CN103898563B

CN103898563B - 镁锂合金表面电镀镍方法

Info

Publication number: CN103898563B
Application number: CN201410105351.9A
Authority: CN
Inventors: 巫瑞智; 裴迪; 张密林
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-03-21
Also published as: CN103898563A

Abstract

本发明提供的是一种镁锂合金表面电镀镍方法。先对镁锂合金进行浸锌再电镀镍，所述浸锌在如下溶液中进行：焦磷酸钾120-180g/L、碳酸钠3-8g/L、氟化钠2-6g/L、硫酸锌30-50g/L；所述电镀镍的电镀液配方为：硫酸镍220-280g/L、氯化镍16-22g/L、磷酸氢二钾20-60g/L、硼酸25-45g/L、香草醛0.07-0.13g/L、柠檬酸钠100-130g/L、十二烷基硫酸钠0.07-0.13g/L、植酸0.07-0.13g/L，电镀温度为45～70℃，电流密度1～2A/dm²，pH值为6.5～7.5，电镀时间为30～50min。本发明在镁锂合金表面得到平整、致密并且光亮的银白色镍镀层，提高了镁锂合金的耐腐蚀性能。

Description

镁锂合金表面电镀镍方法

技术领域

本发明涉及的是一种镁锂合金表面电镀镍的工艺。

背景技术

镁锂合金是目前最轻的金属结构材料，具有良好的导热性，导电性，延展性，在航空航天等领域有着广泛的应用。随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。

但由于镁锂合金中主体元素镁和锂均是非常活泼的元素，其标准电极电位比较低，镁的标准电极电位为-2.37V，而锂的标准电极电位为-3.05V，使得镁锂合金的活性较高，耐腐蚀性能较差，这已成为制约镁锂合金在相关领域获得广泛应用的关键难题之一。

为提高镁锂合金的耐腐蚀性能，目前已有多种适用于镁锂合金的表面处理方法，例如，杨黎晖等（YangLH,ZhengYZ,etal.ElectrolessNi-PplatingwithmolybdatepretreatmentonMg-8Lialloy[J].JournalofAlloysandCompounds,2009,467(1/2):562～566.）对镁锂合金（Mg-8Li-2Al-3Zn-0.7Re）的化学镀镍虽然镀层致密，无明显缺陷，但化学镀镍工艺所用的镍盐多以碱式碳酸镍或醋酸镍为主，镀液成本高，稳定性差。由于镁合金进入各种金属电镀液时，极易和各种金属离子置换生成疏松的置换膜，也极易遭受镀液中的Cl^－、等阴离子的腐蚀。此外，对于镁锂合金来说，其电极电位极低，更容易被腐蚀，因此不适合常规的电镀方法。但电镀法由于其成本低廉、稳定性好、容易操作，且易实现批量生产等优点而成为各种合金表面处理方法应用中最为普通的方法之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在工序简化的前提下还不影响其镀层结合力，不仅能提高镀层制备的速度，而且使镁锂合金的耐腐蚀性得到提高的镁锂合金表面电镀镍方法。

本发明的目的是这样实现的：

先对镁锂合金进行浸锌再电镀镍，所述浸锌在如下溶液中进行：焦磷酸钾120-180g/L、碳酸钠3-8g/L、氟化钠2-6g/L、硫酸锌30-50g/L；所述电镀镍的电镀液配方为：硫酸镍220-280g/L、氯化镍16-22g/L、磷酸氢二钾20-60g/L、硼酸25-45g/L、香草醛0.07-0.13g/L、柠檬酸钠100-130g/L、十二烷基硫酸钠0.07-0.13g/L、植酸0.07-0.13g/L，电镀温度为45～70℃，电流密度1～2A/dm²，pH值为6.5～7.5，电镀时间为30～50min。

在进行浸锌之前先对镁锂合金进行预处理，所述预处理包括如下步骤：

打磨：将镁锂合金用600#到2000#砂纸进行打磨，打磨过程中用蒸馏水频繁清洗，然后进行超声清洗，随后用冷风吹干；

碱洗：称量1.5gNaOH、0.5gNa₃PO₄·12H₂O、0.5gNa₂SiO₃放入50ml的蒸馏水中，搅拌后放入55℃的水浴锅中，再将打磨好的镁锂合金放入其中，10min后取入放入蒸馏水中清洗，并且在清洗的过程中用到超声；

酸洗：称量9gCrO₃、2gFe(NO₃)₂、0.2gNaF放入50ml蒸馏水中，搅拌后，将镁锂合金放入其中，室温下，超声进行酸洗，到表面产生均匀气泡为止，酸洗后立即用蒸馏水中超声清洗；

