CN115341202B - 一种铝合金化学镀镍前用活化液及前处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金化学镀镍前用活化液，包括如下组分：硫酸镍10‑20g/L、乙二胺四乙酸二钠10‑20g/L、硫脲1‑2mg/L、氢氧化钠5‑10g/L、聚乙二醇0.1‑0.2g/L。本发明提供的铝合金化学镀镍前用活化液添加了硫脲和聚乙二醇，硫脲和聚乙二醇作为助剂有效地提高了铝合金件的活化效果，提高了铝合金件表面与催化镍层的结合力，利于增强后续化学镀镍层与铝合金件的结合强度。本发明还涉及一种铝合金化学镀镍前处理方法。
Description
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化学镀镍前用活化液及前处理方法。
背景技术
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表面处理(如化学镀镍或者电镀镍)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。
铝基材料表面极易生成氧化膜，而这层氧化膜与金属镀层的结合力差，因此，在铝基材料上镀镍之前需要将这层氧化膜去除，业内普遍采用浸锌预镀层法，浸锌预镀层法包括了第一次浸锌、退锌和第二次浸锌，具体地，通过第一次浸锌除去铝基表面的氧化膜，并使活性较强的铝表面变成活性相对较弱的锌表面，从而防止铝基材料表面在除去氧化铝膜后再次生成氧化膜，第二次浸锌在除退第一次浸锌时所获得的较粗糙的锌层后进行，以获得均匀性较好的浸锌层。铝基材料化学镀镍的流程依次包括：化学除油、碱蚀、中和出光、第一次浸锌、硝酸退除、第二次浸锌、碱性化学镀镍、酸性化学镀镍、水洗。虽然浸锌预镀层法对提高镀层结合力确实有帮助，但同时也会造成前处理过程步骤繁琐、产品质量不易控制、生产成本较高等问题。
活化处理也是去除氧化膜改善镀层和铝基材料结合强度的重要手段，活化处理是指将铝基材料置于活化液中，利用活化液中的配合物离子和铝合金表面的氧化物或其它化合物发生配合反应，生成可溶解的物质，而达到活化的目的，并在铝基材料表面生成保护层。铝基材料经过活化处理后只需经过一次浸锌过程或者无需浸锌即可进行化学镀镍操作，可有效地简化铝基材料镀前的前处理流程，降低生产成本，提高产品质量的可控性。然而现有的活化液活化效果欠佳，铝基材料经过活化处理后直接进行化学镀镍，镍层与铝基材料的结合强度无法达到工艺要求。
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化学镀镍前用活化液，所述铝合金化学镀镍前用活化液包括如下组分：硫酸镍10-20g/L、乙二胺四乙酸二钠10-20g/L、硫脲1-2mg/L、氢氧化钠5-10g/L、聚乙二醇0.1-0.2g/L。
进一步地，所述铝合金化学镀镍前用活化液包括如下组分：硫酸镍13-18g/L、乙二胺四乙酸二钠15-18g/L、硫脲1.3-1.6mg/L、氢氧化钠7-8g/L、聚乙二醇0.14-0.17g/L。
进一步地，所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600、PEG-800中的任一种。
本发明采用浸镍工艺，通过将铝合金件浸在铝合金化学镀镍前用活化液中，使得铝合金件表面在去除氧化膜后形成催化镍层，具体地，铝合金化学镀镍前用活化液包含了金属盐、络合剂、无机碱和助剂，硫酸镍作为金属盐用于提供镍离子；乙二胺四乙酸二钠作为络合剂用于络合镍离子以降低其电极电位，从而使得镍离子可以吸附在铝合金件表面，并与铝发生置换反应形成镍层；氢氧化钠作为无机碱用于提供浸镍的碱性环境，使得铝合金件表面的氧化膜在碱性环境中溶解露出铝层；硫脲和聚乙二醇作为助剂用于提高铝合金件表面与催化镍层的结合力，以利于增强后续化学镀镍层与铝合金件的结合强度，具体地，硫脲含有的C＝S键有利于镍离子吸附在铝合金件表面从而促进催化镍层的形成，同时，硫脲还可作为金属防诱蚀剂阻止铝合金件再次生成氧化膜，在添加硫脲的基础上加入聚乙二醇有助于降低催化镍层的内应力从而提高催化镍层的附着力。相对分子质量较低的聚乙二醇呈液态(如PEG-400、PEG-600、PEG-800)，水溶性、分散性和配伍性较好，优选地，聚乙二醇为PEG-600。
