CN102586763A - 一种镁合金化学镀镍新方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁合金化学镀镍新方法，该方法含碱洗、酸洗、活化、转化、镀镍等工序。本发明解决了镁合金化学镀镍过程中易起泡、结合力差、抗腐蚀性能差的技术难题，具有工艺过程简单、成本低等特点。采用本发明制得的镍-磷合金镀层平整光滑，均匀致密；与基材结合力强，达到国军标GJB150A-2009热震试验(220℃)和盐雾试验(96h)技术要求。

Description

一种镁合金化学镀镍新方法

技术领域

本发明是一种镁合金化学镀镍新方法，属于金属表面处理技术。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度比刚度高、抗冲击性能、电磁屏蔽性能优良，机加工性能好等特点，在军工武器装备、航天航空、电子消费品、机械、高铁、汽车等领域有着广泛的应用前景。我国是世界原生镁的最大生产国和出口国，产量占世界总产量75％。开发镁合金，我国不但具有巨大的资源优势，还有巨大的市场需求，因此，解决镁合金材料关键技术及其表面处理技术，是镁行业迫在眉睫的紧要任务，也是国内外镁行业急待解决的重大技术难题。

镁合金比铝合金有更高的化学活性，通过在镁合金表面镀镍是解决镁合金抗腐蚀性差的重要手段。镁合金化学镀镍具有工艺、设备简单，化学镀镍层光洁、平整，厚度均匀，镀层耐蚀性好、耐磨性能优良等优点，是目前镁合金表面处理的主要技术手段，也是镁合金表面处理的发展趋势。目前镁合金化学镀镍主要有两种方法，直接镀镍法、浸锌-镀铜-镀镍法。直接化学镀镍方法采用硫酸镍溶液直接化学镀，具有工艺简单，成本低的特点，但是该法的镀层结合力较差，镀液大量的六价铬对环境带来了极大的危害，在此基础上开发出浸锌-镀铜-镀镍法，该法虽然提高了镀镍层的结合力，但仍存在以下技术缺陷：

1、镀层结合力还有待提高，难以达到国军标要求；

2、表面镀镍层晶胞大、孔隙率高、抗盐雾腐蚀性差，难以达到国军标要求；

3、镀液使用大量的氟盐、氰化物，严重危害环境；

4、工艺复杂、成本高。

针对上述缺点，本发明提出了一种镁合金化学镀镍新方法，该方法通过对镀液配方的改进和工艺改进，使镀镍层晶粒细化，大大提高了镀层的结合力和抗盐雾腐蚀能力，且本工艺生产流程少、镀液稳定性高。

发明内容

本方法有以下操作步骤：

1)碱洗：将镁合金进行表面除油，除油时温度40～80℃，时间5～15min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

2)酸洗：将碱洗后的镁合金进行酸清洗；酸洗时将镁合金浸入稀酸溶液中进行清洗，酸洗溶液pH值为0.5～5，酸洗温度20～80℃，时间0.5～5min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

3)活化：将酸洗后的镁合金浸入活化处理溶液中进行处理，活化溶液pH值为0.1～4，活化处理温度10～50℃，时间1～15min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

4)转化：将活化处理后的镁合金进行转化处理，转化溶液pH值为2～3，温度10～30℃，时间7min；取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

5)镀镍：将转化之后的镁合金进行镀镍处理，镀镍溶液pH值为5～8，温度50～85℃，时间10～60min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净，于烘箱中80℃烘干。

碱洗溶液由碱和表面活性剂组成，所用碱为氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠中的一种、或两种或三种药剂组成的水溶液，每升碱洗溶液中含上述药剂的总量为10～100g，当为两种时，两种药剂比例为1～1.5∶1(质量比)，当为三种时，三种药剂各占药剂总量的1/3(质量比)；该碱洗溶液还含有表面活性剂，所用表面活性剂为硬脂酸钾、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、OP-10中的一种或两种，每升碱洗溶液中表面活性剂含量为0.5～5g，当为两种时，两种药剂各占药剂总量的1/2(质量比)。

酸洗溶液由酸及络合剂组成，所用酸为乙酸、醋酸、乳酸、草酸、丁酸、甲酸、苯甲酸、柠檬酸等有机酸中一种药剂的水溶液，酸洗溶液pH值为0.5～5；该酸洗溶液还含有络合剂，所用络合剂为EDTA、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、焦磷酸钠中的一种或两种，每升酸洗液中络合剂含量为5～20g，当为两种时，两种药剂的比例为1～1.5∶2(质量比)。

