CN115305541A - 铝合金电镀方法及其电镀产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金电镀方法，包括：对铝合金进行镀前处理，镀前处理包括对铝合金进行镀铜打底；配置电镀液，电镀液中含有苯亚磺酸钠和聚乙二醇；将完成镀铜打底的铝合金置于电镀液中进行电镀。本发明对铝合金的电镀镍液的配方进行了设计和优化，采用了兼具多种功效的苯亚磺酸钠和聚乙二醇作为添加剂，简化了电镀镍液的组成，改善了电镀液在使用过程中因各种组分的消耗速度并不相同而引起各组分之间的配比失调的问题，改善了电镀工艺的可控性。本发明还涉及一种铝合金电镀产品。

Description

铝合金电镀方法及其电镀产品

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，特别是涉及一种铝合金电镀方法及其电镀产品。

背景技术

电镀是指利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或者合金的过程，是利用电解作用使金属制件或其他材料制件的表面附着一层金属膜从而起到防止金属制件氧化、提高耐磨性、抗腐蚀性、增进美观等作用。

铝基材料(铝及铝合金)具有导电性好、传热快、比重轻、易于成型等优点，但同时也具有硬度低、不耐磨、易腐蚀、不易焊接等缺点，而通过对铝基材料进行电镀可以有效改善其性能上的缺点及不足，如提高其表面硬度与耐磨性、降低摩擦系数改善润滑性、提高耐腐蚀性、易于焊接等。

在铝合金上电镀镍是常见的铝合金电镀工艺，一般铝合金电镀镍过程包括以下两种：(1)除油→碱蚀→一次浸锌→退锌→二次浸锌→化学镀铜或者化学镀镍→电镀镍；(2)碱洗→酸洗→活化→浸锌→电镀铜→电镀镍。其中，电镀镍是整个电镀过程中较为关键的工序，在电镀镍工序中，电镀液的成分直接影响最终电镀件的质量。市面上大多数电镀液的成分较为复杂，包括主盐、导电盐、缓冲剂、添加剂，其中，添加剂包括络合剂、阳极活化剂、防针孔剂、润湿剂、光亮剂、柔软剂、走位剂等，然而在实际电镀过程中，由于各种组分的消耗速度并不相同(并非等同消耗)，会引起各组分之间的配比失调，操作人员无法确认需要补充的试剂以及用量，此时往往需要在电镀液中加入大量的双氧水、活性炭等进行大处理或者更换新的电镀液才能继续进行电镀工艺，这不仅提高了电镀工艺的成本，也降低了电镀工艺的可控性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种铝合金电镀方法，包括：

S1:对铝合金进行镀前处理，所述镀前处理包括对所述铝合金进行镀铜打底；

S2:配置电镀液，所述电镀液中含有苯亚磺酸钠和聚乙二醇；

S3:将完成镀铜打底的所述铝合金置于所述电镀液中进行电镀。

进一步地，在步骤S2中，所述电镀液中含有硫酸镍、氯化镍、硼酸、所述苯亚磺酸钠和所述聚乙二醇。

进一步地，所述电镀液中各组分的质量浓度满足：所述硫酸镍250-300g/L、所述氯化镍20-30g/L、所述硼酸30-40g/L、所述苯亚磺酸钠0.1-0.2g/L、所述聚乙二醇0.01-0.1mL/L。

进一步地，所述聚乙二醇的相对分子质量为200-600。

本发明以镀镍液中常用的硫酸镍作为主盐用于提供镀液金属离子；以氯化镍作为阳极活化剂以保证镍阳极的正常溶解，同时氯化镍在镀液中也能提高镀液的导电率和阴极分散力；以硼酸为缓冲剂用于使镀液的PH值控制在工艺要求的范围内，同时，硼酸在镀液中还能改善镀镍层与铝合金的结合力，提高阴极极化和镀液的导电性；以苯亚磺酸钠为光亮剂用以增强镀层的光亮程度，苯亚磺酸钠是一种初级光亮剂，用于镀镍液中可显著降低镀镍层的晶粒尺寸、是镀层产生光亮以及使镀层具有较好的延展性，同时在镀液中苯亚磺酸钠还可用作整平剂和走位剂，即苯亚磺酸钠是一种兼具多种作用的综合性能较好的试剂；以聚乙二醇为润湿剂以降低电极与镀液的表面张力，使形成的氢气难以在电极表面滞留，防止镀层产生针孔和麻点，聚乙二醇是一种非离子表面活性剂，在镀镍液中稳定性强，不容易发生水解和变质，与高分子量的聚乙二醇相比，低分子量的聚乙二醇(如相对分子量为200、400、600)为粘稠性液体，具有更好的润湿效果，能有效避免镀镍层发脆的情况，优选地，聚乙二醇的相对分子质量为600。同时，聚乙二醇在电镀液中也可作为光亮剂使用，即聚乙二醇具有润湿剂和光亮剂的功效。