进一步地，所述铝合金化学镀镍前用活化液的PH值为9-10。
进一步地，所述铝合金化学镀镍前用活化液的PH值为9.5。
铝合金化学镀镍前用活化液的PH值应控制在适当的范围，在保证溶解铝合金件表面氧化膜的同时避免刻蚀铝合金基体。
本发明还提供一种铝合金化学镀镍前处理方法，包括以下步骤：铝合金件依次进行化学除油、水洗、碱蚀、超声波清洗后，采用所述铝合金化学镀镍前用活化液对所述铝合金件进行活化处理并水洗。
进一步地，所述活化处理包括在温度为25-30℃条件下，将所述铝合金件浸在所述铝合金化学镀镍前用活化液中2-5min。活化时间应控制在合理的范围内以保证铝合金件表面形成足够厚度的催化镍层，同时也要避免活化时间过长导致催化镍层变黑，从而降低了化学镀镍层与铝合金件的结合力。
进一步地，所述化学除油包括在温度为50℃条件下，将所述铝合金件浸在化学除油液中3-5min，所述化学除油液中含有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠。化学除油是指采用碱性化学除油法除去铝合金件表面的油污，同时通过微弱的碱性使得铝合金露出基体表面，以利于后续催化镍层与铝合金基体结合。
进一步地，所述碱蚀包括在45℃条件下，将所述铝合金件浸在碱蚀液中1min，所述碱蚀液中含有氢氧化钠50g/L。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。
进一步地，所述超声波清洗满足：超声波的频率为15-30kHz、清洗时间为30-50s。
在铝合金件进行活化处理前采用超声波清洗的方式对铝合金件进行彻底的清洗，以除去铝合金件边角、夹缝中残留的化学除油液和碱蚀液，降低残留液对镀层质量的影响，同时，为了避免超声波清洗对铝合金件表面的破坏，超声波的频率为15-30kHz，清洗时间为30-50s。
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：本发明提供的铝合金化学镀镍前用活化液添加了硫脲和聚乙二醇，硫脲和聚乙二醇作为助剂有效地提高了铝合金的活化效果，提高了铝合金件表面与催化镍层的结合力，利于增强后续化学镀镍层与铝合金件的结合强度；同时，铝合金经过活化处理后可直接进行化学镀镍，有效地简化了铝合金镀前的前处理流程，降低了生产成本，提高了产品质量的可控性。
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。
为了解决现有的活化液活化效果欠佳，铝合金件经过活化处理后直接进行化学镀镍，镍层与铝合金件的结合强度无法达到工艺要求的问题，本发明提供一种铝合金化学镀镍前用活化液，该铝合金化学镀镍前用活化液包括如下组分：硫酸镍10-20g/L、乙二胺四乙酸二钠10-20g/L、硫脲1-2mg/L、氢氧化钠5-10g/L、聚乙二醇0.1-0.2g/L。除此之外，本发明还提供一种铝合金化学镀镍前处理方法，包括以下步骤：铝合金件依次进行化学除油、碱蚀后，采用铝合金化学镀镍前用活化液对铝合金件进行活化处理。
具体地，化学除油的操作为：按照如下浓度质量配制化学除油液：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，在温度为50℃条件下，将铝合金件浸在上述化学除油液中3-5min，随后取出铝合金件在去离子水中进行清洗；
碱蚀操作为：配制浓度为50g/L的氢氧化钠溶液作为碱蚀液，在45℃条件下，将铝合金件浸在碱蚀液中1min，随后将超声波清洗仪的超声波的频率设置为15-30kHz，取出铝合金件在去离子水中进行超声波清洗30-50s；
活化处理操作为：按照预定的浓度质量配制PH为9.5的铝合金化学镀镍前用活化液，在温度为25-30℃条件下，将铝合金件浸在铝合金化学镀镍前用活化液中2-5min，随后取出铝合金件在去离子水中进行清洗待用。
实施例1-4及对比例1-3均按照上述步骤对铝合金件进行化学镀镍前处理，其中，实施例1-4中所使用的铝合金化学镀镍前用活化液的组分见表1，对比例1-3中所使用的铝合金化学镀镍前用活化液的组分见表2。
