CN104451622B - 化学浸镀液及在高硅铝合金表面镀锡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学浸镀液及在高硅铝合金表面镀锡的方法。该化学浸镀液包括碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐、醋酸和水。本发明所提供的上述化学浸镀液中含有醋酸。在化学浸镀液中加入醋酸，主要能够起到缓解因高硅铝合金中硅含量过高导致的镀锡层色泽暗沉、表面粗糙，提高镀锡层光亮度的作用。同时，采用上述化学浸镀液对高硅铝合金进行浸泡后，能够直接利用化学反应，以高硅铝合金本体中的铝原子为电子源，使金属锡“取代”铝合金表面的铝原子形成金属锡层。通过本发明提供的方法所形成的金属锡层与铝合金之间具有较好的结合力。

Description

化学浸镀液及在高硅铝合金表面镀锡的方法
技术领域
本发明涉及化学镀锡领域，具体而言，涉及一种化学浸镀液及在高硅铝合金表面镀锡的方法。
背景技术
近年来，随着全球资源消耗量的逐年增长，如何减缓金属产品的耗损率，延长金属产品的使用寿命成为了一个关注热点。目前，对金属产品进行表面处理是减少金属产品耗损率的一种常用方法，特别是在金属产品表面进行电镀后，能够提高金属产品的耐磨性、抗腐蚀性等性质。电镀，实为利用电解原理，以镀层金属作为阳极，以待镀工件作为阴极，在金属产品表面镀上一层其他金属的过程。比如，为提高铝合金的表面耐磨性和润滑性，通常会在铝合金表面利用电镀法镀上一层金属锡。
然而，使用电镀法在铝合金表面镀锡时，由于金属铝是一种两性金属，具有较高的反应活性，若在铝合金表面直接镀锡，形成的金属锡层与铝合金之间的结合力较弱，在后期的应用中这层金属锡层容易脱落。为了提高金属锡层与铝合金之间的结合力，通常在电镀锡层之前，先在铝合金表面电镀一层金属铜层。这样的情况下，铝合金表面镀层的厚度较厚，无法满足某些金属产品中对于镀层厚度的要求。此外，上述镀锡的方法工艺复杂，难以保证镀层的质量。
为了解决电镀法在铝合金表面镀锡较为困难的问题，很多研究者将关注点移至化学浸镀法上，其原理实际上是利用依靠铝合金在化学浸镀液中发生的化学反应，以达到对铝合金进行表面镀锡的效果。然而，相较于普通的铝合金而言，采用适用于普通的化学浸镀液很难对高硅铝合金(含硅量高于11％)的表面镀锡。这是由于高含量的硅会因为槽液的水解作用容易导致镀锡层色泽暗沉，镀锡表面粗糙。在此基础上，有必要开发一种专门针对高硅铝合金进行表面镀锡的化学浸镀液。
发明内容
本发明旨在提供一种化学浸镀液及在高硅铝合金表面镀锡的方法，以解决现有技术中高硅铝合金镀锡层色泽暗沉、表面粗糙的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种化学浸镀液，其包括碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐、醋酸和水。
进一步地，上述化学浸镀液中，碱金属锡酸盐的含量为120～160g/L，碱金属醋酸盐的含量为40～60g/L，醋酸的含量按照60wt％醋酸水溶液计为4～10ml/L。
进一步地，上述化学浸镀液中，碱金属锡酸盐的含量为140～150g/L，碱金属醋酸盐的含量为45～55g/L，醋酸的含量按照60wt％醋酸水溶液计为6～9ml/L。
进一步地，上述碱金属锡酸盐为锡酸钠或锡酸钾，碱金属醋酸盐为醋酸钠或醋酸钾。
进一步地，上述碱金属锡酸盐为锡酸钠，碱金属醋酸盐为醋酸钠。
根据本发明的另一方面，提供了一种在高硅铝合金表面镀锡的方法，其包括采用上述化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀，得到镀锡高硅铝合金的步骤。
进一步地，上述采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤中，镀锡温度为70～80℃，镀锡时间为4～8min。
进一步地，上述采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤中，将压缩空气通入化学浸镀液中以对化学浸镀液进行搅拌，优选压缩空气的通入量小于0.4L/s。
进一步地，上述采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤之前，还包括对高硅铝合金的表面进行预处理的步骤；预处理的步骤包括：采用强酸对铝合金的表面进行浸蚀，然后进行水洗；其中，强酸为硝酸与氢氟酸的混合酸或者浓度为60～64wt％的浓硝酸水溶液；优选地，混合酸由密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3～3.5:1配置而成；更优选地，预处理步骤中的浸蚀温度为10～30℃，浸蚀时间为10～30s。
进一步地，上述采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤中，同时监控化学浸镀液中碱金属锡酸盐含量的变化，以确保碱金属锡酸盐的含量不低于115g/L。
