CN103215605B

CN103215605B - 一种镁合金碱性除膜剂及化学镀镍前处理工艺

Info

Publication number: CN103215605B
Application number: CN201310136563.9A
Authority: CN
Inventors: 洪条民
Original assignee: JIANGMEN REACH FINE CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: JIANGMEN REACH FINE CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103215605A

Abstract

本发明公开了一种镁合金碱性除膜剂及化学镀镍前处理工艺。本发明提供了一种不含六价铬、氟化物等危险物的碱性除膜剂，在超声波辅助作用下，利用超声波的机械振动和碱性除膜剂的化学腐蚀、溶解协同作用，使镁合金工件表面氧化膜和残留的脱模剂彻底处理干净，从而简化了镀镍工艺流程、降低成本、提高了生产效益。

Description

一种镁合金碱性除膜剂及化学镀镍前处理工艺

技术领域

本发明属于金属防护领域，特别涉及一种镁合金碱性除膜剂及化学镀镍前处理工艺。

背景技术

镁合金被誉为21世纪的绿色金属结构材料，密度低、比强度和比刚度高，且阻尼性、切削性、铸造性能优越，在汽车工业、航天航空工业、电子工业上得到了日益广泛的应用。

镁的标准电极电势为-2.34V，具有很高的反应活性，在空气或溶液中，镁合金会很快生成一层极薄的氧化膜，从而导致电镀或化学镀时金属镀层与镁基底附着力不强，达不到使用要求。

目前已工业化量产的镁铝合金材料型号为AZ-91D，其广泛应用于3C消费电子产业，如手机内、外构件、笔记本计算机外壳等。由于此类产品形状复杂，在压铸成型时极易产生偏析相而造成工件表面成份分布不均匀，同时使用的脱模剂也会大量残留在工件表面，所以，大大增加了电镀前处理的困难度。

目前基于镁铝合金电镀或化学镀的传统前处理工艺，主要由除油、酸洗、活化、浸锌四个步骤组成，其中酸洗、活化两工序协同作用，对于工件表面较薄的氧化膜可以去除干净。但市面上销售的酸洗、活化工序的药水一般含有六价铬或高浓度的氢氟酸，不仅对环境和人体健康有很大危害，而且对压铸工件表面较厚的氧化膜，尤其是残留的脱模剂处理能力差，无法去除干净，影响镀层结合力。这时，为了解决因前处理液无法去除的氧化膜和脱模剂造成的影响，往往需要先经过喷砂或机械抛光等工序处理，把表面的氧化膜和脱模剂去除干净后，然后经过传统前处理工艺，得到很好的镀层结合力效果。但这样的前处理流程，不仅增加了生产成本，同时也使得产品种类的生产受到局限（因为有些外观复杂工件要求光亮，无法进行抛光，又不能喷砂处理）。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种碱性除膜剂及镀镍前处理工艺。

本发明所采取的技术方案是：

一种镁合金碱性除膜剂，按质量百分比，包括以下组份：苛性碱0.5～10%，碳酸钠或碳酸钾0.2～4%，水溶性焦磷酸盐0.3～6%，水溶性柠檬酸盐0.3～6%，余量为去离子水。

优选的，该碱性除膜剂按质量百分比，包括以下组份：苛性碱1～8%，碳酸钠或碳酸钾0.5～3%，水溶性焦磷酸盐0.8～4%，水溶性柠檬酸盐0.5～4%，余量为去离子水。

优选的，该除膜剂还包括水溶性葡萄糖酸盐和/或有机多膦酸盐。

优选的，按质量百分比，葡萄糖酸盐的含量为0.1～3%，有机多膦酸盐的含量为0.1～3%。

优选的，按质量百分比，葡萄糖酸盐的含量为1.5～2%，有机多膦酸盐的含量为1～1.5%。

一种镀镍前处理工艺，包括除油、酸洗、除膜、活化工序，其中，除膜工序所用的碱性除膜剂如上所述。

优选的，除膜工序在超声辅助下进行。

优选的，超声波频率为20～40KHz。

优选的，除膜工序的处理温度为55～65℃。

优选的，除膜工序的处理时间为0.5～3min。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种不含六价铬、氟化物等危险物的碱性除膜剂，在超声波辅助作用下，利用超声波的机械振动和碱性除膜剂的化学腐蚀、溶解协同作用，使镁合金工件表面氧化膜和残留的脱模剂彻底处理干净，从而简化了镀镍工艺流程、降低成本、提高了生产效益。

