0.6wt％锰)，此为重庆博奥镁业公司经银光厂挤压成棒材，经车床加工成试样，选择表面缺陷如沙孔，气孔，材质偏析等较轻微的试样。

一、前处理工序：

(1)用细沙纸把试樣表面研磨后，在65℃除油腊水中3分钟，加超声波震板强化除油效果。

二、化学镀镍：

下步工序可按普通电镀进行。

经检测，本实施例底镀层结合力良好，底镀层致密度良好，走位良好，重复试验近50件，成品率达80％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对镁合金轧制品进行除油腊；

(5)再用氟化氢铵和次亚磷酸钠的中和处理液对镁合金轧制品进行中和处理；

所述氟化氢铵的酸性溶液包括：氟化氢铵100-200g/L、六次甲基四胺30-50g/L、硫酸20-80g/L和磷酸80-160g/L，以氟化氢铵的酸性溶液总体积计；

所述钠盐的酸性溶液包括：氯化钠50-100g/L，硫酸50-100g/L，草酸50-100g/L，硼酸3-10g/L，以钠盐的酸性溶液总体积计。

2.根据权利要求1所述的镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，还包括以下步骤，

将经中和处理的镁合金轧制品进行化学镀镍：

(1)用预镀层化学镍溶液，pH9-11，45℃温度浸泡5分钟，镀化学镍预镀层；

(2)后放入加厚镀层镍溶液，pH6-8，50℃温度浸15分钟，镀化学镍加厚镀层；

(3)后放入致密镀层化学镍溶液，pH4-5，60℃温度浸泡60分钟，镀化学镍致密镀层；

所述致密镀层化学镍溶液包括：镍盐10-50g/L，次亚磷酸钠10-30g/L，氟化氢铵5-50g/L，醋酸钠30-80g/L。

3.根据权利要求2所述的镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(4)经致密镀层化学镍后放入光亮镀层化学镍溶液，pH4-5，60℃温度浸泡15分钟，光亮镀层化学镍；

所述光亮镀层化学镍溶液包括：镍盐10-50g/L，次亚磷酸钠10-30g/L，氟化氢铵5-50g/L，光亮剂3-8g/L。

4.根据权利要求1所述的镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的碱性活化液包括：焦磷酸钾50-100g/L、氢氧化钠50-80g/L和柠檬酸钠50-100g/L，以碱性活化液总体积计。

5.根据权利要求1所述的镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中的酸性溶液包括：氟化氢铵80-160g/L、氢氟酸50-100g/L和磷酸20-50g/L，以酸性溶液总体积计。

6.根据权利要求1所述的镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中的中和处理液包括：氟化氢铵20-50g/L，次亚磷酸钠20-50g/L，以中和处理液总体积计。

7.根据权利要求1所述的镁合金轧制品电镀毛坯表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(3)中在50℃温度下进行碱性活化处理5分钟，同时过程中采用超声波震板强化活化效果，同时摇动，排走停留在镁合金轧制品上的气泡；

步骤(4)中在30℃温度下进行酸性活化处理，过程中采用超声波震板强化活化效果，同时摇动，排走停留在镁合金轧制品上的气泡；