进一步地，在步骤S2中，配置电镀液包括：

S201:称取所述硫酸镍、所述氯化镍、所述硼酸、所述聚乙二醇加入去离子水中搅拌溶解得到第一混合液；

S202:在所述第一混合液中加入所述苯亚磺酸钠搅拌均匀，得到PH值为4.0-4.2的所述电镀液。

进一步地，在步骤S3中，将完成镀铜打底的所述铝合金置于所述电镀液中进行电镀，满足：温度为55-57℃、电流密度为1.5-2ASD、电镀时间为10-15min。

进一步地，在步骤S1中，对铝合金进行镀前处理还包括：除油脱脂、碱蚀、浸锌。

本发明通过除油脱脂除去铝合金表面的油污使得铝合金露出基体表面以利于镀镍层与基层结合，在除油脱脂工序中可采用自制的脱脂剂也可采用市售的脱脂剂；通过碱蚀可除去铝合金表面的污物、氧化层和可能会影响镀层质量的杂质成分，在碱蚀工序中，碱蚀液可采用自制或者采购的方式；浸锌包括一次浸锌、退锌和二次浸锌，本发明的浸锌液中含有氯化锌、氢氧化钠、酒石酸钾钠和氯化铁，在两次浸锌过程中间采用体积比为1:1的硝酸溶液进行退锌操作。

进一步地，在步骤S1中，对所述铝合金进行镀铜打底，包括：配置PH值为12-12.5的镀铜液；将所述铝合金置于所述镀铜液中，在温度为50-55℃条件下进行化学镀铜；对完成镀铜的所述铝合金进行清洗。

进一步地，所述镀铜液中含有硫酸铜10g/L、EDTA二钠盐40g/L、氢氧化钠12g/L、亚铁氰化钾0.1g/L、2,2’-联吡啶0.01g/L、甲醛10mL/L。

本发明选用硫酸铜为主盐、EDTA二钠盐为络合剂、亚铁氰化钾和2,2’-联吡啶为稳定剂、甲醛为还原剂、氢氧化钠为PH值调节剂的组合配置镀铜液，上述各组分制得的镀铜液具有良好的稳定性，其应用于铝合金镀铜时可得到结合力及平整性较好的镀铜层。在镀镍前使用铜层打底可以提高镍层在铝合金表面的结合力。

本发明还提供一种铝合金电镀产品，所述铝合金电镀产品经由上述铝合金电镀方法制得。

相比于现有技术，本发明的技术方案至少存在以下有益效果：

(1)本发明优化了铝合金电镀镍的工艺，电镀前对铝合金进行了镀铜打底操作并对镀铜液进行了优化，以在铝合金表面上得到结合力及平整性能较好的铜层，再在铜层上镀上镍层，从而改善镍层与铝合金的结合性能；

(2)本发明对铝合金的电镀镍液的配方进行了设计和优化，采用了兼具多种功效的苯亚磺酸钠和聚乙二醇作为添加剂，简化了电镀镍液的组成，改善了电镀液在使用过程中因各种组分的消耗速度并不相同而引起各组分之间的配比失调的问题，改善了电镀工艺的可控性，降低了电镀工艺的成本。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为改善铝合金电镀镍工艺中因电镀液组分复杂且各组分的消耗速度不等同而造成电镀工艺可控性降低的问题，本发明提出了一种铝合金电镀方法，具体包括如下步骤：

步骤一：对铝合金依次进行除油脱脂、碱蚀、第一次浸锌、硝酸退除、第二次浸锌、化学镀铜以完成预处理；

其中，除油脱脂剂满足：温度为65℃、时间为5min、化学除油液中包括氢氧化钠10g/L、碳酸钠40g/L、磷酸钠30g/L、十二烷基苯磺酸钠5g/L。本发明的除油脱脂工艺过程可采用上述自制的除油脱脂剂，也可采用市售的除油脱脂剂并按照相应的试剂说明对铝合金进行除油脱脂。