具体实施方式

一种镁合金碱性除膜剂，按质量百分比，包括以下组份：苛性碱0.5～10%，碳酸钠或碳酸钾0.2～4%，水溶性焦磷酸盐0.3～6%，水溶性柠檬酸盐0.3～6%，余量为去离子水。其中，碳酸钠或碳酸钾用作pH缓冲剂，起腐蚀抑制作用；焦磷酸盐用于溶解金属氧化物，起到除膜作用；柠檬酸盐对金属起络合作用，使溶液体系稳定；苛性碱提供碱度，用于调节溶液的pH值。

优选的，为了强化溶解金属氧化物、加强除膜能力，还可在体系中添加水溶性葡萄糖酸盐和/或有机多膦酸盐。

优选的，按质量百分比，葡萄糖酸盐的含量为0.1～3%，有机多膦酸盐的含量为0.1～3%。更优的，按质量百分比，葡萄糖酸盐的含量为1.5～2%，有机多膦酸盐的含量为1～1.5%。

更优的，按质量百分比，该碱性除膜剂包括以下组份：苛性碱1～4.5%，碳酸钠或碳酸钾1～2%，水溶性焦磷酸盐2～3.5%，水溶性柠檬酸盐1～3%，水溶性葡萄糖酸盐1.5～2%，有机多膦酸盐1～1.5%，余量为去离子水。

更优的，葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钾；有机多膦酸盐为氨基三亚甲基膦酸钾、羟基亚乙基二膦酸钾、乙二胺四亚甲基膦酸钾中的至少一种。

优选的，除膜工序在超声辅助下进行。超声波频率优选为20～40KHz。除膜工序的处理温度优选为55～65℃。处理时间优选为0.5～3min。

下面结合实施例，进一步阐述本发明。

以下实施例和对比例均采用AZ-91D镁合金工件作为试样，其化学组成如表1所示：

表1AZ-91D镁合金化学组成

实施例1～8

镀镍工艺流程如下：

1)超声波除油：

除油剂配方和工作条件如下：

氢氧化钠5～10g/L，磷酸钠5～10g/L，OP系列乳化剂1～5g/L，余量为水；

处理温度为50～60℃，时间为3～6min；超声频率为20～40KHz；

2)酸洗：

溶液配方和工作条件如下：

磷酸5～10g/L，柠檬酸10～15g/L，乌洛托品0.1～0.5g/L，余量为水；

处理温度为20～30℃，时间为1～1.5min；

3)超声波碱性除膜：

碱性除膜剂的组成见表2，工作条件如下：

处理温度为55～65℃，时间为0.5～3min，超声频率为20～40KHz；

4)活化：

溶液配方和工作条件如下：

焦磷酸钾10～15g/L，氟化钠3～5g/L，硝酸钠3～5g/L，葡糖糖酸钠20～30g/L，有机膦酸盐50～80g/L，余量为水；

处理温度为50～60℃，时间为0.5～1min，pH为10～11；

5)浸锌：

溶液配方和工作条件如下：

硫酸锌40～60g/L，焦磷酸钾10～30g/L，氟化钠3～5g/L，碳酸钠4～7g/L，葡糖糖酸钠10～15g/L，有机膦酸盐30～50g/L，余量为水；

处理温度为50～60℃，时间为2～4min，pH为10～11；；

6)化学镀镍：

溶液配方和工作条件如下：

醋酸镍15～30g/L，次磷酸钠20～30g/L，柠檬酸5～10g/L，乳酸10～20g/L，氨基羧酸2～6g/L，氟化氢氨10～20g/L，十二烷基苯磺酸钠0.05～0.1g/L余量为水；