活化：量取10ml磷酸，称量5gNH₄HF₂放入50ml蒸馏水中，搅拌至其溶解后将镁锂合金放入其中，至表面产生均匀气泡，取出后，在室温下，超声进行活化，活化后，放入蒸馏水中超声清洗。

本发明研究出针对镁锂合金的特殊镀液，从而实现了在镁锂合金表面电镀镍的工艺。

本发明采用电镀的方法在镁锂合金表面电镀镍，采用常规的镁锂合金表面前处理工艺，经过浸锌工艺打底，再进行电镀镍的工艺，在电镀液中还选取磷酸氢二钾、柠檬酸钠、植酸等作为添加剂，在工序简化的前提下，还不影响其镀层结合力，不仅提高了镀层制备的速度，而且使镁锂合金的耐腐蚀性得到了提高，其强度、硬度等性能也都得以提高，同时加入香草醛作为光亮剂的镍镀层还可以使镁锂合金表面得到美化。并且，本发明以硫酸镍作为主盐，不仅实验结果良好，而且无毒、无味、无排放物，属环保工艺、环境友好。此发明有效地提高了镁锂合金的耐腐蚀性能，降低成本，操作简单，可以批量化生产，为解决镁锂合金不能广泛应用的问题提供了一种新思路，从而可以使镁锂合金产业更好的发展。

本发明所具有的实质性特点和有益效果：

（1）本发明经过浸锌打底，再进行电镀镍，仅一层打底，就可以在镁锂合金表面进行电镀镍工艺，工序简化。

（2）本发明通过添加磷酸氢二钾、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠等特殊添加剂，在其工序简化的前提下，没有影响镀层的结合力，镀层完整、致密，其耐腐蚀性、硬度、强度等，也均得到了提高。

（3）本发明在实验过程中，用硫酸镍作为主盐，相比于化学镀镍的碱式碳酸镍或醋酸镍，不仅实验结果良好，而且无毒、无味、无排放物，属环保工艺、环境友好。

（4）本发明采用香草醛作为光亮剂，得到了一层致密、光亮、银白色的镍镀层，此镀层经过盐雾实验和热震法处理后，镀层依然完好，表明此镍镀层与基体结合牢固，而耐腐蚀性能得到了提高，因此，可以使镁锂合金更好的得到应用。

（5）本发明的工艺简单、参数易于控制，成本低，成品率高，节能，方便批量生产，可广泛应用于工艺生产中，应用前景好。

附图说明

图1实施例1中镁锂合金表面镍镀层的组织扫描照片。

图2实施例1中镁锂合金截面图。

图3为实施例1中的能谱照片。

图4为实施1中的XRD照片。

图5为基体与实施1中试样的塔菲尔曲线，A为镁锂合金基体，B为镍镀层试样。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案做详细描述：

实施例1（此实施例为最佳方案）：

浸锌配方为：焦磷酸钾130g/L，碳酸钠4g/L，氟化钠3g/L，硫酸锌35g/L；电镀液配方为：硫酸镍230g/L；氯化镍18g/L；磷酸氢二钾36g/L；硼酸33g/L；香草醛0.08g/L；柠檬酸钠100g/L；十二烷基硫酸钠0.08g/L；植酸0.09g/L；电镀温度为50℃；电流密度1A/dm²；pH值为6.5；电镀时间为30min。

电镀镍工艺具体步骤：

打磨：将试样用600#到2000#砂纸进行打磨，打磨过程中用蒸馏水频繁清洗，然后进行超声清洗，随后用冷风吹干。

碱洗：称量1.5gNaOH、0.5gNa₃PO₄·12H₂O、0.5gNa₂SiO₃放入50ml的蒸馏水中，搅拌后放入55℃的水浴锅中，再将打磨好的试样放入其中，10min后取入放入蒸馏水中清洗，并且在清洗的过程中用到超声。

酸洗：称量9gCrO₃、2gFe(NO₃)₂、0.2gNaF放入50ml蒸馏水中，搅拌后，将试样放入其中，室温下，超声进行酸洗，到表面产生均匀气泡为止，酸洗后立即用蒸馏水中超声清洗。

活化：量取10ml磷酸，称量5gNH₄HF₂放入50ml蒸馏水中，搅拌至其溶解后将试样放入其中，室温下，超声进行活化，时间不超过10s，活化后，放入蒸馏水中超声清洗。

浸锌：焦磷酸钾130g/L，碳酸钠4g/L，氟化钠3g/L，硫酸锌35g/L，将其放入55℃水浴锅中，20min后取出，放入蒸馏水中超声清洗，冷风吹干。

镀镍：硫酸镍230g/L；氯化镍18g/L；磷酸氢二钾36g/L；硼酸33g/L；香草醛0.08g/L；柠檬酸钠100g/L；十二烷基硫酸钠0.08g/L；植酸0.09g/L，搅拌，调节pH为6.5～7.5，将其放入55℃水浴锅中，调节电源的电压和电流，使电压为2～4V，电流为1～2A/dm²，将试样接阴极，镍片接阳极，打开输出开关，30～50min后取出试样，用蒸馏水清洗后吹干。

