CN105543919A - 镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁合金基体表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，属于表面处理领域。具体包括以下步骤：步骤1：导电涂层形成的前处理；步骤2：形成导电涂层；步骤3：导电涂层形成之后的镀膜过程；本发明通过对形成导电涂层的关键步骤进行调整，使得镁合金表面形成一层与镁合金结合力良好且导电良好的涂层，为后续的电镀打下坚实的基础。

Description

镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的技术，以利于后续的镁合金表面继续电镀形成耐蚀性高的可焊性导电层。

背景技术

镁合金密度小、单位弹性模量高、抗压屈服极限高、冲击韧性好、抗弯强度大、抗高能粒子穿透能力大、塑性好、容易加工变形、焊接成型。镁合金优异的性能使之成为很多领域中最为理想的结构材料、如航空航天、汽车、军工、电子及计算机等领域。

但是镁合金的电极电位极负，标准电极电位为-2.38V，比金属铝的电极电位还低很多，所以金属镁极易发生腐蚀，而锂的标准电位为-3.02V，与金属镁相差较大，电位差大的金属在一起易形成微电池，产生电化学腐蚀，特别是锂的电位是所有金属中最低的，极其活泼，易和腐蚀介质反应而遭受腐蚀。对于用在需要具有导电性能的镁合金，在镁合金上直接电镀金属镀层会发生严重的置换反应，得到的是疏松的置换金属粉，而不是结合力良好的电镀层。在镁合金上浸锌后电镀的合格率也较低，特别是在镁锂合金上，因为金属锂的电极电位比金属镁更负，所以镁锂合金的直接电镀更是成为了一个难题。因此，镁合金不适合常规的电镀方法。对于镁锂合金表面防腐领域的研究主要集中在化学镀膜、阳极氧化以及化学转化膜这三个方面。

目前，镁合金主要用于国防部件、3C通讯器材等，不仅需要重量轻、耐腐蚀性能好、而且有时还需要很好的散热、导电、耐磨和信号传输性能。在仪器仪表、电子电器、航空航天、国防军工、生物医用材料等应用领域，镁合金基体在使用过程中一旦产生静电，表面涂层不能及时将静电导出将造成严重后果。镁合金做为广泛使用的金属材料，开发既导电又耐蚀的镁合金涂层对镁合金的实际应用具有重要意义。

物理气相沉积是绿色环保、有效的镀膜方法，且工业化程度高。本专利选用物理气相沉积在镁合金表面制备能导电且价格可以接受的金属或合金镀层，给镁合金电镀提供导电底层，提高镁合金的抗腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用物理气相沉积在镁合金表面形成导电涂层的方法，具体的技术方案为：

镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：导电涂层形成的前处理；

步骤2：形成导电涂层；

步骤3:导电涂层形成后的镀膜过程；

所述步骤1导电膜形成的前处理过程包括打磨、除油、酸洗和活化，具体进行前述的各个前处理步骤可以根据镁合金的表面状况决定，若镁合金的表面有油，则进行除油过程，否则不进行除油过程；若镁合金的表面锈或氧化膜比较重，则进行酸洗过程，否则不进行酸洗过程；若镁合金的表面没有肉眼能看见的氧化膜，进行活化处理，否则不进行活化过程。

所述步骤2包括两种方式，第一种为在镁合金表面前处理后形成暂时性防锈膜然后进行物理气相沉积形成导电涂层；第二种为在镁合金表面前处理后直接进行物理气相沉积形成导电涂层。

所述步骤3的镀膜过程包括两种方式，一种为在导电膜形成后进行化学镀，化学镀之后进行多次电镀；另一种为在导电膜形成后直接进行多次电镀。当物理气相沉积形成的导电涂层不能完全覆盖镁合金的时候，在导电膜形成后进行化学镀，化学镀之后进行多次电镀；当物理气相沉积形成的导电涂层能完全覆盖镁合金的时候，直接进行多次电镀。

所述镁合金基材为镁铝合金、镁锂合金、镁锰合金、镁锌锆合金、镁锌合金或镁的三元及三元以上合金。

所述步骤2中形成暂时性防锈膜的方法为在镁合金前处理后将其浸入转化液中，从而在镁合金表面形成一层暂时性防锈膜；所述转化液为稀土转化液、三价铬转化液、硅酸盐转化液、钼酸盐转化液、铬酸盐或重铬酸盐转化液、植酸转化液、锡酸盐转化液、钛酸盐转化液、硅烷转化液、磷酸盐转化液或上述转化液中主要成膜物质的混合液；对应上述转化液形成的转化膜为稀土转化膜、三价铬转化膜、硅酸盐转化膜、钼酸盐转化膜、铬酸盐或重铬酸盐转化膜、植酸转化膜、锡酸盐转化膜、钛酸盐转化膜、硅烷转化膜、磷酸盐转化膜和形成这些转化膜的主要成膜物质混合物形成的转化膜。暂时性防锈转化膜用来防止镁合金在前处理后到进入物理气相沉积容器之后开始沉积金属之前的这段时间发生腐蚀。

所述物理气相沉积采用的方法为真空蒸镀、溅射镀、电弧蒸发镀、电弧等离子体镀膜或离子镀法。

所述导电涂层为金属镍、金属铜、金属铁、金属锡、金属银、金属锌或上述金属的二元或三元合金形成的导电涂层。

所述化学镀为化学镀铜或化学镀镍磷。

所述多次电镀步骤包括内层电镀和最外层电镀，所述内层电镀为电镀铜或铜合金、电镀镍或镍合金、电镀锡或锡合金、电镀银或银合金或是电镀镍磷；所述内层电镀为多层电镀；所述最外层电镀为电镀锡、银或者锡铈合金、锡铋合金、锡铅合金以保证低阻抗和元器件的焊接。

