CN105483658A

CN105483658A - 镁锂合金多层化学镀镍处理方法

Info

Publication number: CN105483658A
Application number: CN201410479518.8A
Authority: CN
Inventors: 王正波; 奚昊敏; 翟运飞; 苏培博; 王正华; 顾华洋; 王炜
Original assignee: Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co Ltd
Current assignee: Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: CN105483658B

Abstract

本发明的一种镁锂合金多层化学镀镍处理方法，包括如下步骤：镀前验收→有机溶剂除油→化学除油→热水洗→冷水洗→酸洗→回收→冷水洗→一次活化→冷水洗→退活化膜→冷水洗→二次活化→预镀化学镀镍→回收→冷水洗→焦磷酸盐镀铜→回收→冷水洗→化学镀镍→回收→冷水洗→封闭→冷水洗→热纯水洗→吹干→热处理老化→检验→包装→入库或转下道工序，该方法采用独创的酸洗配方以及两次活化，提高了镀层的结合力；采用分散能力好的焦磷酸盐镀铜，镀铜层厚度均匀、孔隙率少，提高了镀层的耐蚀性能；采用多层镀层体系，保证了镀层的结合力、镀层的导电性能，同时大幅提高了产品的耐蚀性能。

Description

镁锂合金多层化学镀镍处理方法

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，具体涉及一种镁锂合金多层化学镀镍处理方法。

背景技术

镁锂合金是目前最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高，减震、降噪性能好的优点，其比强度高于铝合金和某些高强度钢。所以镁锂合金可以代替铝合金、镁合金和钢材，减轻金属结构件的质量，镁锂合金材料由于具有强烈的减重优势以及其它优越的性能，已成为了航空航天未来发展的理想金属结构材料。

由于镁锂合金化学活性高、耐蚀性能差，因此必须对其表面进行化学或电化学防护处理。镁锂合金表面的防护处理方法主要有化学氧化法、电化学氧化法、微弧氧化法、化学镀镍法、电镀法等。

镁锂合金表面预镀化学镀镍、电镀铜、化学镀镍多层镀层既满足了产品导电方面的要求，同时又克服了传统的单层化学镀镍层耐蚀性能差的缺点，是航空航天用锂镁合金产品表面防护的理想方法。因此，业界需要镁锂合金多层化学镀镍的处理方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种镁锂合金多层化学镀镍处理方法，方法简单、可操作性强，包括了镁锂合金零件从镀前验收到镀后检验的主要工序流程，包含工序的槽液配方、操作方法、工艺参数等详细内容。

