CN108130572B - 一种铝合金预镀镍溶液 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种含有有机酸的弱酸性镀镍溶液作为铝合金浸锌处理后的预电镀溶液，包括主盐、导电盐、pH缓冲剂、络合剂和有机酸，主盐采用硫酸镍，120～140g/L；导电盐采用硫酸钠，15～30g/L；pH缓冲剂采用硼酸，30～40g/L；络合剂采用Cit‑3Na，80～100g/L；络合剂与主盐配比为0.67～0.71:1；通过有机酸调节溶液酸碱度至弱酸性pH3‑4。与其他电镀预镀溶液比较，本发明不含有毒性，可通过调节成分含量长期处于稳定，加工成本较低；而且为弱酸性，零件在断电的情况下可以保持零件的表面活性，同时因不含有氯离子成分，不会对零件基体造成腐蚀；溶液中镍离子电位与浸锌电位差比较接近，因此零件可以按照通用操作入槽，不会出现置换反应的发生。

Description

一种铝合金预镀镍溶液

技术领域

本发明属于铝及铝合金零件的表面处理技术领域，具体为一种铝合金预镀镍溶液。

背景技术

铝及铝合金因为材料的电位较负，在表面前处理过程中极易与氧气接触生成一层薄且致密的氧化层，不适宜直接电镀加工。需要去除表面的氧化膜后经浸锌处理再电镀一层过渡层才可以作其他电镀处理。

对于铝及铝合金零件的电镀，目前国内外广泛使用的工艺方法主要有2种：1、二次浸锌→弱碱性氰化镀铜→电镀其他镀层；2、二次浸锌→预镀镍→电镀其他镀层。

采用第一种前处理方法电镀铝合金零件，氰化镀铜采用的是弱碱性溶液，工作温度较高，长期使用pH变化较大，碳酸盐易积累，溶液的稳定性较差。溶液中铜离子的电位较正，浸锌处理后的零件通常需要带电入槽，生产过程中零件容易出现离子间置换，镀层的结合力较差，容易出现鼓泡或起皮。同时，因为溶液的主要成分为氰化物，属于剧毒物质，对人体的危害较大。

第二种预镀镍溶液包括化学镀镍和中性预镀镍溶液。化学预镀镍溶液可直接用于铝合金浸锌处理后的预镀，使用一段时间后，溶液中的镍离子浓度和还原剂含量会逐渐减低，可调整的范围较小，溶液的重复使用率不高，使用失效后溶液作废弃处理，造成生产成本居高不下。化学镀镍溶液使用一段时间后溶液中的杂质含量会随之增加，镀层易出现麻点、针孔、夹杂等缺陷，铝合金电镀合格率会逐渐下降，需要增加专用过滤设备维持溶液中的杂质含量不超过工艺范围。

使用中性预镀镍溶液用于铝合金生产的厂家目前比较少，主要原因是：一、中性预镀镍溶液的pH为中性或近中性，溶液配制后通电处理镍离子容易发生水解生成Ni(OH)2沉淀，沉积的金属表面镀层多孔、白点，使用强酸溶液处理后溶液也不易澄清，调整难度较大；二、中性镀镍溶液中络合剂柠檬酸盐与主盐的络合配比超过1:1，提高了溶液中镍离子的析出电位，但是也提高了溶液的工作温度。电镀后的镍镀层内应力较大，镀层的脆性也较大，零件不适合在较高温度下工作，易产生断裂鼓泡。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，为民机航空产品提供廉价和高品质的铝合金电镀零件，本发明提出一种含有有机酸的弱酸性镀镍溶液作为铝合金浸锌处理后的预电镀溶液。

本发明的技术方案为：

所述一种铝合金预镀镍溶液，其特征在于：包括主盐、导电盐、pH缓冲剂、络合剂和有机酸，具体成分和含量为：

主盐采用硫酸镍，120～140g/L；导电盐采用硫酸钠，15～30g/L；pH缓冲剂采用硼酸，30～40g/L；络合剂采用Cit-3Na，80～100g/L；络合剂与主盐配比为0.67～0.71:1；

通过有机酸调节溶液酸碱度至弱酸性pH3-4。

进一步的优选方案，所述一种铝合金预镀镍溶液，其特征在于：有机酸采用三元、四元或六元有机酸。

进一步的优选方案，所述一种铝合金预镀镍溶液，其特征在于：溶液中还加入走位剂SSO3和/或ATPN。

有益效果

通过实际生产加工，该发明可以达到以下效果：

1、与其他电镀预镀溶液比较，溶液不含有毒性，溶液可通过调节成分含量长期处于稳定，加工成本较低。

2、溶液本身为弱酸性，零件在断电的情况下可以保持零件的表面活性，同时因为溶液中不含有氯离子成分，所以不会对零件基体造成腐蚀。溶液中镍离子电位与浸锌电位差比较接近，因此零件可以按照通用操作入槽，不会出现置换反应的发生。

3、通过实际加工表明溶液在弱酸性环境下可以长期稳定，不会出现大量的阳极泥氢氧化镍，便于维护。

4、用于民机类铝合金镀银加工的预镀，合格率高，未发生镀层起皮的问题，镀层质量稳定，经高温热震测试表明镀层的结合力良好。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例中的铝合金预镀镍溶液，包括主盐、导电盐、pH缓冲剂、络合剂和有机酸，具体成分和含量为：