本发明提供了一种化学浸镀液及在高硅铝合金表面镀锡的方法。当高硅铝合金浸入到上述含有碱金属锡酸盐的化学浸镀液中时，铝合金中的铝能够失去电子变为三价离子溶解至溶液中，其反应离子方程式如下：AL－3e→AL3+。同时，化学浸镀液中的碱金属锡酸盐获得电荷，以锡酸离子形式存在的锡能够在铝合金表面被还原，形成金属锡层，其反应离子方程式如下：SnO3 2－+3H2O+4e→Sn↓+6OH－。更为重要的是，本发明所提供的上述化学浸镀液中含有醋酸。在化学浸镀液中加入醋酸，主要能够起到缓解因高硅铝合金中硅含量过高导致的镀锡层色泽暗沉、表面粗糙，提高镀锡层光亮度的作用。同时，采用上述化学浸镀液对高硅铝合金进行浸泡后，能够直接利用化学反应在高硅铝合金表面浸镀形成金属锡层。与电镀法中在高硅铝合金表面“物理”附着金属锡层的方式不同，采用上述化学浸镀法，能够以高硅铝合金本体中的铝原子为电子源，使金属锡“取代”铝合金表面的铝原子形成金属锡层。这样的金属锡层与铝合金之间具有较好的结合力。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术部分所介绍的，高硅铝合金表面镀锡时，镀锡层色泽暗沉，镀锡表面粗糙。为了解决这一问题，本发明发明人提供了一种化学浸镀液，其包括碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐、醋酸和水。
当铝合金浸入到上述含有碱金属锡酸盐的化学浸镀液中时，铝合金中的铝能够失去电子变为三价离子溶解至溶液中，其反应离子方程式如下：AL－3e→AL3+。同时，化学浸镀液中的碱金属锡酸盐获得电荷，以锡酸离子形式存在的锡能够在铝合金表面被还原，形成金属锡层，其反应离子方程式如下：SnO3 2－+3H2O+4e→Sn↓+6OH－。更为重要的是，本发明所提供的上述化学浸镀液中含有醋酸。在化学浸镀液中加入醋酸，主要能够起到缓解因高硅铝合金中硅含量过高导致的镀锡层色泽暗沉、表面粗糙，提高镀锡层光亮度的作用。同时，采用上述化学浸镀液对高硅铝合金进行浸泡后，能够直接利用化学反应在高硅铝合金表面浸镀形成金属锡层。与电镀法中在高硅铝合金表面“物理”附着金属锡层的方式不同，采用上述化学浸镀法，能够以高硅铝合金本体中的铝原子为电子源，使金属锡“取代”铝合金表面的铝原子形成金属锡层。这样的金属锡层与铝合金之间具有较好的结合力。另外，采用上述化学浸镀法在高硅铝合金表面镀锡，能够将金属锡层的厚度控制在较低的范围，使其满足某些高硅铝合金产品对镀锡层厚度的要求。
本发明上述化学浸镀液中，只要同时含有碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐和醋酸，就能够在一定程度上提高高硅铝合金表面镀锡层的光亮度。在一种优选的实施方式中，上述化学浸镀液中，碱金属锡酸盐的含量为120～160g/L，碱金属醋酸盐的含量为40～60g/L，醋酸的含量按照60wt％醋酸水溶液计为4～10ml/L。对于高硅铝合金而言，采用的化学浸镀液中碱金属锡酸盐的含量若过低，可能会出现有条状暗色不均匀的沉积物，所形成的金属锡层也容易出现厚度不均匀的问题。碱金属锡酸盐的浓度越高，金属锡层的厚度均匀性越高，锡含量越高，但化学浸镀液的成本越高。同时，醋酸含量过低，可能会使得到的高硅铝合金表面的镀锡层亮度欠佳。而醋酸含量过高，可能会使化学浸镀液的整体pH偏酸，从而不利于推动碱金属锡酸盐的化学反应。此外，在化学镀锡的过程中，随着化学反应的进行，有微量的碱生成。将化学浸镀液中的醋酸的含量控制在上述范围，还等够消耗这些微量的碱，使镀锡化学反应更稳定地进行。总之，将碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐和醋酸的浓度控制在上述范围，有利于平衡化学浸镀液的成本和浸镀效果，使高硅铝合金表面的镀锡层表面平整、外观洁白且光泽度较高。
本发明上述化学浸镀液中，只要将各成分的含量控制在上述范围，就能够使高硅铝合金表面的镀锡层光滑洁白、光泽度较。在一种优选的实施方式中，化学浸镀液中，碱金属锡酸盐的含量为140～150g/L，碱金属醋酸盐的含量为45～55g/L，醋酸的含量按照60％醋酸水溶液计为6～9ml/L。将化学浸镀液中各成分的含量控制在上述范围内，能够进一步提高高硅铝合金表面镀锡层的光滑度、洁白度和亮度，还有利于提高高硅铝合金表面镀锡的速度，使得高硅铝合金镀锡时兼具生产效率和生产质量。
本发明上述化学浸镀液中，采用的碱金属锡酸盐优选包括但不限于锡酸钠或锡酸钾，碱金属醋酸盐优选包括但不限于醋酸钠或醋酸钾。更优选地，出于节约成本的考虑，上述碱金属锡酸盐为锡酸钠，碱金属醋酸盐为醋酸钠。
另外，本发明发明人还提供了一种高硅铝合金表面镀锡的方法，其包括采用上述的化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀，得到镀锡高硅铝合金的步骤。上述方法中，采用同时含有碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐和醋酸的化学浸镀液对高硅铝合金进行表面镀锡，得到的镀锡层具有较高的光亮度，能够有效缓解因高硅铝合金中硅含量过高导致的镀锡层色泽暗沉、表面粗糙的问题。同时，与电镀法的在铝合金表面“物理”附着金属锡层的方式不同，采用上述化学浸镀法，能够以高硅铝合金本体中的铝原子为电子源，使金属锡“取代”高硅铝合金表面的铝原子形成金属锡层。这样的金属锡层与高硅铝合金之间具有较好的结合力。另外，采用上述化学浸镀法在高硅铝合金表面镀锡，能够将金属锡层的厚度控制在较低的范围，使其满足某些高硅铝合金产品对镀锡层厚度的要求。