活化溶液由酸及缓蚀剂组成，所用酸为磷酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、乙酸、草酸中的一种，其用量按pH值计量，活化溶液pH值为0.1～4；所用缓蚀剂为磷酸钠、硫酸钠、硝酸钠、氟化钠、乙酸钠、草酸钠中的一种，每升活化液中缓蚀剂含量为5～50g。

镀镍溶液由主盐、络合剂、还原剂、缓冲溶液组成，其中主盐为10～50g/L的硫酸镍，络合剂为10～50g/L的柠檬酸钠，还原剂为10～50g/L次亚磷酸钠，缓冲溶液由氢氟酸和氨水溶液组成，其中氢氟酸含量为5～25g/L，氨水含量为5～25g/L。

本方法提供的镁合金化学镀镍工艺具有以下特点：

1、本方法使镍-磷晶胞细化，形成紧密、均匀的镍-磷合金镀层，克服了传统工艺中镍-磷镀层孔隙率高、均匀性差的缺点，大幅度提高镀层抗盐雾腐蚀性能；

2、本方法的特点在于：镍镀层与镁合金基材之间增加了一转化膜层，改转化膜层降低了镍镀层与基材的电极电位差异，从而大大增强了镀层与基材之间的结合力；

3、本方法对镁合金基材适应性强，能对各种牌号的镁合金进行化学镀镍处理，镀层性能良好；

4、本方法较之传统的浸锌-镀铜-镀镍法，减少了浸锌、氰化镀铜步骤，工艺简单；较之直接化学镀镍工艺，镀层性能有了较大提高。

具体实施方式

下面结合实例详细描述本方法。

实例一：用国产AZ31B镁合金挤压型材，切成100×50×4mm³的样片，按如下操作步骤进行化学镀镍处理：

1、碱洗：将工业一级氢氧化钠(99％)15g溶解到100ml蒸馏水中、工业一级磷酸三钠15g溶解到100ml蒸馏水中；分析纯十二烷基硫酸钠1g溶解到100ml蒸馏水中；将上述三溶液倒入1000ml烧杯中，加入700ml蒸馏水，完全混合为1000ml碱洗液。将碱洗液在恒温水浴中加热至70℃，将样件浸没在碱洗液中7min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净。

2、酸洗：将分析纯乙酸50ml溶解到100ml蒸馏水中，酒石酸钾钠5g溶解到100ml蒸馏水中，将上述两溶液倒入1000ml烧杯中，加入750ml蒸馏水，完全混合为1000ml酸洗液，酸洗溶液pH值为2.5；将酸洗液在很温水浴中加热至30℃，将样件浸没在酸洗液中2min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

3、活化：将20ml分析纯硝酸溶解到100ml蒸馏水中，将20g硝酸钠溶解到100ml蒸馏水中，将上述两溶液倒入1000ml烧杯中，加入780ml蒸馏水，完全混合为1000ml活化液，酸洗溶液pH值为1.0。将零件浸没在室温活化液中5min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

4、转化：取分析纯硝酸5g溶解到100ml蒸馏水中，取分析纯EDTA 15g溶解到100ml蒸馏水中，取分析纯硝酸钠10g溶解到100ml蒸馏水中，取分析纯硫酸镍3g溶解到100ml蒸馏水中，将上述三溶液倒入1000ml烧杯中，加入600ml蒸馏水，完全混合为1000ml转化液，转化溶液pH值为2.5。将零件浸泡在室温转化液中7min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

5、镀镍：将工业级硫酸镍15g溶解到100ml蒸馏水中，将工业级柠檬酸钠20g溶解到100ml蒸馏水中，将工业级次亚磷酸钠20g溶解到100ml蒸馏水中，将上述三种溶液倒入1000ml烧杯中，加入分析纯氨水20g，工业级氢氟酸5g，加入700ml蒸馏水，完全混合为1000ml镀镍溶液，溶液pH值为6.2。将镀液在恒温水浴中加热至70℃，将零件浸没在镀镍溶液中30min；样件取出后用大量蒸馏水冲洗干净；于烘箱中80℃烘干。

实例二：用国产AZ91镁合金铸锭，切成100×50×4mm³的样片，按如下操作步骤进行化学镀镍处理。

处理方法同实例一。

实例三：用国产ZK60镁合金铸锭，切成100×50×4mm³的样片，按如下操作步骤进行化学镀镍处理。

1、碱洗：将工业一级碳酸钠15g溶解到100ml蒸馏水中、工业一级磷酸三钠10g溶解到100ml蒸馏水中；分析纯OP-10 1g溶解到100ml蒸馏水中；分析纯十二烷基硫酸钠1g溶解到100ml蒸馏水中；将上述三溶液倒入1000ml烧杯中，加入600ml蒸馏水，完全混合为1000ml碱洗液。将碱洗液在恒温水浴中加热至70℃，将样件浸没在碱洗液中7min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净。