本实施例所得的镁锂合金表面的镍镀层具有如下特征：

（1）该条件下所得到的镍镀层在通过扫描电镜进行微观观察，表面均匀致密，没有裂纹和缺陷。参见附图1。

（2）该条件下的截面图清晰可见浸锌层、镀镍层，参见附图2。

（2）该条件下的能谱表征，参见附图3。

（3）该条件下的XRD表征，参见附图4。

（4）该条件下试样与基体的塔菲尔极化曲线对比，参见附图5，其中，A为镁锂合金基体，B为镍镀层试样。

实施例2：

浸锌配方为：焦磷酸钾140g/L，碳酸钠6g/L，氟化钠5g/L，硫酸锌45g/L；电镀液配方为：硫酸镍260g/L；氯化镍22g/L；磷酸氢二钾50g/L；硼酸29g/L；香草醛0.12g/L；柠檬酸钠125g/L；十二烷基硫酸钠0.07g/L；植酸0.13g/L；电镀温度为55℃；电流密度1A/dm²；pH值为6.5；电镀时间为40min。

电镀镍工艺具体步骤同实施例1，条件需要修改的是电镀镍的温度为55℃，并且施镀时间为40min。

本实施例所得的镁锂合金表面的镍镀层从微观上观察镍镀层表面均均匀致密，无明显缺陷。

实施例3：

浸锌配方为：焦磷酸钾125g/L，碳酸钠5g/L，氟化钠4g/L，硫酸锌45g/L；电镀液配方为：硫酸镍255g/L；氯化镍22g/L；磷酸氢二钾40g/L；硼酸28g/L；香草醛0.1g/L；柠檬酸钠125g/L；十二烷基硫酸钠0.08g/L；植酸0.08g/L；电镀温度为55℃；电流密度2A/dm²；pH值为6.5；电镀时间为40min。

电镀镍工艺具体步骤同实施例1，此实施例中电镀镍的时间为40min，电镀温度为55℃，电流调节到2A/dm²。

实施例4：

浸锌配方为：焦磷酸钾150g/L，碳酸钠4.5g/L，氟化钠4.5g/L，硫酸锌48g/L；电镀液配方为：硫酸镍270g/L；氯化镍20g/L；磷酸氢二钾35g/L；硼酸45g/L；香草醛0.11g/L；柠檬酸钠110g/L；十二烷基硫酸钠0.9g/L；植酸0.13g/L；电镀温度为55℃；电流密度2A/dm²；pH值为6.5；电镀时间为30min。

电镀镍工艺具体步骤同实施例1，但在此实施例中电镀条件为：在55℃下进行电镀，电流调节到2A/dm²，电镀时间为30min.

Claims

1.一种镁锂合金表面电镀镍方法，其特征是：先对镁锂合金进行浸锌再电镀镍，所述浸锌在如下溶液中进行：焦磷酸钾130g/L、碳酸钠4g/L、氟化钠3g/L、硫酸锌35g/L；所述电镀镍的电镀液配方为：硫酸镍230g/L、氯化镍18g/L、磷酸氢二钾36g/L、硼酸33g/L、香草醛0.08g/L、柠檬酸钠100g/L、十二烷基硫酸钠0.08g/L、植酸0.09g/L，电镀温度为50℃，电流密度1A/dm²，pH值为6.5，电镀时间为30min；

具体工艺步骤如下：

打磨：将试样用600#到2000#砂纸进行打磨，打磨过程中用蒸馏水频繁清洗，然后进行超声清洗，随后用冷风吹干；

碱洗：称量1.5gNaOH、0.5gNa₃PO₄·12H₂O、0.5gNa₂SiO₃放入50ml的蒸馏水中，搅拌后放入55℃的水浴锅中，再将打磨好的试样放入其中，10min后取出放入蒸馏水中清洗，并且在清洗的过程中用到超声；

酸洗：称量9gCrO₃、2gFe(NO₃)₂、0.2gNaF放入50ml蒸馏水中，搅拌后，将试样放入其中，室温下，超声进行酸洗，到表面产生均匀气泡为止，酸洗后立即在蒸馏水中超声清洗；

活化：量取10ml磷酸，称量5gNH₄HF₂放入50ml蒸馏水中，搅拌至其溶解后将试样放入其中，室温下，超声进行活化，时间不超过10s，活化后，放入蒸馏水中超声清洗；

浸锌：将浸锌溶液放入55℃水浴锅中，将试样放入其中，20min后取出，放入蒸馏水中超声清洗，冷风吹干；

镀镍。