根据本发明上述的教导，本领域技术人员有能力选择具体的浸镀工艺。在一种优选的实施方式中，采用化学浸镀液对铝合金进行浸镀的步骤中，镀锡温度为70～80℃，镀锡时间为4～8min。在上述化学浸镀的过程中，若液温过低，金属锡的沉积速率较低，且析出厚度较薄。若液温过高，可能会在所形成的金属锡层中产生气孔和一些黑色析出物，这些黑色析出物可能会出现在高硅铝合金基体和金属锡层之间的界面上，从而影响高硅铝合金基体和镀层之间的结合力。
在实际的化学浸镀过程中，可以对化学浸镀液进行轻微搅拌，以使高硅铝合金表面保持充分的金属锡供源。一种优选的实施方式中，采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤中，将压缩空气通入化学浸镀液中以对化学浸镀液进行搅拌，优选压缩空气的通入量小于0.4L/s。
本发明上述方法中，只要将高硅铝合金置于化学浸镀液中，就能够利用前述的化学反应在铝合金表面镀上光泽度较高的金属锡层。在一种优选的实施方式中，上述方法中，采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤之前，还包括对高硅铝合金的表面进行预处理的步骤；预处理的步骤包括：采用强酸对铝合金的表面进行浸蚀，然后进行水洗。采用强酸浸蚀铝合金表面，能够去除铝合金表面的氧化物。同时，还能够对高硅铝合金表面进行粗糙化处理，使得后期沉积在其表面上的金属锡层与高硅铝合金基体之间具有更好的结合力。
本领域技术人员有能力选择具体的浸蚀工艺。优选地，上述强酸为硝酸与氢氟酸的混合酸或者浓度为60～64wt％的浓硝酸水溶液；优选地，混合酸由密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3～3.5:1配置而成；更优选地，预处理步骤中的浸蚀温度为10～30℃，浸蚀时间为10～30s。上述混合酸中，采用的硝酸和氢氟酸均为酸的水溶液。在实际的化学浸镀过程中，高硅铝合金工件的表面可能存在一定量的油脂。在一种优选的实施方式中，对高硅铝合金的表面进行上述预处理的步骤中，在对高硅铝合金表面进行浸蚀的步骤之前，还包括对高硅铝合金表面进行除油的步骤；除油的步骤包括：采用清洗剂对高硅铝合金的表面进行冲洗或浸泡，然后进行水洗；优选清洗剂包括但不限于汽油、FS-2水基清洗剂或去污粉，浸泡时间为15～30s。其中，优选将FS-2水基清洗剂配置成浓度为3-5％的水溶液。
应用上述化学浸镀方法处理高硅铝合金，就能够在铝合金表面镀上光泽度较高的金属锡层。在一种优选的实施方式中，采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤之后，还包括对镀锡铝合金的表面进行后处理的步骤；后处理的步骤包括：采用温度大于70℃的热水清洗镀锡高硅铝合金的表面15～30s。采用温度大于70℃的热水清洗镀锡铝合金的表面，能够去除其表面残留的杂质。在热水清洗之后，优选用热烘干机将镀锡高硅铝合金表面吹干。
值得注意的是，在实际的化学浸镀过程中，可以利用上述化学浸镀液对不同的高硅铝合金工件进行连续镀锡。在长时间的使用过后，化学浸镀液中的金属锡供源(碱金属锡酸盐)的含量会发生下降。一种优选的实施方式中，采用化学浸镀液对高硅铝合金进行浸镀的步骤中，同时监控化学浸镀液中碱金属锡酸盐的变化，以确保碱金属锡酸盐的含量不低于115g/L时。
采用本发明上述的方法制备方法制得的镀锡铝合金，铝合金表面的金属锡层的厚度较薄，镀层与铝合金基体之间也具有较高的结合力。除此之外，该镀锡铝合金的表面为无光泽的白色，颜色比较美观。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 100g/L 70g/L 2ml/L
浸镀工艺如下：
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为65℃，浸镀时间为5min，压缩空气的通入量为0.5L/s。然后取出活塞，得到表面镀锡的活塞。
实施例2
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 170g/L 30g/L 12ml/L
浸镀工艺如下：
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为70℃，浸镀时间为1min，压缩空气搅拌的通入量为0.4L/s。然后取出活塞，得到表面镀锡的活塞；
在浸镀过程中，连续放入多个待镀活塞，同时监控化学浸镀液中锡酸钠的含量的变化，当锡酸钠的含量低于165g/L时，向化学浸镀液中补充锡酸钠至其含量达到原始含量。
实施例3
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 120g/L 60g/L 10ml/L
浸镀工艺如下：