将实施例1-4及对比例1-3中经过活化处理的铝合金件进行化学镀镍，得到铝合金镀件，并对铝合金镀件进行性能测试。其中，化学镀镍操作为：按照以下质量浓度配制化学镀镍液(溶剂为去离子水)：硫酸镍24g/L、次磷酸钠30g/L、苹果酸8g/L、乳酸10g/L、醋酸钠7g/L、碘酸钾6mg/L、硫脲0.2mg/L、十二烷基硫酸钠3mg/L，使用氨水或者硫酸调节PH值为4.5，在温度为85℃条件下施镀10min。
性能测试包括外观测试、结合力测试和抗蚀性测试。
表1
表2
外观测试：在自然光下，相距为750-800mm直接用肉眼观察镀层是否存在针孔、斑点、粗糙颗粒等缺陷。
结合力测试：分别采用热震试验和锉刀试验进行测试。
其中，热震试验：将待测铝合金件置于250℃条件下烘烤60min，随后取出放入温度为25℃的水中静置10min，取出观察待测铝合金件是否存在起泡、脱皮等现象；
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。
抗蚀性测试：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。
表3
从表3的测试结果可以看到，实施例1-4制得的铝合金镀件的质量良好，具体地，外观良好，镀层无明显缺陷；化学镀镍层与铝合金基体之间具有较强的结合力，经过热震试验后无起泡、脱皮现象且均通过锉刀试验；抗蚀性能良好，在盐雾试验中耐腐蚀性大于72h。
对比例1与实施例4相比缺少了硫脲和PEG-600，对比例2与实施例4相比缺少了PEG-600，对比例3与实施例4相比缺少了硫脲，从表3的测试结果可以看到，对比例1-3制得的铝合金镀件的质量均不如实施例4，说明硫脲和PEG-600在活化液中有利于改善催化镍层的质量从而改善化学镀镍层质量。
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 (6)
1.一种铝合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，
所述铝合金化学镀镍前处理方法包括以下步骤：铝合金件依次进行化学除油、水洗、碱蚀、超声波清洗后，采用铝合金化学镀镍前用活化液对所述铝合金件进行活化处理并水洗；
所述铝合金化学镀镍前用活化液由如下组分组成：硫酸镍13-18g/L、乙二胺四乙酸二钠15-18g/L、硫脲1.3-1.6mg/L、氢氧化钠7-8g/L、聚乙二醇0.14-0.17g/L；
所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600、PEG-800中的任一种，所述铝合金化学镀镍前用活化液的PH值为9-10。
2.根据权利要求1所述的铝合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述铝合金化学镀镍前用活化液的PH值为9.5。
3.根据权利要求1所述的铝合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述活化处理包括在温度为25-30℃条件下，将所述铝合金件浸在所述铝合金化学镀镍前用活化液中2-5min。
4.根据权利要求1所述的铝合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述化学除油包括在温度为50℃条件下，将所述铝合金件浸在化学除油液中3-5min，所述化学除油液中含有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠。
5.根据权利要求1所述的铝合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述碱蚀包括在45℃条件下，将所述铝合金件浸在碱蚀液中1min，所述碱蚀液中含有氢氧化钠50g/L。
6.根据权利要求1所述的铝合金化学镀镍前处理方法，其特征在于，所述超声波清洗满足：超声波的频率为15-30kHz、清洗时间为30-50s。
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