为了达成上述目的，本发明提供了一种镁锂合金多层化学镀镍处理方法，主要包括如下步骤：

1）有机溶剂除油

采用航空汽油进行除油，自然凉干后转下道工序；

2）化学除油

溶液配方：氢氧化钠20～30g/L，磷酸三钠50～60g/L，硅酸钠25～35g/L；

操作条件：温度70～90℃，时间10～20min；

3）酸洗

溶液成分：铬酸60～150g/L，硝酸70～100ml/L；

操作条件：温度16～32℃，时间：0.5-3min；

4）一次活化

溶液成分：磷酸100～200ml/L，钼酸钠5～30g/L，氟化氢铵60～150g/L

操作条件：温度16～32℃，时间：2.0～4.0min；

5）退活化膜

溶液成分：铬酸60～150g/L，硝酸70～100ml/L；

操作条件：温度16～32℃，时间：1-2min；

6）二次活化

溶液成分：磷酸100～200ml/L，钼酸钠5～30g/L，氟化氢铵60～150g/L；

操作条件：温度16～32℃，时间：3.0～6.0min；

7）预镀化学镀镍

溶液成分：硫酸镍化学纯20～25g/L

次亚磷酸钠化学纯20～25g/L

柠檬酸钠化学纯30～45g/L

无水乙酸钠化学纯20～22g/L

氢氟酸化学纯11～13ml/L；

硫脲化学纯0.8～1.5mg/L

操作条件：温度82～85℃，时间30～40min，pH:5.8～6.8；

8）焦磷酸盐预镀铜

溶液成分：Cu²⁺以焦磷酸铜加入15～25g/L；

焦磷酸钾280～320g/L；

柠檬酸铵10～15g/L，pH：8.2～8.8；

操作条件：温度30～50℃，电流密度1.0～1.5A/dm²，时间60～90min；

9）化学镀镍

溶液成分：硫酸镍化学纯20～25g/L；

次亚磷酸钠化学纯20～25g/L；

柠檬酸钠化学纯30～50g/L；

无水乙酸钠化学纯20～25g/L；

丁二酸化学纯4～10g/L；

乳酸化学纯5～15ml/L；

硫脲化学纯1.5～2.0mg/L；

操作条件：温度86～90）℃；时间50～70min，pH：4.8～5.4；

10）封闭

溶液成分：铬酸工业10～100g/L；操作条件：温度30～90℃，时间5～15min；

11）热处理老化

在干燥箱中进行热处理老化，操作条件：温度190±10℃，时间1～3h；

12）包装

用棉纸包扎零件并放入专用包装箱中。

进一步，在步骤2中，。

一些实施例中，在步骤3中，。

本发明具有如下优点：

1.采用了一种适合于含锂量为10%的镁锂合金的酸洗配方，使

用该配方，镁锂合金酸洗后呈现均匀的基体本色，且对基体腐蚀量小，后续镀层结合力良好。

2.采用两次活化代替一次活化，可以大幅提高镀层的结合力。

3.采用了一种较高稳定性的含氟化物的预镀化学镀镍配方，该

配方使用寿命可以达到3-4周期，预镀镍层与材料之间具有良好的结合力；采用了一种高稳定性的不含氟化物的最终化学镀镍配方，该配方稳定性好，使用寿命可以达到6-7个周期。

4.设计了镁锂合金预镀化学镀镍、焦磷酸盐镀铜、化学镀镍的多层镀镍工艺，通过该工艺获得的镀层耐蚀性能高，中性盐雾试验可以达到36h。

5.采用方法的特点及效果：采用独创的酸洗配方以及两次活化，提高了镀层的结合力；采用分散能力好的焦磷酸盐镀铜，镀铜层厚度均匀、孔隙率少，提高了镀层的耐蚀性能；采用多层镀层体系，保证了镀层的结合力、镀层的导电性能，同时大幅提高了产品的耐蚀性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例的镁锂合金多层化学镀镍处理方法流程图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。

本发明实施例的镁锂合金多层化学镀镍处理方法的流程框图参见图1，步骤包括：镀前验收→有机溶剂除油→化学除油→热水洗→冷水洗→酸洗→回收→冷水洗→一次活化→冷水洗→退活化膜→冷水洗→二次活化→预镀化学镀镍→回收→冷水洗→焦磷酸盐镀铜→回收→冷水洗→化学镀镍→回收→冷水洗→封闭→冷水洗→热纯水洗→吹干→热处理老化→检验→包装→入库或转下道工序，其主要步骤在于：