采用汽油对活塞表面进行除油处理后，水洗15s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面30s，水洗15s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为80℃，浸镀时间为1min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面15s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞；
在浸镀过程中，连续放入多个待镀活塞，同时监控化学浸镀液中锡酸钠和氢氧化钠的含量的变化，当锡酸钠的含量低于115g/L时，向化学浸镀液中补充锡酸钠至其含量达到原始含量。
实施例4
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 160g/L 40g/L 4ml/L
浸镀工艺如下：
采用去污粉对活塞表面进行除油处理后，水洗30s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3.5:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面15s，水洗30s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为70℃，浸镀时间为4min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面30s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞。
实施例5
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 140g/L 55g/L 9ml/L
浸镀工艺如下：
采用去污粉对活塞表面进行除油处理后，水洗20s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面20s，水洗20s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为70℃，浸镀时间为4min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面20s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞。
实施例6
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 150g/L 45g/L 6ml/L
浸镀工艺如下：
采用去污粉对活塞表面进行除油处理后，水洗20s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面20s，水洗20s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为80℃，浸镀时间为1min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面20s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞。
实施例7
该实施例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 145g/L 48g/L 7ml/L
浸镀工艺如下：
采用去污粉对活塞表面进行除油处理后，水洗20s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面20s，水洗20s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为75℃，浸镀时间为3min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面20s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞。
对比例1
该对比例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 120g/L 60g/L 0
采用去污粉对活塞表面进行除油处理后，水洗20s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面20s，水洗20s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为70℃，浸镀时间为4min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面20s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞。
对比例2
该对比例是在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层，其目的是在活塞开始运行的磨合期间起到润滑作用，以防止拉伤气缸。