主盐采用硫酸镍，120～140g/L；导电盐采用硫酸钠，15～30g/L；pH缓冲剂采用硼酸，30～40g/L；络合剂采用Cit-3Na，80～100g/L；络合剂与主盐配比为0.67～0.71:1；

通过有机酸调节溶液酸碱度至弱酸性pH3-4。

络合剂与主盐的配比为0.67～0.71:1，该配比条件下可以获得内应力较低的镀层，镀层具有良好的延展性。当配比低于0.67时，零件的低电流区域不容易镀上镍甚至没有镀层，配比高于0.71范围时镍的沉积电位上升，高电流镍层出现发黑和脆裂。

溶液中加入有机酸，可为三元、四元或六元有机酸，通过调节溶液的酸碱度至弱酸性pH3-4。溶液的pH大于4时，溶液的稳定性下降，通电后易产生氢氧化镍沉淀。pH小于3时，络合剂对镍的络合能力降低，低电流区镀层的覆盖能力下降。保持pH3-4，长期通电镍离子不会发生水解，溶液长期澄清，具有良好的稳定性。

使用有机弱酸可以明显提高铝合金零件在溶液中的缓蚀效果并能保持材料的表面活性，经测试在不通电的情况下1分钟后电镀，镀层的结合力仍然良好。

溶液中不含有氯离子，在溶液中零件不易出现腐蚀，操作上更安全。

为了弥补深孔类零件内孔不容易沉积的特点，溶液中加入适量的走位剂SSO3、ATPN。

传统镀镍溶液包括酸性镀镍和中性镀镍两种，适合于铝合金预镀的溶液为中性预镀镍溶液。但传统中性镀镍溶液要求络合剂与主盐的配比必须达到1.1～1.3:1，测试结果表明镀镍层的内应力比较大，析氢比较大，镀层孔隙率较高，不适合于在低温下工作，否则容易出现镀层开裂。溶液接近于中性，使用一段时间后溶液中的镍离子即发生水解，生成氢氧化镍沉淀，溶液的稳定性较差。由于络合剂的使用量较高，因此镍的析出电位也相应的提高，必须使用较高的工作温度才可以获得合格的镀层。传统中性镀镍溶液含有氯离子成分，在不通电的情况下容易发生金属腐蚀和化学置换，镀层容易出现开裂和起泡。

本发明提出的弱酸性预镀镍溶液中的镍电位接近浸锌层，不需要通过特别的方式进行电镀甚至在不需要通电的情况下下槽仍可以获得良好的镀层质量。工作温度较低27℃即可，明显低于中性镀镍57℃的条件。操作上简单，溶液稳定性较好，镀层内应力较低，所以加工一次合格率要高于传统的中性镀镍。

本实施例中对6061铝合金零件120件，各取40件分别采用中性镀镍、弱酸性镀镍和氰化镀铜作为预镀层后镀银处理。

工艺处理流程：

航空汽油清洗→碱洗(10-30s)→水洗→出光(硝酸750ml/L、氢氟酸250ml/L)→水洗→DC-C一次浸锌60-90s→水洗→退锌(硝酸500ml/L)→水洗→DC-C二次浸锌30-40s→水洗→预镀镍5-10min→预镀银→镀银。

1、中性预镀镍的溶液配比为：硫酸镍130g/L，柠檬酸钠130g/L，氯化钠12g/L，磷酸25g/L，硫酸钠30g/L，PH7.1，T＝50℃，电流密度1A/dm2，时间5-10min。

2、弱酸性预镀镍的溶液配比为：硫酸镍130g/L，硫酸钠30g/L，硼酸35g/L，Cit-3Na80g/L，有机酸5g/L，走位剂0.1mL，室温，时间5-10min。

3、氰化镀铜预镀溶液配比为：氰化亚铜50g/L、氰化钠60g/L、酒石酸钾钠40g/L、碳酸钠25g/L、硫代硫酸钠0.5g/L、游离氰化钠15g/L，调节pH至9.5-10，工作温度50℃。

加工后目视检查外观，热震法检测镀层结合力。热震测试法：零件和试片完成镀银后，将其放入220℃的烘箱中保温10-15分钟，立即浸入室温水中，目视检查表面无起泡。

镀层结合力结果如下：

结果表明，采用本发明提出的弱酸性预镀镍，一次加工合格率达到100％。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种铝合金预镀镍溶液，其特征在于：包括主盐、导电盐、pH缓冲剂、络合剂和有机酸，具体成分和含量为：

主盐采用硫酸镍，120～140g/L；导电盐采用硫酸钠，15～30g/L；pH缓冲剂采用硼酸，30～40g/L；络合剂采用Cit-3Na，80～100g/L；络合剂与主盐配比为0.67～0.71:1；

通过有机酸调节溶液酸碱度至弱酸性pH3-4；

所述铝合金预镀镍溶液中不含氯离子。

2.根据权利要求1所述一种铝合金预镀镍溶液，其特征在于：有机酸采用三元、四元或六元有机酸。

3.根据权利要求1所述一种铝合金预镀镍溶液，其特征在于：溶液中还加入走位剂SSO3和/或ATPN。