碱蚀满足：温度为45℃、时间为2min、碱蚀液中含有氢氧化钠50g/L。本发明的碱蚀工艺过程可采用上述自制的碱蚀剂，也可采用市售的碱蚀剂并按照相应的试剂说明对铝合金进行碱蚀。

第一次浸锌及第二次浸锌满足：温度为20℃、时间为20s、浸锌液中含有氯化锌80g/L、氢氧化钠450g/L、酒石酸钾钠8g/L、氯化铁0.8g/L。本发明的浸锌工艺过程可采用上述自制的浸锌剂，也可采用市售的浸锌剂并按照相应的试剂说明对铝合金进行浸锌。

硝酸退除满足：采用体积比为1:1的硝酸溶液进行退锌操作，退锌30s。本发明的硝酸退除工艺过程可采用上述自制的退锌剂，也可采用市售的退锌剂并按照相应的试剂说明对铝合金进行退锌。

化学镀铜满足：温度为50℃、时间为2min、化学镀铜液的PH值为12-12.5，化学镀铜液中含有硫酸铜10g/L、EDTA二钠盐40g/L、氢氧化钠12g/L、亚铁氰化钾0.1g/L、2,2’-联吡啶0.01g/L、甲醛10mL/L。铝合金化学镀铜完成后将铝合金置于去离子水中进行清洗操作。本发明的化学镀铜工艺过程可采用上述自制的化学镀铜剂，也可采用市售的化学镀铜剂并按照相应的试剂说明对铝合金进行化学镀铜。

步骤二：按照配比配置电镀镍液，具体地，包括：

(1)称取硫酸镍、氯化镍、硼酸、聚乙二醇加入去离子水中搅拌溶解得到第一混合液，其中，聚乙二醇的相对分子质量为600；

(2)在第一混合液中加入苯亚磺酸钠搅拌均匀，得到PH值为4.0-4.2的所述电镀液。

步骤三：将完成镀铜打底的铝合金置于电镀镍液中进行电镀，电镀过程满足：温度为55-57℃、电流密度为1.5-2ASD、电镀时间为10-15min。

实施例1-4及对比例1-5均按照上述步骤对铝合金进行电镀镍处理，其中，实施例1-4中所使用的电镀镍液的组分见表1，对比例1-5中所使用的电镀镍液的组分见表2。

将实施例1-4及对比例1-5中经过上述步骤处理得到的铝合金电镀产品进行镀层结合力测试、外观测试以及盐雾测试以判断铝合金电镀产品的品质。

镀层结合力测试：

采用锉刀试验，将待测铝合金件夹在台钳中，用锉刀挫镀层的边棱，锉刀与镀层表面呈45°角，由基体金属向镀层方向挫，镀层不揭起或者脱落为合格。

外观检测：

在自然光下直接用肉眼观察，观察指标：(1)表面缺陷，如针孔、毛刺、斑点、起泡、开裂等；(2)粗糙度；(3)覆盖性；(4)光亮度及色泽。

盐雾测试：

测试过程按照GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验中的中性盐雾试验(NSS试验)进行。

上述测试结果见表3。

从表1以及表3可以看到，实施例1-4中，苯亚磺酸盐与聚乙二醇之间的配比在(1.5-10):1之间，经由实施例1-4的电镀镍液制得铝合金电镀产品的镍层结合力良好，均通过镍层结合力测试；在中性盐雾试验中耐腐蚀能力均大于72小时；外观无明显缺陷，镀层平整光滑、覆盖完整、有光泽感。这表明实施例1-4中提供的经过简化后的电镀镍液性能良好，经由该电镀镍液得到的铝合金电镀产品品质良好。实施例1-4中的电镀镍液的组分种类较少，这也意味着在实际生产过程中需要进行调节和补充的组分种类较少，操作人员可在相应的物质含量检测后对电镀镍液中的组分进行补充，无需对电镀镍液进行大处理或者更换新电镀镍液即可继续进行电镀操作，有效地降低了电镀工艺的成本、提高了电镀工艺的可控性。