2、酸洗：同实例一中第2条；

3、活化：将10ml分析纯硫酸溶解到100ml蒸馏水中，将15g乙酸钠溶解到100ml蒸馏水中，将上述两溶液倒入1000ml烧杯中，加入790ml蒸馏水，完全混合为1000ml活化液，活化溶液pH值为1.0。将零件浸没在室温活化液中5min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

4、转化：同实例一中第4条；

5、镀镍：将工业级硫酸镍20g溶解到100ml蒸馏水中，将工业级柠檬酸钠15g溶解到100ml蒸馏水中，将工业级次亚磷酸钠17g溶解到100ml蒸馏水中，将上述三种溶液倒入1000ml烧杯中，加入分析纯氨水15g，工业级氢氟酸10g，加入700ml蒸馏水，完全混合为1000ml镀镍溶液，溶液pH值为6.2。将镀液在恒温水浴中加热至70℃，将零件浸没在镀镍溶液中30min；样件取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；于烘箱中80℃烘干。

实例实验结果见表1。

表1实例实验结果

[1]采用国军标GJB150A-2009热震试验检测，220℃。

[2]采用国军标GJB150A-2009盐雾试验检测，35℃，5％NaCl溶液，连续喷雾48h。

Claims (5)

1.一种新的镁合金化学镀镍方法，该方法含：碱洗、酸洗、活化、转化、镀镍等处理过程：

1)碱洗：将镁合金进行表面除油，除油时温度40～80℃，时间5～15min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

2)酸洗：将碱洗后的镁合金进行酸清洗；酸洗时将镁合金浸入稀酸溶液中进行清洗，酸洗溶液pH值为0.5～5，酸洗温度20～80℃，时间0.5～5min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

3)活化：将酸洗后的镁合金浸入活化处理溶液中进行处理，活化溶液pH值为0.1～4，活化处理温度10～50℃，时间1～15min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

4)转化：将活化处理后的镁合金进行转化处理，转化溶液pH值为2～3，温度10～30℃，时间7min；取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净；

5)镀镍：将转化之后的镁合金进行镀镍处理，镀镍溶液pH值为5～8，温度50～85℃，时间10～60min，取出后用大量常温蒸馏水冲洗干净，于烘箱中80℃烘干。

2.根据权利要求1所述的镁合金化学镀镍前处理工艺，其特征在于，所述碱洗溶液为氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠中的一种、或两种或三种药剂组成的水溶液，每升碱洗溶液中含上述药剂的总量为10～100g，当为两种时，两种药剂比例为1～1.5∶1(质量比)，当为三种时，三种药剂各占药剂总量的1/3(质量比)；该碱洗溶液还含有表面活性剂，所用表面活性剂为硬脂酸钾、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、OP-10中的一种或两种，每升碱洗溶液中表面活性剂含量为0.5～5g，当为两种时，两种药剂各占药剂总量的1/2(质量比)。

3.根据权利要求1所述的镁合金化学镀镍前处理工艺，其特征在于，所述酸洗溶液为乙酸、醋酸、乳酸、草酸、丁酸、甲酸、苯甲酸、柠檬酸等有机酸中一种药剂的水溶液，酸洗溶液pH值为0.5～5；该酸洗溶液还含有络合剂，所用络合剂为EDTA、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、焦磷酸钠中的一种或两种，每升酸洗液中络合剂含量为5～20g，当为两种时，两种药剂的比例为1～1.5∶2(质量比)。

4.根据权利要求1所述的镁合金化学镀镍前处理工艺，其特征在于，所述活化溶液由酸及缓蚀剂组成，所用酸为磷酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、乙酸、草酸中的一种，其用量按pH值计量，活化溶液pH值为0.1～4；所用缓蚀剂为磷酸钠、硫酸钠、硝酸钠、氟化钠、乙酸钠、草酸钠中的一种，每升活化液中缓蚀剂含量为5～50g。

5.根据权利要求1所述的镀镍工艺条件，其特征在于，镀镍溶液由主盐、络合剂、还原剂、缓冲溶液组成，其中主盐为10～50g/L的硫酸镍，络合剂为10～50g/L的柠檬酸钠，还原剂为10～50g/L次亚磷酸钠，缓冲溶液由氢氟酸和氨水溶液组成，其中氢氟酸含量为5～25g/L，氨水含量为5～25g/L。