1）有机溶剂除油

采用航空汽油进行除油，自然凉干后转下道工序。

说明：

使用有机溶剂除油能去除零件表面的大部分油污，且除油速度快，操作简单。

2）化学除油

溶液成分：氢氧化钠工业（20～30）g/L

磷酸三钠工业（50～60）g/L

硅酸钠工业（25～35）g/L

操作条件：温度：（70～90）℃

时间：（10～20）min

较佳地，溶液成分为：氢氧化钠25g/L、磷酸三钠55g/L、硅酸钠30g/L；操作条件为：80℃，20min。

说明：

化学除油是应用最广的除油方法，它的优点是成本点，除油效果明显，能将零件表面的油污完全去除干净，得到一个清洁的表面。

3）酸洗

溶液成分：铬酸工业（60～150）g/L

硝酸工业（70～100）ml/L

操作条件：温度：（16～32）℃

时间：（0.5～3.0）min

较佳地，溶液成分为：铬酸120g/L、硝酸85ml/L；操作条件为：25℃，2.0min。

说明：

酸洗能够去除掉零件表面的氧化物、锈迹、及带应力的塑性变形表层等，同时，零件经过浸蚀后可有效提高后续镀层与基体的机械咬合力。

4）一次活化

溶液成分：磷酸工业（100～200）ml/L

钼酸钠分析纯（5～30）g/L

氟化氢铵分析纯（60～150）g/L

操作条件：温度：（16～32）℃

时间：（2.0～4.0）min

较佳地，溶液成分为：磷酸150ml/L，钼酸钠20g/L，氟化氢铵100g/L；操作条件为：25℃，3min。

说明：

一次活化可以除去酸洗后的残余氧化膜，及在酸洗与活化工序间产生的薄氧化膜，还可以减弱表面电势差距，以减少局部原电池对后续二次活化处理的影响。

5）退活化膜

溶液成分：铬酸工业（60～150）g/L

硝酸工业（70～90）ml/L

操作条件：温度：（16～32）℃

时间：（1.0～2.0）min

较佳地，溶液成分为：铬酸120g/L、硝酸85ml/L；操作条件为：25℃，1.5min。

说明：

退活化膜工序能够将第一次活化形成的与基体之间结合力不是非常紧密的活化膜退除掉，为二次活化工序提供一个清洁的表面。

6）二次活化

溶液成分：磷酸工业（100～200）ml/L

钼酸钠分析纯（5～30）g/L

氟化氢铵分析纯（60～150）g/L

操作条件：温度：（16～32）℃；时间：（3.0～6.0）min

较佳地，溶液成分为：磷酸150ml/L，钼酸钠20g/L，氟化氢铵100g/L；操作条件为：25℃，5min。

说明：

二次活化工序可以在基体表面形成一层与基体结合紧密的均匀的活化膜层，可以大幅提高后续镀层与基体之间的结合力。

7）预镀化学镀镍

溶液成分：硫酸镍化学纯（20～25）g/L

次亚磷酸钠化学纯（20～25）g/L

柠檬酸钠化学纯（30～45）g/L

无水乙酸钠化学纯（20～22）g/L

氢氟酸化学纯（11～13）ml/L

硫脲化学纯（0.8～1.5）mg/L

操作条件：温度：（82～85）℃

时间：（30～40）min

pH:5.8～6.8

较佳地，溶液成分：硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠20、柠檬酸钠40g/L、无水乙酸钠20g/L、氢氟酸12ml/L、硫脲1.0mg/L；操作条件：84℃，35min。

说明：含氟化物的预镀化学镀镍溶液，可以很好地在活化膜上形成一层与基体结合紧密的化学镀镍层。一定厚度的预镀层作为多层镀镍的底层，可以起到保护高活泼性的镁锂合金基体不受后续镀覆镀液侵害的作用，同时该预镀化学镀镍层与后续的铜层之间有着良好的结合力。

注意事项：

（a）新配溶液pH控制在上限，零件进槽时温度控制在上限。

（b）工作时溶液温度变化范围不超过±2℃。

（c）镀液pH升高时用8%的氢氟酸溶液调整，pH过低可采用9%的氨水溶液调整。

（d）溶液最佳装载量为1dm²/L，装载量过大，容易造成槽液分解。

（e）经经常分析槽液主要成分含量，并根据分析结果调整槽液。

8）焦磷酸盐预镀铜

溶液成分：Cu²⁺（以焦磷酸铜加入）（15～25）g/L

焦磷酸钾（280～320）g/L

柠檬酸铵（10～15）g/L

pH8.2～8.8

操作条件：温度：（30～50）℃

电流密度：（1.0～1.5）A/dm²

时间：（60～90）min

较佳地，溶液成分为：Cu²⁺（以焦磷酸铜加入）20g/L、焦磷酸钾300g/L、柠檬酸铵12g/L，pH=8.6；操作条件为：40℃，电流密度1.2A/dm²，80min。

说明：焦磷酸盐镀铜的优点是镀液无毒，且呈弱碱性，不会对基体产生腐蚀，同时，一定厚度的铜镀层还可以提高镀层的耐蚀性能。

注意事项：

（a）控制焦磷酸根与Cu²⁺浓度之比不能在（7～8）之间，温度不能超过50℃。

（b）镀液pH升高时用稀柠檬酸溶液调整，pH过低可采用稀氢氧化钾溶液调整。

9）化学镀镍

溶液成分：硫酸镍化学纯（20～25）g/L

次亚磷酸钠化学纯（20～25）g/L

柠檬酸钠化学纯（30～50）g/L

无水乙酸钠化学纯（20～25）g/L

丁二酸化学纯（4～10）g/L

乳酸化学纯（5～15）ml/L

硫脲化学纯（1.5～2.0）mg/L

操作条件：温度：（86～90）℃

时间：（50～70）min；pH:4.8～5.4

较佳地，溶液成分：硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠20、柠檬酸钠40g/L、无水乙酸钠22g/L、丁二酸8g/L、乳酸10ml/L、硫脲2.0mg/L；操作条件：88℃，60min。