与现有技术相比，本发明具有有益效果是：本发明采用物理气相沉积在镁合金表面制备能导电且价格合适的金属或合金镀层，给镁合金电镀提供导电底层，提高了镁合金的抗腐蚀性，有利于后续的镁合金表面继续电镀形成耐蚀性高的可焊性导电层。

具体实施方式

实施例1

对LA91镁锂合金进行打磨，用耐水砂纸从400#逐级打磨至1500#，自来水逆流冲洗，碱液除油，自来水逆流冲洗然后酸洗，自来水逆流冲洗，活化后自来水逆流冲洗，纯水冲洗，用吹风机快速吹干之后磁控溅射金属镍，然后依次碱性电镀铜，酸性电镀铜，酸性电镀锡。

实施例2

对LZ91镁合金进行试样打磨，用耐水砂纸从400#打磨到3000#，水洗后进行碱液除油，自来水逆流冲洗然后纯水冲洗，放入锡酸盐转化液中生成锡酸盐转化膜，自来水冲洗，干燥后在转化膜上离子镀银，然后依次碱性化学镀镍，碱性电镀铜，酸性电镀铜，电镀锡铋合金。

实施例3

对LA141镁合金进行试样打磨，用耐水砂纸从400#打磨到1000#，水洗后碱液除油，自来水逆流冲洗然后纯水冲洗，放入稀土溶液中制备稀土转化膜，自来水冲洗然后纯水冲洗，用吹风机快速吹干，干燥后在转化膜上真空蒸镀金属锡，然后依次镀碱性电镀锡，酸性电镀锡，电镀锡铈合金。

实施例4

对MA21镁合金进行试样打磨，用耐水砂纸从400#打磨到2000#，水洗后用乙醇擦拭除油，干燥后活化处理，自来水逆流冲洗，纯水冲洗，放入三价铬转化液中制备三价铬转化膜，自来水冲洗然后纯水冲洗，用吹风机快速吹干，干燥后在转化膜上电弧蒸发镀金属锌，然后依次进行化学镀镍，无氰碱性电镀铜，酸性电镀铜，酸性电镀锡，电镀银。

实施例5

对MA18镁合金进行试样打磨，用耐水砂纸从400#打磨到2000#，水洗后用丙酮进行超声除油，干燥后酸洗处理，自来水逆流冲洗，然后纯水冲洗，用吹风机快速吹干，干燥后放入物理气相沉积设备，通入氩气并调节真空室内气压后，开启射频电源及偏压电源，溅射清洗镁合金，在镁合金上磁控溅射金属铁，然后依次进行半光亮镀镍，碱性电镀铜，酸性电镀铜，碱性电镀锡，电镀锡铅合金。

以上实施例仅用于说明本发明所公布方案的可行性而并非限制，技术人员可根据原材料及工程要求进行相应的调整及替换，但只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：导电涂层形成的前处理；

步骤2：形成导电涂层；

步骤3:导电涂层形成后的镀膜过程；

所述步骤2包括两种方式，第一种为在镁合金表面前处理后形成暂时性防锈膜然后进行物理气相沉积形成导电涂层；第二种为在镁合金表面前处理后直接进行物理气相沉积形成导电涂层。

2.根据权利要求1所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述步骤3的镀膜过程包括两种方式，一种为在导电涂层形成后进行化学镀，化学镀之后进行多次电镀；另一种为在导电涂层形成后直接进行多次电镀。

3.根据权利要求1所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述镁合金基材为镁铝合金、镁锂合金、镁锰合金、镁锌锆合金、镁锌合金或镁的三元及三元以上合金。

4.根据权利要求1所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述步骤2中形成暂时性防锈膜的方法为在镁合金前处理后将其浸入转化液中，从而在镁合金表面形成一层暂时性防锈膜；所述转化液为稀土转化液、三价铬转化液、硅酸盐转化液、钼酸盐转化液、铬酸盐或重铬酸盐转化液、植酸转化液、锡酸盐转化液、钛酸盐转化液、硅烷转化液、磷酸盐转化液或上述转化液中主要成膜物质的混合液；对应上述转化液形成的转化膜为稀土转化膜、三价铬转化膜、硅酸盐转化膜、钼酸盐转化膜、铬酸盐或重铬酸盐转化膜、植酸转化膜、锡酸盐转化膜、钛酸盐转化膜、硅烷转化膜、磷酸盐转化膜和形成这些转化膜的主要成膜物质混合物形成的转化膜。

5.根据权利要求1中所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述物理气相沉积采用的方法为真空蒸镀、溅射镀、电弧蒸发镀、电弧等离子体镀膜或离子镀法。

6.根据权利要求1所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述导电涂层为金属镍、金属铜、金属铁、金属锡、金属银、金属锌或上述金属的二元或三元合金形成的导电涂层。

7.根据权利要求2所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述化学镀为化学镀铜或化学镀镍磷。

8.根据权利要求2所述的镁合金表面通过物理气相沉积形成电镀用导电涂层的方法，其特征在于所述多次电镀步骤包括内层电镀和最外层电镀，所述内层电镀为电镀铜或铜合金、电镀镍或镍合金、电镀锡或锡合金、电镀银或银合金或是电镀镍磷；所述最外层电镀为电镀锡、银或者锡铈合金、锡铋合金、锡铅合金。