表1实施例1-4中所使用的电镀镍液的组分表

表2对比例1-5中所使用的电镀镍液的组分表

实施例1-4中的测试结果相似，从降低原料成本的角度考虑，实施例4更具优势，以实施例4为参照进行了对比例1-5的设计，具体地，在表2中可知，与实施例4相比，对比例1不添加苯亚磺酸钠和聚乙二醇，对比例2不添加聚乙二醇，对比例3不添加苯亚磺酸钠，对比例4不添加聚乙二醇且增加苯亚磺酸钠的量，对比例5不添加苯亚磺酸钠且增加聚乙二醇的量。从表3的测试结果可以看到，对比例1-5在镍层结合力测试中均不合格，镍层容易揭起脱落，在中性盐雾试验中耐腐蚀性能均小于72h，镍层出现了大面积腐蚀，且外观不良，镀层出现明显缺陷。这表明在电镀镍液中仅含有硫酸镍、氯化镍和硼酸时，通过该电镀镍液电镀得到的铝合金电镀产品并不具备良好的品质(镍层结合力差、抗腐蚀能力低、外观缺陷明显)，在电镀镍液中需要加入添加剂才能改善电镀镍液的性能以及铝合金电镀产品的质量；在硫酸镍、氯化镍和硼酸体系中单独加入苯亚磺酸钠或者聚乙二醇，能改善铝合金电镀产品的外观光泽度但对镍层结合力和抗腐蚀能力并没有提升作用；在硫酸镍、氯化镍和硼酸体系中加入苯亚磺酸钠和聚乙二醇，能有效地改善铝合金电镀产品的品质(镍层结合力好、抗腐蚀能力高、外观良好)，此时电镀镍液中只含有五种组分，即电镀镍液的成分组成简单，在实际操作过程中更加容易根据组分的含量对电镀镍液进行补充和调整。

表3实施例1-4及对比例1-5的测试结果表

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝合金电镀方法，其特征在于，包括：

S1:对铝合金进行镀前处理，所述镀前处理包括对所述铝合金进行镀铜打底；

S2:配置电镀液，所述电镀液中含有苯亚磺酸钠和聚乙二醇；

S3:将完成镀铜打底的所述铝合金置于所述电镀液中进行电镀。

2.根据权利要求1所述的铝合金电镀方法，其特征在于，在步骤S2中，所述电镀液中含有硫酸镍、氯化镍、硼酸、所述苯亚磺酸钠和所述聚乙二醇。

3.根据权利要求2所述的铝合金电镀方法，其特征在于，所述电镀液中各组分的浓度满足：所述硫酸镍250-300g/L、所述氯化镍20-30g/L、所述硼酸30-40g/L、所述苯亚磺酸钠0.1-0.2g/L、所述聚乙二醇0.01-0.1mL/L。

4.根据权利要求3所述的铝合金电镀方法，其特征在于，所述聚乙二醇的相对分子质量为200-600。

5.根据权利要求2所述的铝合金电镀方法，其特征在于，在步骤S2中，配置电镀液，包括：

S201:称取所述硫酸镍、所述氯化镍、所述硼酸、所述聚乙二醇加入去离子水中搅拌溶解得到第一混合液；

S202:在所述第一混合液中加入所述苯亚磺酸钠搅拌均匀，得到PH值为4.0-4.2的所述电镀液。

6.根据权利要求1所述的铝合金电镀方法，其特征在于，在步骤S3中，将完成镀铜打底的所述铝合金置于所述电镀液中进行电镀，满足：温度为55-57℃、电流密度为1.5-2ASD、电镀时间为10-15min。

7.根据权利要求1所述的铝合金电镀方法，其特征在于，在步骤S1中，对铝合金进行镀前处理还包括：除油脱脂、碱蚀、浸锌。

8.根据权利要求1所述的铝合金电镀方法，其特征在于，在步骤S1中，对所述铝合金进行镀铜打底，包括：配置PH值为12-12.5的镀铜液；将所述铝合金置于所述镀铜液中，在温度为50-55℃条件下进行化学镀铜；对完成镀铜的所述铝合金进行清洗。

9.根据权利要求8所述的铝合金电镀方法，其特征在于，所述镀铜液中含有硫酸铜10g/L、EDTA二钠盐40g/L、氢氧化钠12g/L、亚铁氰化钾0.1g/L、2,2’-联吡啶0.01g/L、甲醛10mL/L。

10.一种铝合金电镀产品，其特征在于，所述铝合金电镀产品由权利要求1-9任一项所述的铝合金电镀方法制得。