说明：该化学镀镍为常规化学镀镍，溶液中不含氢氟酸等氟化物，溶液沉积速度快、稳定性能好，镀层具有良好的耐蚀性能。

注意事项：

（a）新配溶液pH控制在上限，零件进槽时温度控制在上限。

（b）工作时溶液温度变化范围不超过±2℃。

（c）镀液pH升高时用10%的稀硫酸溶液调整，pH过低可采用9%的氨水溶液调整。

10）封闭

溶液成分：铬酸工业（10～100）g/L

操作条件：温度：（30～90）℃时间：（5～15）min

较佳地，溶液成分为：铬酸50g/L；操作条件为：50℃，10min。

说明：封闭的目的是将铬酸中的六价铬填充到化学镀镍层中的孔隙中，起到提高镀层的抗变色性能和耐腐蚀性能的效果。

11）热处理老化

在干燥箱中进行热处理老化。

操作条件：温度：190±10℃

时间：（1～3）h

较佳地，操作条件为：200℃，2h。

说明：热处理老化的作用是通过对镀层进行一定温度、一定时间的热处理，从而提高镀层与基体之间的结合力。同时结合力差的镀层也可以通过热处理的方法而筛选出来，从而可以避免存在结合力缺陷的产品流转到下一道工序。

12）包装用棉纸包扎零件并放入专用包装箱中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims

1.一种镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

1）有机溶剂除油

采用航空汽油进行除油，自然凉干后转下道工序；

2）化学除油

操作条件：温度70～90℃，时间10～20min；

3）酸洗

溶液成分：铬酸60～150g/L，硝酸70～100ml/L；

操作条件：温度16～32℃，时间：0.5-3min；

4）一次活化

操作条件：温度16～32℃，时间：2.0～4.0min；

5）退活化膜

溶液成分：铬酸60～150g/L，硝酸70～100ml/L；

操作条件：温度16～32℃，时间：1-2min；

6）二次活化

操作条件：温度16～32℃，时间：3.0～6.0min；

7）预镀化学镀镍

溶液成分：硫酸镍化学纯20～25g/L

次亚磷酸钠化学纯20～25g/L

柠檬酸钠化学纯30～45g/L

无水乙酸钠化学纯20～22g/L

氢氟酸化学纯11～13ml/L；

硫脲化学纯0.8～1.5mg/L

操作条件：温度82～85℃，时间30～40min，pH:5.8～6.8；

8）焦磷酸盐预镀铜

溶液成分：Cu²⁺以焦磷酸铜加入15～25g/L；

焦磷酸钾280～320g/L；

柠檬酸铵10～15g/L，pH：8.2～8.8；

9）化学镀镍

溶液成分：硫酸镍化学纯20～25g/L；

次亚磷酸钠化学纯20～25g/L；

柠檬酸钠化学纯30～50g/L；

无水乙酸钠化学纯20～25g/L；

丁二酸化学纯4～10g/L；

乳酸化学纯5～15ml/L；

硫脲化学纯1.5～2.0mg/L；

操作条件：温度86～90）℃；时间50～70min，pH：4.8～5.4；

10）封闭

11）热处理老化

12）包装

用棉纸包扎零件并放入专用包装箱中。

2.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤2中，溶液成分为：氢氧化钠25g/L、磷酸三钠55g/L、硅酸钠30g/L；操作条件为：80℃，20min。

3.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤2中，对粗糙要求在0.1以上的零件要注意处理机加工后的金属屑。

4.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤3中，溶液成分为铬酸120g/L、硝酸85ml/L；操作条件为：25℃，2.0min。

5.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤4中，溶液成分为：磷酸150ml/L，钼酸钠20g/L，氟化氢铵100g/L；操作条件为：25℃，3min。

6.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤5中，铬酸120g/L、硝酸85ml/L；操作条件为：25℃，1.5min。

7.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤6中，溶液成分为磷酸150ml/L，钼酸钠20g/L，氟化氢铵100g/L；操作条件为：25℃，5min。

8.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤8中，溶液成分为：Cu²⁺以焦磷酸铜加入20g/L、焦磷酸钾300g/L、柠檬酸铵12g/L，pH=8.6；操作条件为：40℃，电流密度1.2A/dm²，80min。

9.如权利要求1所述的镁锂合金多层化学镀镍处理方法，其特征在于，所述步骤8中，溶液成分为硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠20、柠檬酸钠40g/L、无水乙酸钠22g/L、丁二酸8g/L、乳酸10ml/L、硫脲2.0mg/L；操作条件：88℃，60min。