处理温度为75～80℃，时间为30～60min；氨水调节pH为5.5～6.0；

7)电镀：

后续常规电镀，铜层15～20μm、镍层10～15μm、三价铬层0.2～0.5μm。

当然，镁合金工件经上述各步骤处理时，每个步骤之间都需经过两道自来水清洗和一道纯水清洗，确保清洗干净，防止各步骤药液交叉污染。

结合力检测方法：将镀三价铬处理后的AZ-91D镁合金试样在200℃下烘烤1小时，立即浸入室温水冷却，观察镀层表面，无起泡或脱皮为检测合格。

各实施例超声波碱性除膜工序及除膜、镀镍效果如表3所示。

对比例

镀镍工艺流程如同实施例6，但无“3）超声波碱性除膜”的处理步骤。

其除膜、镀镍效果如表3所示。

表2碱性除膜剂的组成

注：

其中，除膜剂1#～5#中的苛性碱为氢氧化钠，6#～8#中为氢氧化钾；

除膜剂1#～6#中焦磷酸盐为焦磷酸钾，7#、8#中为焦磷酸钠；

除膜剂1#～5#中的水溶性柠檬酸盐为柠檬酸钠，6#～8#中为柠檬酸钾；

除膜剂2#、4#中的水溶性葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠，5#～8#中为葡萄糖酸钾；

除膜剂3#、5#中有机多膦酸盐为氨基三亚甲基膦酸钾，4#中为羟基亚乙基二膦酸钾，6#～7#中为乙二胺四亚甲基膦酸钾，8#中为氨基三亚甲基膦酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸钾（质量比1:2）。

表3超声波碱性除膜工序及处理效果

本发明针对目前工业化生产时，镁铝合金表面氧化膜和脱模剂利用一般化学方法无法处理的问题，提供一种不含六价铬、氟化物等危险物的碱性除膜剂，在超声波设备辅助作用下，利用超声波的机械振动和碱性除膜剂的化学腐蚀、溶解协同作用，使镁合金工件表面氧化膜和残留的脱模剂彻底处理干净。由于超声波具有很强地穿透性特点，尤其对于形状复杂，深孔较多的工件处理也具有显著作用，同时克服了使用喷砂和抛光处理方法存在的不足，从而简化电镀工艺流程、降低成本、提高了生产效益。

Claims

1.一种镁合金碱性除膜剂，其特征在于：按质量百分比，包括以下组份：苛性碱0.5～10％，碳酸钠或碳酸钾0.2～4％，水溶性焦磷酸盐0.3～6％，水溶性柠檬酸盐0.3～6％，水溶性葡萄糖酸盐0.1～3％和/或有机多膦酸盐0.1～3％，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的碱性除膜剂，其特征在于：按质量百分比，包括以下组份：苛性碱1～8％，碳酸钠或碳酸钾0.5～3％，水溶性焦磷酸盐0.8～4％，水溶性柠檬酸盐0.5～4％，水溶性葡萄糖酸盐0.1～3％和/或有机多膦酸盐0.1～3％，余量为去离子水。

3.根据权利要求1所述的碱性除膜剂，其特征在于：按质量百分比，葡萄糖酸盐的含量为1.5～2％，有机多膦酸盐的含量为1～1.5％。

4.一种镀镍前处理工艺，包括除油、酸洗、除膜、活化工序，其中，除膜工序所用的碱性除膜剂如权利要求1～3任意一项所述。

5.根据权利要求4所述的一种镀镍前处理工艺，其特征在于：除膜工序在超声辅助下进行。

6.根据权利要求5所述的一种镀镍前处理工艺，其特征在于：超声波频率为20～40KHz。

7.根据权利要求4～6任意一项所述的一种镀镍前处理工艺，其特征在于：除膜工序的处理温度为55～65℃。

8.根据权利要求7所述的一种镀镍前处理工艺，其特征在于：除膜工序的处理时间为0.5～3min。