化学浸镀液除水以外的配方如下：
组分 Na2SnO3·3H2O CH3COONa 醋酸(以60％醋酸水溶液计)
含量 70g/L 30g/L 0
采用去污粉对活塞表面进行除油处理后，水洗20s；用密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3:1配置而成的混合酸浸蚀活塞表面20s，水洗20s；
将活塞置于上述化学浸镀液中进行浸镀，其中，浸镀温度为70℃，浸镀时间为4min，压缩空气的通入量为0.3L/s。浸镀后取出活塞，用温度为72℃的热水清洗活塞表面20s后，用热烘干机吹干，得到表面镀锡的活塞。
对比例3
该对比例采用电镀法在某摩托车发动机中的活塞(高硅铝合金材质，ZL108，全称ZAlSn2Cu2Mg1，其中含硅11％～13％，含铜1％～2％，含镁0.45％～1％，含锰0.3％～0.9％，铝为余量)表面镀一层金属锡层。
酸性电镀液除水以外的配方如下：
组分 硫酸亚锡 H2SO4 β-萘酚 明胶
含量(g/L) 50 70 1 2
电镀工艺如下：
采用汽油对活塞表面进行除油处理后，水洗15s；
将水洗后的活塞置于上述电镀液中进行电镀，以活塞作为阴极，以金属锡板作为阳极。其中，温度为20℃，电镀时间为2min，阴极电流密度为0.5A/dm2。然后取出活塞，得到表面镀锡的活塞。
对上述实施例1至5和对比例1中制得的镀锡铝合金活塞进行性能表征。
表征方法：
1)观察活塞表面的颜色和光泽；
2)金属锡层厚度：采用涡流测厚仪测量上述镀锡铝合金活塞表面金属锡层的厚度；
3)镀层与活塞基体之间的结合力：将镀锡铝合金活塞加热至100℃、150℃、200℃、250℃和280℃，1小时后浸入温度为20℃的冷水中，观察镀层的变化。表征结果如表1所示：
表1
由表1中的数据和描述，可以看出，采用本发明的化学浸镀液在高硅铝合金表面镀上的金属锡层，其厚度较薄，镀层与铝合金基体之间的结合力较好。
特别地，采用实施例5至7中的化学浸镀液和浸镀方法，得到的镀锡高硅铝合金活塞在280℃的高温下保持1小时后，放入温度为20℃的冷水中后，均无起泡起皮现象。这表明活塞表面的金属锡镀层与活塞基体之间的结合力良好。
更为特别地，采用同时含有碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐和醋酸的化学浸镀液对高硅铝合金表面进行化学镀锡，能够有效改善因高含量的硅导致的高硅铝合金表面镀锡层色泽暗沉、表面粗糙的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种化学浸镀液，其特征在于，所述化学浸镀液包括碱金属锡酸盐、碱金属醋酸盐、醋酸和水；所述化学浸镀液中，所述碱金属锡酸盐的含量为120～160g/L，所述碱金属醋酸盐的含量为40～60g/L，所述醋酸的含量按照60wt％醋酸水溶液计为4～10ml/L。
2.根据权利要求1所述的化学浸镀液，其特征在于，所述化学浸镀液中，所述碱金属锡酸盐的含量为140～150g/L，所述碱金属醋酸盐的含量为45～55g/L，所述醋酸的含量按照60wt％醋酸水溶液计为6～9ml/L。
3.根据权利要求2所述的化学浸镀液，其特征在于，所述碱金属锡酸盐为锡酸钠或锡酸钾，所述碱金属醋酸盐为醋酸钠或醋酸钾。
4.根据权利要求3所述的化学浸镀液，其特征在于，所述碱金属锡酸盐为锡酸钠，所述碱金属醋酸盐为醋酸钠。
5.一种在高硅铝合金表面镀锡的方法，其特征在于，包括采用权利要求1至4中任一项所述的化学浸镀液对所述高硅铝合金进行浸镀，得到镀锡高硅铝合金的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用所述化学浸镀液对所述高硅铝合金进行浸镀的步骤中，镀锡温度为70～80℃，镀锡时间为4～8min。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用所述化学浸镀液对所述高硅铝合金进行浸镀的步骤中，将压缩空气通入所述化学浸镀液中以对所述化学浸镀液进行搅拌，优选所述压缩空气的通入量小于0.4L/s。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，采用所述化学浸镀液对所述高硅铝合金进行浸镀的步骤之前，还包括对所述高硅铝合金的表面进行预处理的步骤；所述预处理的步骤包括：
采用强酸对铝合金的表面进行浸蚀，然后进行水洗；
其中，所述强酸为硝酸与氢氟酸的混合酸或者浓度为60～64wt％的浓硝酸水溶液；优选地，所述混合酸由密度为1.42g/ml的硝酸和密度为1.1g/ml的氢氟酸按照体积比3～3.5:1配置而成；更优选地，预处理步骤中的浸蚀温度为10～30℃，浸蚀时间为10～30s。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，采用所述化学浸镀液对所述高硅铝合金进行浸镀的步骤中，同时监控所述化学浸镀液中所述碱金属锡酸盐含量的变化，以确保所述碱金属锡酸盐的含量不低于115g/L。
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